相位激光測距是一種高精度的距離測量技術(shù)，隨著電子器件和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，這種測距技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域必將得到更為廣泛的研究和應(yīng)用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術(shù)的相位激光測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進(jìn)的FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生、信息控制與處理三個(gè)模塊的整合，解決了傳統(tǒng)相位激光測距所難以克服的弱點(diǎn)。 文中闡述了激光測距和調(diào)制信號(hào)源的基本原理，分析了影響測距精度的因素，指出應(yīng)用DDS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)寬帶、高精度的調(diào)制信號(hào)輸出，說明了引起DDS輸出信號(hào)雜散的原因和解決的辦法。分析了應(yīng)用FFT運(yùn)算實(shí)現(xiàn)信號(hào)相位提取的基本原理及設(shè)計(jì)方法，采用這種檢相技術(shù)，可以極大地提高測相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統(tǒng)的相位式激光測距機(jī)的整體設(shè)計(jì)，并就各部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。介紹了激光測距系統(tǒng)的外圍電路和基于qUARTusⅡ集成軟件平臺(tái)的部分硬件電路的設(shè)計(jì)，并對其中的設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，總結(jié)提出了對系統(tǒng)今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng) 激光測距機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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卷積編碼是深空通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)中常用的一種編碼方式。Viterbi碼算法是卷積碼的一種最大似然譯碼算法，它按照最大似然譯碼準(zhǔn)則，在網(wǎng)格圖上找出一條最大似然路徑來得到譯碼結(jié)果。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是3比特軟判決Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)是采用硬件VHDL語言來完成，并在ModelSim和qUARTus Ⅱ軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯和仿真。在論文中介紹了Viterbi譯碼器的各模塊的各種算法，并著重介紹了本設(shè)計(jì)所采用的具體方法，通過仿真和測試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。最后，介紹了Viterbi譯碼器在未來通信中的發(fā)展和應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、核心路由器(CR)、光交叉連接設(shè)備(OXC)、分插復(fù)用器(ADM)和波分復(fù)用(WDM)終端等不同層次設(shè)備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點(diǎn),是光通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)全新領(lǐng)域,逐漸成為國際通用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標(biāo)準(zhǔn),在其技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級(jí)提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)和傳輸要求,提出并設(shè)計(jì)了用VSR技術(shù)實(shí)現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實(shí)現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設(shè)計(jì)均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實(shí)現(xiàn),采用Altera的qUARTus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設(shè)計(jì)和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設(shè)計(jì)均能正確的實(shí)現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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本文將電路接口技術(shù)與硬件可編程技術(shù)相結(jié)合，提出了用可編程芯片來控制IDE硬盤進(jìn)行高速數(shù)據(jù)記錄，能夠滿足機(jī)載數(shù)據(jù)記錄設(shè)備重量輕、容量大、速度快的要求。 論文對硬盤ATA接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，對VHDL語言、現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)實(shí)現(xiàn)硬件電路的原理和方法進(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)記錄控制器的設(shè)計(jì)。文中選擇了具有低功耗、低成本、高性能的FPGA芯片(型號(hào)為CycloneEP1C3T144C8)，將各功能模塊級(jí)聯(lián)成系統(tǒng)在該芯片上完成了控制器系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明了用FPGA實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)記錄控制器的可行性。所設(shè)計(jì)的VHDL代碼經(jīng)qUARTusⅡ綜合、布局布線、管腳分配后，在FPGA內(nèi)部可以達(dá)到104.46Mhz的電路工作速度，F(xiàn)PGA與硬盤之間采用ATA接口的UltraDMA模式2傳輸方式，可以達(dá)到33.3MByte/s的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率。文中對所用到的FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)給予了詳細(xì)說明，對各功能模塊的設(shè)計(jì)給予了詳細(xì)闡述，對關(guān)鍵設(shè)計(jì)給出了VHDL源代碼，還討論了FPGA設(shè)計(jì)中時(shí)序約束的作用，給出了本文所做時(shí)序約束的方法。 本文中所論述的工作對以后機(jī)載數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的鋪墊作用。文中在總結(jié)所做工作的同時(shí)，還對下一步工作提出了有益的建議。
