傅里葉變換是信號(hào)處理領(lǐng)域中較完善、應(yīng)用較廣泛的一種分析手段.但傅里葉變換只是一種時(shí)域或頻域的分析方法,它要求信號(hào)具有統(tǒng)計(jì)平穩(wěn),即時(shí)不變的特性.但是實(shí)際應(yīng)用中存在很多非平穩(wěn)信號(hào),它們并不能很好的用傅立葉變換來(lái)處理.小波變換的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題,它在處理非平穩(wěn)信號(hào)方面具有傅立葉變換無(wú)法比擬的優(yōu)越性.小波變換在通信技術(shù)、信號(hào)處理、地球物理、水利電力、醫(yī)療等領(lǐng)域中獲得了日益廣泛的應(yīng)用.小波變換的研究成為了當(dāng)今學(xué)術(shù)界的一個(gè)熱點(diǎn).隨著現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理朝著高速實(shí)時(shí)的方向發(fā)展,純軟件的程序式信號(hào)處理方法越來(lái)越不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,因此人們希望用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)處理問(wèn)題.基于以上原因,該文在研究了小波變換的基本理論和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了小波變換的VLSI電路構(gòu)架,并用FPGA實(shí)現(xiàn)了它的功能.毫無(wú)疑問(wèn),該文所做的具體工作在理論和實(shí)踐上都有參考價(jià)值.論文中,在簡(jiǎn)單介紹了小波變換的基本理論、特點(diǎn)和應(yīng)用;對(duì)信號(hào)小波變換分解,重構(gòu)的MATLAB算法進(jìn)行了分析,為硬件實(shí)現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ).論文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基礎(chǔ)上,以直觀的圖形方式描述了算法的流程圖;并由此提出了基于VLSI的電路模塊架構(gòu).根據(jù)上述模塊結(jié)構(gòu),對(duì)相關(guān)模塊進(jìn)行了硬件描述語(yǔ)言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平臺(tái)上(ACTIVE-HDL)進(jìn)行了仿真.在仿真正確的前提下,該文選用了EP20K100BC356-1V芯片作為目標(biāo)器件進(jìn)行了綜合和后仿真,并且將仿真結(jié)果通過(guò)MATLAB與理論參數(shù)進(jìn)行了比較,結(jié)果表明設(shè)計(jì)是正確的.對(duì)設(shè)計(jì)中存在的誤差和部分模塊的進(jìn)一步優(yōu)化,該文也作了分析和說(shuō)明,為下一步實(shí)現(xiàn)通用IP核設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ).
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隨著技術(shù)的飛速發(fā)展,電力電子裝置如變頻設(shè)備、變流設(shè)備等容量日益擴(kuò)大,數(shù)量日益增多,使得電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重,給電力系統(tǒng)和各類(lèi)用電設(shè)備帶來(lái)危害,輕則增加能耗,縮短設(shè)備使用壽命,重則造成用電事故,影響安全生產(chǎn).電力系統(tǒng)中的諧波問(wèn)題早在20世紀(jì)20年代就引起了人們的注意.近年來(lái),產(chǎn)生諧波的設(shè)備類(lèi)型及數(shù)量均已劇增,并將繼續(xù)增長(zhǎng),諧波造成的危害也日趨嚴(yán)重.該論文分析比較了傳統(tǒng)測(cè)量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測(cè)量?jī)x器的特性.分析了基于FFT的諧波測(cè)量方法,綜述了可編程元器件的發(fā)展過(guò)程、主要工藝發(fā)展及目前的應(yīng)用情況,并介紹了一種主流硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL的語(yǔ)法及其具體應(yīng)用.分析了高速數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的信號(hào)完整性問(wèn)題,提出了使用FPGA實(shí)現(xiàn)的整合處理器解決高速數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)完整性問(wèn)題的方法,并比較分析了各種主流的整合處理器解決方案的優(yōu)缺點(diǎn).分析了使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn),并在該系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)中成功移植應(yīng)用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)UCOSII,改造了該操作系統(tǒng)中內(nèi)存管理方式.研究了使用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)比分析了主要硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的性能和優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種基于浮點(diǎn)數(shù)的FFT算法FPGA實(shí)現(xiàn)架構(gòu),詳細(xì)設(shè)計(jì)了基于浮點(diǎn)數(shù)的硬件乘法器和加法器.該設(shè)計(jì)架構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定,計(jì)算速度快捷.并通過(guò)實(shí)際仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性和優(yōu)越性.最終通過(guò)以上工作設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種新型的基于FPGA的諧波測(cè)量?jī)x,該儀器的變送單元和采樣單元通過(guò)實(shí)際型式試驗(yàn)檢驗(yàn),符合設(shè)計(jì)要求.該儀器的FPGA單元通過(guò)系統(tǒng)仿真,符合設(shè)計(jì)要求.
