在3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，如何實(shí)現(xiàn)密集城區(qū)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋是目前基站的發(fā)展方向。目前網(wǎng)絡(luò)覆蓋理念的核心思想就把傳統(tǒng)宏基站的基帶處理和射頻部分分離，分成基帶處理單元和射頻拉遠(yuǎn)單元兩個(gè)設(shè)備，這樣既節(jié)省空間、降低設(shè)置成本，又提高了組網(wǎng)效率。本文研究的數(shù)字收發(fā)機(jī)用于WCDMA基站系統(tǒng)的射頻拉遠(yuǎn)單元中，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)中射頻信號(hào)的傳輸工作。 數(shù)字收發(fā)機(jī)主要由射頻處理部分、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換部分、數(shù)字上下變頻處理部分、接口轉(zhuǎn)換以及數(shù)字光模塊組成。本文研究的重點(diǎn)是數(shù)字上下變頻處理部分。設(shè)計(jì)采用軟件無(wú)線電的架構(gòu)和FPGA技術(shù)，所設(shè)計(jì)的數(shù)字上下變頻部分可以在不修改硬件電路的基礎(chǔ)上只需修改軟件部分的參數(shù)則可實(shí)現(xiàn)多種頻率的變頻處理，極大地降低了開(kāi)發(fā)成本，且縮短了開(kāi)發(fā)周期。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，以及現(xiàn)有芯片使用情況比較，本文選用Altera公司的：FPGA芯片，應(yīng)用公司提供的Dspbuilder作為系統(tǒng)級(jí)的開(kāi)發(fā)工具，應(yīng)用Quartus Ⅱ作為綜合、布局布線工具實(shí)現(xiàn)數(shù)字上下變頻處理部分設(shè)計(jì)。 本文的主要研究工作包括以下幾個(gè)部分： (1)對(duì)數(shù)字收發(fā)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，確定數(shù)字收發(fā)機(jī)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和各個(gè)部分的功能； (2)通過(guò)對(duì)數(shù)字上下變頻的相關(guān)理論的研究，分析出數(shù)字上下變頻的結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)方法及性能； (3)通過(guò)對(duì)數(shù)控振蕩器、CIC濾波器、FIR濾波器進(jìn)行理論研究、內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及性能分析，得出具體的參數(shù)和仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)； (4)使用FPGA中的IP核技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字上下變頻，利用Matlab中Dspbuilder提供的IP核分別進(jìn)行NCO、CIC、FIR的仿真工作；并得出數(shù)字上下變頻的總體仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)果； (5)對(duì)高速收發(fā)通道進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)的要求給出了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，并采用Altera的第三代FPGA產(chǎn)品Stratix Ⅱ GX系列芯片實(shí)現(xiàn)了數(shù)字收發(fā)機(jī)的信號(hào)的串并/并串的接口轉(zhuǎn)換。為后續(xù)繼續(xù)研究工作奠定基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字 收發(fā)機(jī) 信號(hào)處理
上傳時(shí)間： 2013-06-21
上傳用戶(hù)：zhuo0008
擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗窄帶干擾，抗多徑干擾，抗人為干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點(diǎn)。在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)處理。論文對(duì)該直擴(kuò)通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了相關(guān)研究，最后用Altera公司的最新的FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)Quarus Ⅱ5.0實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)計(jì)。 整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴(kuò)頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴(kuò)解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后，論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法，結(jié)合實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴(kuò)方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析，采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應(yīng)陷波器來(lái)進(jìn)行前端窄帶干擾抑制處理，用基于自適應(yīng)門(mén)限技術(shù)的滑動(dòng)相關(guān)捕獲和分時(shí)復(fù)用單相關(guān)器跟蹤來(lái)改善PN碼同步的性能，用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來(lái)減少載波提取的算法復(fù)雜度，用改進(jìn)型CORDIC算法實(shí)現(xiàn)NCO來(lái)方便的進(jìn)行擴(kuò)展。 接著，論文給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和它在真實(shí)系統(tǒng)中連機(jī)調(diào)試所得到的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，靈活性好，生產(chǎn)調(diào)試容易，體積小，便于升級(jí)等特點(diǎn)并且達(dá)到課題各項(xiàng)指標(biāo)的要求。 最后是對(duì)論文工作的一些總結(jié)和對(duì)今后工作的展望。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-07-04
