無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量傳感器節點組成,這些節點部署在監測區域內通過無線通信方式,形成的一個多跳自組織的網絡。整個網絡的作用是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中監測對象的信息,并發送給觀察者,可廣泛應用于環境監測、醫療護理、軍事、商業等多個領域。 媒體訪問控制(Medium Access Control,MAC)協議處于無線傳感器網絡協議的物理層和路由層之間,用于在傳感器節點間公平有效地共享通信媒介,對傳感器網絡的性能有較大影響。與傳統無線網絡不同,提高能量效率和可擴展性是無線傳感器網絡MAC協議設計的主要目標。 本文主要闡述基于FPGA對IEEE802.15.4 MAC層功能的實現。首先介紹了無線傳感器網絡的體系結構、MAC協議的設計要求以及已有的MAC層協議,討論了無線傳感器網絡MAC層的主要要求和功能。然后詳細介紹和分析了IEEE802.15.4的MAC協議,并在此基礎上,通過NS2平臺對MAC層協議進行了仿真,研究不同網絡負荷下信道訪問機制的各個參數對吞吐量,丟包率,傳輸延時的影響,分析了隱蔽站問題、確認幀機制。 本文對MAC層中的主要功能,諸如數據收發、幀處理、信道接入方式以及幀檢驗等提出了基于FPGA的硬件解決方法。設計選用硬件描述語言VerilogHDL,在QuartusⅡ中完成模塊的綜合和布局布線,在QuartusⅡ和Modelsim中進行時序仿真驗證,最終下載到自主設計Altera公司的Cyclone開發板中。 對設計的驗證采取的是由里及外的方式,先對系統主模塊的功能進行驗證,然后下載到與CC2430開發板相連接的FPGA中對設計進行驗證測試。驗證流程是功能仿真、時序仿真和板級調試,最終通過測試,驗證了該設計的功能。測試結果表明,該模塊能滿足無線傳感器網絡低速率應用環境的需要,具有優良的擴展性能,達到了預期的設計目標。
上傳時間: 2013-06-14
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LED顯示屏是LED點陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來,以其亮度高、視角廣、壽命長、性價比高的特點,在交通、廣告、新聞發布、體育比賽、電子景觀等領域得到了廣泛應用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數據的關鍵,是整個LED視頻顯示系統的核心。本文研究的是對全彩色同步LED屏的控制,控制LED屏同步顯示在上位機顯示系統中某固定位置處的圖像。根據已有的LED顯示屏及其驅動器的特點,提出了一種可行的方案并進行了設計。系統主要分為兩個部分:視頻信號的獲取,視頻信號的處理。 經過分析比較,決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源,視頻源經過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后,可以獲得圖像的數字信息,這些信息包括紅、綠、藍三基色的數據以及行同步、場同步、使能等控制信號。這些信號將在視頻信號處理模塊中被使用。 信號處理模塊在接收視頻信號源后,對數據進行處理,最后輸出數據給驅動電路。在信號處理模塊中,采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程(ISP)等特點,所以特別適合于本設計。利用FPGA的可編程性,在FPGA內部劃分了各個小模塊,各小模塊中通過少量的信號進行聯系,這樣就將比較大的系統轉化成許多小的系統,使得設計更加簡單,容易驗證。本文分析了驅動電路所需要的數據的特點,全彩色灰度級的實現方式,決定把系統劃分為視頻源截取、RGB格式轉化、位平面分離、讀SRAM地址發生器、寫SRAM地址發生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實現等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具,對系統進行了聯合調試。改進了時序、優化了布局布線,使得系統性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎上,課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設計視頻信號處理模塊,在Quartus II和modelsim平臺下,用Verilog HDL語言開發。
上傳時間: 2013-05-19
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隨著微電子技術的高速發展,實時圖像處理在多媒體、圖像通信等領域有著越來越廣泛的應用。FPGA就是硬件處理實時圖像數據的理想選擇,基于FPGA的圖像處理專用芯片的研究將成為信息產業的新熱點。 本文以FPGA為平臺,使用VHDL硬件描述語言設計并實現了中值濾波、順序濾波、數學形態學、卷積運算和高斯濾波等圖像處理算法。在設計過程中,通過改進算法和優化結構,在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內在的并行性,采用流水線結構優化算法,提高了頂層濾波模塊的處理速度。在中值濾波器的硬件設計中,本文提出了一種快速中值濾波算法,該算法大大節省了硬件資源,處理速度也很快。在數學形態學算法的硬件實現中,本文提出的最大值濾波和最小值濾波算法大大減少了硬件資源的占用率,適應了流水線設計的要求,提高了圖像處理速度。 整個設計及各個模塊都在Altera公司的開發環境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進行了邏輯綜合以及仿真。綜合和仿真的結果表明,使用FPGA硬件處理圖像數據不僅能夠獲得很好的處理效果,達到較高的工作頻率,處理速度也遠遠高于軟件法處理圖像,可滿足實時圖像處理的要求。 本課題為圖像處理專用FPGA芯片的設計做了有益的探索性嘗試,對今后完成以FPGA圖像處理芯片為核心的實時圖像處理系統的設計有著積極的意義。
上傳時間: 2013-06-08
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本文提出一種基于PC104嵌入式工業控制計算機與現場可編程門陣列(FPGA)的PCB測試機的硬件控制系統設計方案。方案中設計高效高壓控制電路,實現測試電壓與測試電流的精確數字控制。選用雙高壓電子開關形式代替高壓模擬電子開關,大幅度提高測試電壓。采用多電源方式在低控制電壓下實現對高壓電子開關的控制。設計高速信號處理電路對測試信號進行處理,從硬件上提高系統測試速度。 本設計中選用Altera公司的現場可編程器(FPGA)EP1K50,利用EDA設計工具Synplify、Modelsim、QuartusⅡ以及Verilog硬件描述語言完成了控制系統的硬件設計及調試,解決了由常規電路難以實現的問題。