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本文介紹了I2C總線規(guī)范，并根據(jù)該規(guī)范對(duì)I2C進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，用Verilog HDL 語(yǔ)言對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行具體描述，并通過(guò)模塊之間的調(diào)用，基本實(shí)現(xiàn)了I2C的主機(jī)從機(jī)的發(fā)送和接收功能。關(guān)
標(biāo)簽： Verilog I2C 總線 串行數(shù)據(jù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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Verilog HDL是一種硬件描述語(yǔ)言（HDL:Hardware Discription Language），是一種以文本形式來(lái)描述數(shù)字系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)和行為的語(yǔ)言，用它可以表示邏輯電路圖、邏輯表達(dá)式，還可以表示數(shù)字邏輯系統(tǒng)所完成的邏輯功能。 Verilog HDL和VHDL是目前世界上最流行的兩種硬件描述語(yǔ)言，都是在20世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)出來(lái)的。前者由Gateway Design Automation公司（該公司于1989年被Cadence公司收購(gòu)）開(kāi)發(fā)。該書(shū)本由淺入深的介紹了該技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。推薦閱讀。
標(biāo)簽： VerilogHDL 數(shù)字設(shè)計(jì)
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隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備逐漸向著小型化、集成化方向發(fā)展；人們?cè)谝笤O(shè)備性能不斷提升的同時(shí)，還要求設(shè)備功耗低、體積小、重量輕、可靠性高。同樣在我軍武器裝備的研制過(guò)程中，也對(duì)各武器裝備都提出了新的要求，特別是針對(duì)單兵配備的便攜設(shè)備，對(duì)體積、功耗、擴(kuò)展性的要求更是嚴(yán)格。 在某手持式設(shè)備的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，需要設(shè)計(jì)一塊接口板，要求實(shí)現(xiàn)高達(dá)8個(gè)串行口擴(kuò)展以及能源管理和數(shù)字輸入輸出接口等功能，該接口板與處理器模塊的連接總線采用LPC總線，整個(gè)手持設(shè)備除了對(duì)功能有基本的要求以外，對(duì)體積及功耗都提出了極高的要求。針對(duì)項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較，決定采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)LPC接口及UART控制器功能。 論文的主要目標(biāo)是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于各模塊中的關(guān)鍵的功能部分，文中對(duì)其實(shí)現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。整個(gè)設(shè)計(jì)全部采用硬件描述語(yǔ)言(HDL)實(shí)現(xiàn)，并且采用了分模塊的設(shè)計(jì)風(fēng)格，具有很好的重用性。 為了在硬件平臺(tái)上驗(yàn)證設(shè)計(jì)，還實(shí)做了FPGA驗(yàn)證平臺(tái)，并用C語(yǔ)言編寫(xiě)了測(cè)試程序。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，該方案完全實(shí)現(xiàn)了接口板的功能要求，并且滿足體積和功耗上的要求，取得了良好的效果。 論文通過(guò)采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的核心，以一種新的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)電路功能；旨在通過(guò)這種方式，不斷提高設(shè)備的性能并拓展設(shè)計(jì)者思想。
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號(hào)分析與處理如圖形、語(yǔ)音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計(jì)算DFT的計(jì)算量與變換區(qū)間長(zhǎng)度N的平方成正比.當(dāng)N較大時(shí),因計(jì)算量太大,直接用DFT算法進(jìn)行譜分析和喜好的實(shí)時(shí)處理是不切實(shí)際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡(jiǎn)稱(chēng)FFT)使DFT運(yùn)算效率提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí).本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計(jì)主要采用先進(jìn)的基-4DIT算法研制一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的FFT實(shí)時(shí)硬件處理器.在FFT實(shí)時(shí)硬件處理器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點(diǎn)制運(yùn)算方式,解決了蝶形計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)操作協(xié)調(diào)一致問(wèn)題.合理地解決了位增長(zhǎng)問(wèn)題.同時(shí),采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部?jī)?nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實(shí)際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問(wèn)題.本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì),由于在設(shè)計(jì)中采用Xilinx公司提供的稱(chēng)為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計(jì)效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實(shí)現(xiàn)