上傳用戶(hù)：yd19890720
當(dāng)前正處于第三代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，各種與3G相關(guān)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端的需求量與日俱增。為3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端選擇一個(gè)高性能的處理器，并且提供一套完整的系統(tǒng)解決方案，滿(mǎn)足3G時(shí)代人們對(duì)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求，無(wú)疑是一個(gè)有意義且亟待解決的重要問(wèn)題。 OMAP(Open Multimedia Applications Platform)是美國(guó)德州公司(TI)推出的專(zhuān)門(mén)為支持第三代(3G)無(wú)線終端應(yīng)用而設(shè)計(jì)的應(yīng)用處理器體系結(jié)構(gòu)。OMAP處理器平臺(tái)堪稱(chēng)無(wú)線技術(shù)發(fā)展的里程碑，它提供了語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體所需的帶寬和功能，可以極低的功耗為高端3G無(wú)線設(shè)備提供極佳的性能。 本文的研究?jī)?nèi)容是開(kāi)發(fā)基于OMAP5910處理器的具有多個(gè)擴(kuò)展接口的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以及攝像頭顯示驅(qū)動(dòng)程序，以便能為3G相關(guān)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端提供一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的解決方案，本文首先介紹了OMAP技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)OMAP5910處理器的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明，在此基礎(chǔ)上提出了基于OMAP5910嵌入式平臺(tái)的FPGA設(shè)計(jì)，包括用FPGA擴(kuò)展的接口：觸摸屏接口，硬盤(pán)接口，以太網(wǎng)接口；控制的接口：USB口，串口；以及實(shí)現(xiàn)的功能：與OMAP5910處理器的通信功能，中斷控制功能，選擇啟動(dòng)順序功能，復(fù)位延時(shí)功能。然后介紹了基于OMAP5910的攝像顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括攝像頭接口和攝像頭模塊，EMIFS和EMIFF接口以及LCD接口。最后描述了嵌入式Linux操作系統(tǒng)下攝像頭驅(qū)動(dòng)程序的完整實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)展 接口設(shè)計(jì) 攝像頭
上傳時(shí)間： 2013-05-24
上傳用戶(hù)：mfhe2005
偽隨機(jī)序列 (Pseudo-Random Sequence，PRS)廣泛應(yīng)用于密碼學(xué)、擴(kuò)頻通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)和分析一直是國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。混沌序列作為一種性能優(yōu)良的偽隨機(jī)序列，近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。尋找一種性能更為良好的混沌偽隨機(jī)序列(ChaosPseudo Random Sequence，CPRS)并且完成其硬件實(shí)現(xiàn)，在理論研究與工程應(yīng)用上都是十分有價(jià)值的。基于切延遲橢圓反射腔映射混沌系統(tǒng)(Tangent-Delay Ellipse Reflecting Cavity map System，TD-ERCS)已被理論分析和測(cè)試證明具有良好的密碼學(xué)性質(zhì)。本文介紹了一種基于TD-ERCS構(gòu)造偽隨機(jī)序列發(fā)生器 (Pseudo Random SequenceGenerator，PRSG)的新方法；并基于這種方法，提出了以現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)為平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案，采用硬件描述語(yǔ)言 (VHSIC Hardware DescriptionLanguage，VHDL )完成了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)了仿真與適配，完成了硬件調(diào)試；詳細(xì)地論述了系統(tǒng)總體框架及內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了TD-ERCS算法實(shí)現(xiàn)單元的設(shè)計(jì)，并在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)加入了異步串行接口，完善了整個(gè)系統(tǒng)的模塊化，可使系統(tǒng)嵌入到現(xiàn)有的各類(lèi)密碼系統(tǒng)與設(shè)備中；基于FDELPHI編程環(huán)境，完成了計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，為使用基于TD-ERCS開(kāi)發(fā)的PRSG硬件產(chǎn)品提供了人機(jī)交互界面，也為分析與測(cè)試硬件系統(tǒng)產(chǎn)生的CPRS提供了方便；同時(shí)依據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (National Institute of Standards andTechnology，NIST)提出的偽隨機(jī)序列性能指標(biāo)，對(duì)軟件與硬件系統(tǒng)產(chǎn)生的CPRS進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，軟件方法所得序列各項(xiàng)性能指標(biāo)完全合格，硬件FPGA所得序列僅三項(xiàng)測(cè)試未能通過(guò)，其原因有待進(jìn)一步研究。