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)載 高速數(shù)據(jù) 記錄系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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本文對于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究，并最終將用FPGA實(shí)現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。 首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對卷積碼的糾錯(cuò)性能進(jìn)行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化并利用FPGA實(shí)現(xiàn)，而后在qUARTusⅡ平臺(tái)上對各模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行仿真以及在Matlab平臺(tái)上對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)上的誤碼率測試性能結(jié)果?！ y試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)所設(shè)計(jì)的基于FPGA實(shí)現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場合。
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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本文簡單介紹了脈沖式激光測距原理、相位式激光測距的原理及相位測量技術(shù)。根據(jù)課題的要求，給出了電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，選擇了合適測相系統(tǒng)電路參數(shù)，分析了調(diào)制波的噪聲對系統(tǒng)的影響，計(jì)算出能滿足系統(tǒng)精度要求的最低信噪比，對偶然誤差、信號(hào)變化幅度大小、零點(diǎn)漂移和電路的相位延遲等原因引起的測量誤差，提出了具體的解決措施，這些措施提高了數(shù)字檢相電路的測相精度和穩(wěn)定性。 根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，著重對混頻電路、整形電路和自動(dòng)數(shù)字檢相電路進(jìn)行了較為深入的分析與討論，其中自動(dòng)數(shù)字檢相電路采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA實(shí)現(xiàn)?！ ∥闹惺鰯⒘死肍PGA實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)字檢相的原理及方法步驟，分析了FPGA實(shí)現(xiàn)鑒相功能的可靠性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件，使用qUARTusⅡ軟件開發(fā)可編程邏輯器件及VHDL編程，給出了用qUARTusⅡ軟件進(jìn)行數(shù)字檢相測量的系統(tǒng)仿真結(jié)果和混頻電路、比較電路、數(shù)字檢相電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對在沒有零角度位置標(biāo)志信號(hào)和沒有允許計(jì)數(shù)標(biāo)志信號(hào)條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度進(jìn)行了分析。根據(jù)誤差結(jié)果分析，提出了下一步研究改進(jìn)的措施和思路。
標(biāo)簽： FPGA 相位 激光測距 信號(hào)處理技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文提出一種基于PC104嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的PCB測試機(jī)的硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。方案中設(shè)計(jì)高效高壓控制電路，實(shí)現(xiàn)測試電壓與測試電流的精確數(shù)字控制。選用雙高壓電子開關(guān)形式代替高壓模擬電子開關(guān)，大幅度提高測試電壓。采用多電源方式在低控制電壓下實(shí)現(xiàn)對高壓電子開關(guān)的控制。設(shè)計(jì)高速信號(hào)處理電路對測試信號(hào)進(jìn)行處理，從硬件上提高系統(tǒng)測試速度?！ ”驹O(shè)計(jì)中選用Altera公司的現(xiàn)場可編程器(FPGA)EP1K50，利用EDA設(shè)計(jì)工具Synplify、Modelsim、qUARTusⅡ以及Verilog硬件描述語言完成了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試，解決了由常規(guī)電路難以實(shí)現(xiàn)的問題。