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直接數(shù)字合成(DDS)技術(shù)采用全數(shù)字的合成方法，所產(chǎn)生的信號(hào)具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時(shí)相位連續(xù)、輸出相位噪聲低和可以產(chǎn)生任意波形等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文研究的是一種基于DDS/FPGA的多波形信號(hào)源系統(tǒng)，其中，DDS技術(shù)是其核心技術(shù)。DDS可以精確地控制合成信號(hào)的三個(gè)參量：幅度、相位以及頻率，因此利用DDS技術(shù)可以合成任意波形。但因其數(shù)字化合成的固有特點(diǎn)，使其輸出信號(hào)中存在大量雜散信號(hào)。雜散信號(hào)的主要來(lái)源是：相位截?cái)鄮?lái)的雜散信號(hào)；幅度量化帶來(lái)的雜散信號(hào)；DAC的非線性特性帶來(lái)的雜散信號(hào)。這些雜散信號(hào)嚴(yán)重影響了合成信號(hào)的頻譜純度。因此抑制這些雜散信號(hào)是提高合成信號(hào)譜質(zhì)的關(guān)鍵。 本文在研究各種抑制DDS雜散技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了中和加擾技術(shù)，這可以在很大程度上減小雜散對(duì)DDS輸出信號(hào)譜質(zhì)的影響。 EP1S808956C6是一款高性能的FPGA芯片，其超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力十分適合應(yīng)用于DDS多波形信號(hào)源的開(kāi)發(fā)。在QuartusⅡ平臺(tái)下運(yùn)用Verilog HDL語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì)可以很方便地應(yīng)用各種抑制雜散信號(hào)的方法來(lái)提高輸出信號(hào)的譜質(zhì)。 結(jié)合高速DDS技術(shù)和FPGA兩者的優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種基于DDS/FPGA的多波形信號(hào)源，它能完成正弦波、余弦波、三角波、鋸齒波、方波、AM、SSB、FM、2ASK、2FSK、π/4-QDPSK等多種信號(hào)。使得所設(shè)計(jì)的信號(hào)源可以適應(yīng)多種不同的工作環(huán)境，給工作帶了方便。
標(biāo)簽： DDSFPGA 多波形 信號(hào)源
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數(shù)字圖像的壓縮是解決圖像數(shù)據(jù)量大、存儲(chǔ)和傳輸困難的基本措施。圖像壓縮的方法很多，一般可分為有損壓縮和無(wú)損壓縮兩大類(lèi)。有損壓縮允許一定程度的信息丟失，在滿足實(shí)際應(yīng)用的條件下能夠取得較高的壓縮比；無(wú)損壓縮不允許信息丟失，但是壓縮比難以提高。在醫(yī)學(xué)圖像、遙感圖像等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于圖像的壓縮比和失真度都有著較高要求，因此需要采用近無(wú)損壓縮的方法。近無(wú)損壓縮是有損壓縮和無(wú)損壓縮的一個(gè)折衷，允許一定的失真，能夠獲得高保真還原圖像的同時(shí)，得到比無(wú)損壓縮更高的壓縮比。 JPEG-LS是連續(xù)色調(diào)靜止圖像無(wú)損和近無(wú)損壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，算法復(fù)雜度低，壓縮性能優(yōu)越，但是JPEG-LS對(duì)不同圖像壓縮時(shí)壓縮比不可控制。本文在研究JPEG-LS近無(wú)損圖像壓縮算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)具體應(yīng)用背景，提出了一種基于塊的近無(wú)損壓縮方法。進(jìn)一步利用圖像局部紋理特性分析，對(duì)不同特性的區(qū)域容忍不同的信息丟失程度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像壓縮的碼率控制。針對(duì)某工程應(yīng)用中的具體要求，我們以FPGA為平臺(tái)，采用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)改進(jìn)算法進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，這種基于塊的具有碼率控制的近無(wú)損圖像壓縮算法，在實(shí)現(xiàn)較為精確的碼率控制的同時(shí)，能夠獲得較高的還原圖像質(zhì)量，而且硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，能夠滿足對(duì)圖像的實(shí)時(shí)壓縮要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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可編程邏輯芯片特別是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)芯片的快速發(fā)展，使得新的芯片能夠根據(jù)具體應(yīng)用動(dòng)態(tài)地調(diào)整結(jié)構(gòu)以獲得更好的性能，這類(lèi)芯片稱(chēng)為動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片(Dynamically ReconfigurableFPGA，DRFPGA)。