標(biāo)簽： FPGA 偽隨機(jī)序列 發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-06-20
上傳用戶(hù)：heart520beat
隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于離散對(duì)數(shù)問(wèn)題和大整數(shù)因子分解問(wèn)題的數(shù)字簽名算法越來(lái)越不能滿(mǎn)足信息安全的需要。為了滿(mǎn)足信息安全的要求，安全性依賴(lài)于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)困難問(wèn)題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當(dāng)前密碼學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的算法。由于專(zhuān)用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢(shì)，使得采用專(zhuān)用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢(shì)。因此，本課題著眼于應(yīng)用，針對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了較為深入的探討與研究。 本課題從實(shí)際應(yīng)用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案：首先，對(duì)實(shí)現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進(jìn)行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后，按照層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語(yǔ)言VHDL作為設(shè)計(jì)輸入，對(duì)各運(yùn)算器和控制模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對(duì)之進(jìn)行功能仿真，以保證底層設(shè)計(jì)的正確性。最后，在確保每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)正確的前提下，完成電路的總體設(shè)計(jì)，再進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的仿真與測(cè)試。 本課題對(duì)Schnorr數(shù)字簽名算法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了比未改進(jìn)前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運(yùn)行時(shí)間。對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計(jì)也獲得了良好的指標(biāo)：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時(shí)間，驗(yàn)證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值，其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：獨(dú)孤求源
軟件無(wú)線電(SDR，Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無(wú)線電技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)越性，已成為業(yè)界公認(rèn)的現(xiàn)代無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無(wú)線電系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性和可編程性，減少靈活性著的硬件電路，把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線，通過(guò)軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前，直接對(duì)射頻(RF)進(jìn)行采樣的技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)普及的產(chǎn)品化，而用數(shù)字變頻器在中頻進(jìn)行數(shù)字化是普遍采用的方法，其主要思想是，數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號(hào)與輸入采樣信號(hào)在乘法器中相乘，再經(jīng)插值或抽取濾波，其結(jié)果是，輸入信號(hào)頻譜搬移到所需頻帶，數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變，以供后續(xù)模塊做進(jìn)一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱(chēng)為數(shù)字上變頻器(DUC，Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC，Digital Down Converter)，它們是軟件無(wú)線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)模可編程邏輯器件的應(yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的靈活性。