上傳時間: 2013-06-04
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隨著移動終端、多媒體、Internet網絡、通信,圖像掃描技術的發展,以及人們對圖象分辨率,質量要求的不斷提高,用軟件壓縮難以達到實時性要求,而且會帶來因傳輸大量原始圖象數據帶來的帶寬要求,因此采用硬件實現圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換,量化后的處理環節,是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現,具有廣闊的應用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現項目為背景,對熵編碼器和解碼器的硬件實現進行探討,給出了并行熵編碼和解碼器的實現方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現。在設計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉換時的控制邏輯,避免了因數據處理不及時造成數據丟失的可能性,從而保證了編碼的正確性。而在實現并行的huffman解碼器時,解碼算法充分利用了規則化碼書帶來的碼字的單調性,及在特定長度碼字集內碼字變化的連續性,將并行解碼由模式匹配轉換為算術運算,提高了存儲器的利用率、系統的解碼效率和速度。在實現并行huffman編碼的基礎上,結合針對DC子帶的預測編碼,針對直流子帶的游程編碼,能夠對圖像壓縮系統中經過DWT變換,量化,掃描后的數據進行正確的編碼。同時,在并行huffman解碼基礎上的熵解碼器也可以解碼出正確的數據提供給解碼系統的后續反量化模塊,進一步處理。在本文介紹的設計方案中,按照自頂向下的設計方法,對星載圖像壓縮系統中的熵編解碼器進行分析,進而進行邏輯功能分割及模塊劃分,然后分別實現各子模塊,并最終完成整個系統。在設計過程中,用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發平臺進行設計輸入、編譯、仿真,同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具,驗證了設計的正確性。通過系統波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M,在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M,吞吐量可達到2500Mbps,也能滿足性能要求。仿真驗證的結果表明:設計能夠滿足性能要求,并具有一定的使用價值。
上傳時間: 2013-05-19
上傳用戶:吳之波123
學習使用modelsim,為自己的設計做前仿真和后仿真。是自己的設計更加的方便
上傳時間: 2013-06-27
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altera 的quatus 9.1的破解文檔,供大家參考
上傳時間: 2013-08-02
上傳用戶:小楊高1
Altera公司的EPLD/FPGA開發工具最新版QuartusII9.0的所有License.
標簽: QuartusII license Altera full
上傳時間: 2013-07-09
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卷積碼是無線通信系統中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法,它具有譯碼效率高、速度快等特點,被認為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內容是在FPGA上實現約束長度為9,碼率為1/2,采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念,闡述了Viterbi算法的原理,重點討論了決定Viterbi算法復雜度和譯碼性能的關鍵因素,在此基礎上設計了采用“串-并”結合運算方式的Viterbi譯碼器,并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下: 1.對輸入數據采用了二比特四電平量化的軟判決方式,對歐氏距離的計算方法進行了簡化,以便于用硬件電路方式實現。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結合的運算方式,和全并行的設計相比,在滿足譯碼速度的同時,節約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式,簡化了控制模塊的邏輯電路,優化了系統的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法,與傳統的寄存器交換法相比,減少了寄存器的使用,大大降低了功耗和設計的復雜度。 4.本文中設計了一個仿真平臺,采用Modelsim仿真器對設計進行了功能仿真,結果完全正確。同時提出了一種在被測設計內部插入監視器的調試方法,巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結果,提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試,最大運行時鐘頻率110MHz,最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結果和Altera設計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較,比較結果證明本文中設計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
上傳時間: 2013-07-23
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Altera FPGA芯片的封裝尺寸選擇指南
上傳時間: 2013-06-04
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