然而，使用這類(lèi)芯片構(gòu)建的可重構(gòu)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用前還有許多問(wèn)題需要解決。一個(gè)基本的問(wèn)題就是動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片中的可重構(gòu)功能單元(Reconfigurable Functional Unit，RFU)的模塊布局問(wèn)題和模塊間的布線問(wèn)題。 本文從基本的FPGA芯片結(jié)構(gòu)和CAD算法談起，介紹了可重構(gòu)計(jì)算的概念，建立了可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)模型和動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片模型，在此模型上提出一個(gè)基于劃分和時(shí)延驅(qū)動(dòng)的在線布局算法，和一個(gè)基于Pathfinder協(xié)商擁塞算法的布線算法，來(lái)解決動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片的布局和布線問(wèn)題。由硬件描述語(yǔ)言(Hardware Description Language，HDL)描述的電路首先被劃分成有限數(shù)目的層，然后將這些電路層布局到芯片的每一層，同時(shí)確保關(guān)鍵路徑的時(shí)延最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，布局算法與傳統(tǒng)的布局算法(或者文獻(xiàn)[37]中的算法)相比，在時(shí)延上平均減少27％，在線長(zhǎng)上平均減少34％(或者11％)，在運(yùn)行時(shí)間上平均減少42％(或者97％)。布線算法與傳統(tǒng)的布線算法相比，能夠?qū)⒕€長(zhǎng)降低26％，將水平通道寬度降低27％，顯示出較高的性能。
標(biāo)簽： FPGA 動(dòng)態(tài)可重構(gòu) 布局布線 算法研究
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I2C(Inter Integrated Circuits)是Philips公司開(kāi)發(fā)的用于芯片之間連接的串行總線，以其嚴(yán)格的規(guī)范、卓越的性能、簡(jiǎn)便的操作和眾多帶I2C接口的外圍器件而得到廣泛的應(yīng)用并受到普遍的歡迎。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專(zhuān)用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要討論了如何利用Verilog/FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)隨機(jī)讀/寫(xiě)的I2C接口電路，實(shí)現(xiàn)與外圍I2C接口器件E2PROM進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)讀、寫(xiě)等功能，傳輸速率實(shí)現(xiàn)為100KBps。在Modelsim6.0仿真軟件環(huán)境中進(jìn)行仿真，在Xilinx公司的ISE9.li開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行了下載，搭建外圍電路，用Agilem邏輯分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析測(cè)試結(jié)果。 首先，介紹了微電子設(shè)計(jì)的發(fā)展概況以及設(shè)計(jì)流程，重點(diǎn)介紹了HDL/FPGA的設(shè)計(jì)流程。其次，對(duì)I2C串行總線進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)說(shuō)明了總線上的數(shù)據(jù)傳輸格式并對(duì)所使用的AT24C02 E2PROM存儲(chǔ)器的讀／寫(xiě)時(shí)序作了介紹。第三，基于Verilog _HDL設(shè)計(jì)了隨機(jī)讀/寫(xiě)的I2C接口電路、測(cè)試模塊和顯示電路；接口電路由同步有限狀態(tài)機(jī)(FSM)來(lái)實(shí)現(xiàn)；測(cè)試模塊首先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到AT24C02的指定地址，接著將寫(xiě)入的數(shù)據(jù)讀出，并將兩個(gè)數(shù)據(jù)顯示在外圍LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管上，從而直觀地比較寫(xiě)入和輸出的數(shù)據(jù)的正確性。FPGA下載芯片為Xilinx SPARTAN Ⅲ XC3S200。第四，用Agilent邏輯分析儀進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的采集，分析數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序，從而驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性。最后，論文對(duì)所取得的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，并展望了下一步的工作。
標(biāo)簽： I2C 隨機(jī) 讀寫(xiě) 串行總線接口
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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