基于FPGA的數(shù)字變頻器設(shè)計(jì)是深受廣大設(shè)計(jì)人員歡迎的設(shè)計(jì)手段。本文的重點(diǎn)研究是數(shù)字下變頻器(DDC)，然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進(jìn)行研究顯然是不妥的，因此，本文對(duì)數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡(jiǎn)要闡述了軟件無(wú)線電及數(shù)字下變頻的基本概念，介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO)，介紹了兩種實(shí)現(xiàn)方法，即基于查找表和基于CORDIC算法的實(shí)現(xiàn)。對(duì)CORDIc算法作了重點(diǎn)介紹，給出了傳統(tǒng)算法和改進(jìn)算法，并對(duì)基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù)，重點(diǎn)介紹了軟件無(wú)線電中廣泛采用的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb， CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補(bǔ)償法，對(duì)前者進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)的EDA仿真，后者只進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無(wú)線電中廣泛采用的半帶(half-band，HB)濾波器，對(duì)基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真，最后簡(jiǎn)要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對(duì)數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進(jìn)行了噪聲綜合分析，給出了一個(gè)噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺(tái)中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個(gè)實(shí)例，給出了測(cè)試結(jié)果，重點(diǎn)介紹了下變頻器的：FPGA實(shí)現(xiàn)，其對(duì)應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中，希望對(duì)從事該領(lǐng)域設(shè)計(jì)的技術(shù)人員具有一定參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 軟件無(wú)線電 數(shù)字下變頻 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶(hù)：szchen2006
QPSK調(diào)制具有頻譜利用率高、傳輸速率快、抗干擾性能強(qiáng)、頻譜特性好等突出特點(diǎn)，在移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信中得到了廣泛應(yīng)用。因此，基于FPGA的全數(shù)字QPSK調(diào)制解調(diào)的研究具有重要的意義。本文介紹了QPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)的現(xiàn)狀，對(duì)QPS...
標(biāo)簽： QPSK FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-07-18
上傳用戶(hù)：580231
為了提高壓電超聲換能器的系統(tǒng)效率，保證換能器安全工作，利用換能器等效電路方法，分析了匹配電路的調(diào)振匹配和阻抗匹配功能．提出了頻率跟蹤結(jié)合數(shù)字電感實(shí)現(xiàn)調(diào)諧匹配的方法，并對(duì)調(diào)諧匹配方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．以含源網(wǎng)絡(luò)電路分析方法為基礎(chǔ)，從理論上證明了實(shí)現(xiàn)換能器阻抗匹配的最佳條件
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：xfbs821
激光打標(biāo)是一種利用高能量的激光束在打標(biāo)物體表面刻下永久性標(biāo)識(shí)的技術(shù)。與傳統(tǒng)的壓刻等方法相比，激光打標(biāo)具有速度快、無(wú)污染、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、不接觸物體表面等優(yōu)點(diǎn)。激光打標(biāo)是目前工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)記的先進(jìn)技術(shù)，是一種高效的標(biāo)記方法。傳統(tǒng)的基于ISA總線、PCI總線或者USB總線的激光打標(biāo)控制器增加了激光打標(biāo)機(jī)的成本和體積。本文提出一種基于ARM+FPGA架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)方案，主要的研究工作如下：首先，介紹了激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和激光打標(biāo)機(jī)的原理。根據(jù)激光打標(biāo)控制系統(tǒng)的功能要求和性能要求，提出了ARM+FPGA的總體設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)要討論了ARM和FPGA的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。ARM處理器的主要功能是完成打標(biāo)內(nèi)容的輸入和變換處理，打標(biāo)機(jī)參數(shù)的設(shè)置和控制打標(biāo)。