標(biāo)簽： FPGA 電路板 測試機(jī) 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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本文結(jié)合工程需要詳細(xì)論述了一種數(shù)字相位計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法是基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片運(yùn)用FFT(快速傅立葉變換)算法完成的。首先，從相位測量的原理出發(fā)，分析了傳統(tǒng)相位計(jì)的缺點(diǎn)，給出了一種高可靠性的相位檢測實(shí)用算法，其算法核心是對采集信號(hào)進(jìn)行FFT變換，通過頻譜分析，實(shí)現(xiàn)對參考信號(hào)和測量信號(hào)初相位的檢測，并同時(shí)闡述了FPGA在實(shí)現(xiàn)數(shù)字相位計(jì)核心FFT算法中的優(yōu)勢。在優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)中，利用多個(gè)乘法器并行運(yùn)算的方式加快了蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算速度；內(nèi)置雙端口RAM、旋轉(zhuǎn)因子ROM使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的速度得到提高；采用了流水線的工作方式使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、運(yùn)算在時(shí)間上達(dá)到匹配。整個(gè)設(shè)計(jì)采用VHDL(超高速硬件描述語言)語言作為系統(tǒng)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的描述手段，在Altera的qUARTusⅡ軟件支持下完成。仿真結(jié)果表明，基于FPGA實(shí)現(xiàn)的FFT算法無論在速度和精度上都滿足了相位測量的需要，其運(yùn)算64點(diǎn)數(shù)據(jù)僅需27.5us，最大誤差在1％之內(nèi)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字 相位計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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本文簡單介紹了脈沖式激光測距原理、相位式激光測距的原理及相位測量技術(shù)。根據(jù)課題的要求，給出了電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，選擇了合適測相系統(tǒng)電路參數(shù)，分析了調(diào)制波的噪聲對系統(tǒng)的影響，計(jì)算出能滿足系統(tǒng)精度要求的最低信噪比，對偶然誤差、信號(hào)變化幅度大小、零點(diǎn)漂移和電路的相位延遲等原因引起的測量誤差，提出了具體的解決措施，這些措施提高了數(shù)字檢相電路的測相精度和穩(wěn)定性?！ 「鶕?jù)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，著重對混頻電路、整形電路和自動(dòng)數(shù)字檢相電路進(jìn)行了較為深入的分析與討論，其中自動(dòng)數(shù)字檢相電路采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA實(shí)現(xiàn)?！ ∥闹惺鰯⒘死肍PGA實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)字檢相的原理及方法步驟，分析了FPGA實(shí)現(xiàn)鑒相功能的可靠性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件，使用qUARTusⅡ軟件開發(fā)可編程邏輯器件及VHDL編程，給出了用qUARTusⅡ軟件進(jìn)行數(shù)字檢相測量的系統(tǒng)仿真結(jié)果和混頻電路、比較電路、數(shù)字檢相電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對在沒有零角度位置標(biāo)志信號(hào)和沒有允許計(jì)數(shù)標(biāo)志信號(hào)條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度進(jìn)行了分析。根據(jù)誤差結(jié)果分析，提出了下一步研究改進(jìn)的措施和思路?！ ?/p>
標(biāo)簽： FPGA 相位 激光測距 信號(hào)處理技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是機(jī)器人控制系統(tǒng)的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)更加開放、更加模塊化，同時(shí)ARM芯片的高速大容量的數(shù)據(jù)處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)、高速、高精度的技術(shù)瓶頸. 嵌入式技術(shù)是當(dāng)今最熱門的技術(shù)之一，由于簡潔、高效等優(yōu)點(diǎn)，使得其廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域；所謂嵌入式系統(tǒng)就是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)過程。文章首先介紹了機(jī)器人本體規(guī)劃、嵌入式系統(tǒng)和嵌入式微處理器S3C44B0X的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和CPLD軟件設(shè)計(jì)。其中控制器硬件平臺(tái)擴(kuò)展了外部存儲(chǔ)器、串行口，通過輸出PWM信號(hào)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電路模塊，從而實(shí)現(xiàn)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的目的。在CPLD設(shè)計(jì)過程中，引入JTAG調(diào)試接口，方便系統(tǒng)程序的下載和調(diào)試，通過自上而下、分塊設(shè)計(jì)的思想給出了qUARTusⅡ設(shè)計(jì)環(huán)境下的軟件代碼。本系統(tǒng)利用不同任務(wù)間的切換來實(shí)現(xiàn)通信過程，而不再采用無操作系統(tǒng)的工程文件的形式，這樣不但有利于項(xiàng)目的調(diào)試，也有利于對其它接口的擴(kuò)展。最后對該控制器進(jìn)行了測試和分析。
標(biāo)簽： CPLD ARM 四足機(jī)器人 嵌入式控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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