FPGA的作用是接收、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換打標(biāo)數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生控制信號(hào)去控制激光打標(biāo)設(shè)備。然后，詳細(xì)討論了激光打標(biāo)機(jī)控制器的硬件電路設(shè)計(jì)，包括ARM控制單元電路、FPGA控制單元電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊等。為了使控制器能夠長(zhǎng)時(shí)間可靠穩(wěn)定地工作，還采取了隔離技術(shù)等許多抗干擾措施。完成了 FPGA中各個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)，利用Quartus Ⅱ軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，調(diào)試了控制器的功能。本文所設(shè)計(jì)的嵌入式激光打標(biāo)控制器發(fā)揮了ARM和FPGA各自的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)在實(shí)際打標(biāo)系統(tǒng)中的測(cè)試，證明本次設(shè)計(jì)的激光打標(biāo)機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，取得了滿(mǎn)意的打標(biāo)效果。關(guān)鍵詞：ARM，F(xiàn)PGA，激光打標(biāo)，F(xiàn)IFO，CO2激光器，掃描振鏡系統(tǒng)
標(biāo)簽： ARMFPGA 激光打標(biāo) 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是源于一個(gè)生物系統(tǒng)的一類(lèi)信號(hào)，像心音、腦電、生物序列和基因以及神經(jīng)活動(dòng)等，這些信號(hào)通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息，它們對(duì)這些系統(tǒng)狀態(tài)的研究和診斷具有很大的價(jià)值。信號(hào)拾取、采集和處理的正確與否直接影響到生物醫(yī)學(xué)研究的準(zhǔn)確性，如何有效地從強(qiáng)噪聲背景中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是信號(hào)處理技術(shù)的重要問(wèn)題。 設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器對(duì)帶有工頻干擾的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)進(jìn)行濾波，從而消除工頻干擾，獲得最佳的濾波效果是本研究要解決的問(wèn)題。生物醫(yī)學(xué)信號(hào)具有信號(hào)弱、噪聲強(qiáng)、頻率范圍較低、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于心電(electrocardiogram，ECG)信號(hào)的確定性、穩(wěn)定性、規(guī)則性都比其他生物信號(hào)高，便于準(zhǔn)確評(píng)估和檢測(cè)濾波效果，本研究采用ECG信號(hào)作為原始的模板信號(hào)。 本研究將新的電子芯片技術(shù)與現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合，從過(guò)去單一的軟件算法研究，轉(zhuǎn)向軟件與硬件結(jié)合，從而提高自適應(yīng)速度和精度，而且可以使系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期縮短、成本降低、容易升級(jí)和變更。 采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)作為新的ECG快速提取算法的硬件載體，加快信號(hào)處理的速度。為了將ECG快速提取算法轉(zhuǎn)換為常用的適合于FPGA芯片的定點(diǎn)數(shù)算法，研究中詳細(xì)分析了定點(diǎn)數(shù)的量化效應(yīng)對(duì)自適應(yīng)噪聲消除器的影響，以及對(duì)浮點(diǎn)數(shù)算法和定點(diǎn)數(shù)算法的復(fù)合自適應(yīng)濾波器的各種參數(shù)的選擇，如步長(zhǎng)因子和字長(zhǎng)選擇。研究中以定點(diǎn)數(shù)算法中的步長(zhǎng)因子和字長(zhǎng)選擇，作為FPGA設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，利用串并結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，并得到了預(yù)期的效果，準(zhǔn)確提取改善后的ECG信號(hào)。 研究中，在MATLAB(Matrix Laboratry)軟件的環(huán)境下模擬，選取帶有50Hz工頻干擾的不同信噪比的ECG原始信號(hào)，在浮點(diǎn)數(shù)情況下，原始信號(hào)通過(guò)采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善和收斂速度，確定不同的最佳μ值，并在定點(diǎn)數(shù)情況下，在最佳μ值的情況下，原始信號(hào)通過(guò)采用LMs算法的定點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善效果和采用硬件的經(jīng)濟(jì)性，確定最佳的定點(diǎn)數(shù)。并了解LMS算法中步長(zhǎng)因子、定點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)值對(duì)信號(hào)信噪比、收斂速度和硬件經(jīng)濟(jì)性的影響。從而得出針對(duì)含有工頻干擾的不同信噪比的原始ECG，應(yīng)該采用什么樣的μ值和什么樣的定點(diǎn)數(shù)才能對(duì)原始ECG的改善和以后的硬件實(shí)現(xiàn)取得最佳的效果，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果，在FPGA上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，使自適應(yīng)濾波器能對(duì)帶有工頻干擾的ECG原始信號(hào)有最佳的濾波效果。
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