相位激光測距是一種高精度的距離測量技術,隨著電子器件和信號處理技術的發展,這種測距技術在軍用和民用領域必將得到更為廣泛的研究和應用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術的相位激光測距系統,該系統采用先進的FPGA技術,實現了調制信號產生、信息控制與處理三個模塊的整合,解決了傳統相位激光測距所難以克服的弱點。 文中闡述了激光測距和調制信號源的基本原理,分析了影響測距精度的因素,指出應用DDS技術可以實現寬帶、高精度的調制信號輸出,說明了引起DDS輸出信號雜散的原因和解決的辦法。分析了應用FFT運算實現信號相位提取的基本原理及設計方法,采用這種檢相技術,可以極大地提高測相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統的相位式激光測距機的整體設計,并就各部分進行了詳細的分析與設計。介紹了激光測距系統的外圍電路和基于quartusⅡ集成軟件平臺的部分硬件電路的設計,并對其中的設計進行了仿真和驗證,總結提出了對系統今后的進一步改進和完善的思路。
上傳時間: 2013-06-28
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卷積編碼是深空通信系統和無線通信系統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則,在網格圖上找出一條最大似然路徑來得到譯碼結果。本設計的主要內容是3比特軟判決Viterbi譯碼器的FPGA實現,設計是采用硬件VHDL語言來完成,并在ModelSim和quartus Ⅱ軟件環境下進行編譯和仿真。在論文中介紹了Viterbi譯碼器的各模塊的各種算法,并著重介紹了本設計所采用的具體方法,通過仿真和測試,驗證了設計的正確性。最后,介紹了Viterbi譯碼器在未來通信中的發展和應用。
上傳時間: 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)內進行數據傳輸的光傳輸技術.它主要應用于網絡中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設備(OXC)、分插復用器(ADM)和波分復用(WDM)終端等不同層次設備之間的互連,具有構建方便、性能穩定和成本低等優點,是光通信技術發展的一個全新領域,逐漸成為國際通用的標準技術,成為全光網的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統,完成了VSR技術的核心部分--轉換器子系統的設計與實現,使用現場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉換器電路的設計和功能實現.深入研究現有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術原理的基礎上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統總吞吐量大的優勢,為將來向更高速率升級提供了依據.根據萬兆以太網的技術特點和傳輸要求,提出并設計了用VSR技術實現局域和廣域萬兆以太網在較短距離上的高速互連的系統方案,成功地將VSR技術移植到萬兆以太網上,實現低成本、構建方便和性能穩定的高速短距離傳輸. 本文所有的設計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現,采用Altera的quartus Ⅱ開發工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉換器集成電路和萬兆以太網的SERDES的設計和仿真,并給出了各模塊的電路結構和仿真結果.仿真的結果表明,所有的設計均能正確的實現各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統的要求.
上傳時間: 2013-07-14
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本文將電路接口技術與硬件可編程技術相結合,提出了用可編程芯片來控制IDE硬盤進行高速數據記錄,能夠滿足機載數據記錄設備重量輕、容量大、速度快的要求。 論文對硬盤ATA接口標準進行了研究,對VHDL語言、現場可編程門陣列器件(FPGA)實現硬件電路的原理和方法進行了深入分析,在此基礎上完成了基于FPGA的數據記錄控制器的設計。文中選擇了具有低功耗、低成本、高性能的FPGA芯片(型號為CycloneEP1C3T144C8),將各功能模塊級聯成系統在該芯片上完成了控制器系統級的設計與仿真驗證,驗證結果表明了用FPGA實現高速數據記錄控制器的可行性。所設計的VHDL代碼經quartusⅡ綜合、布局布線、管腳分配后,在FPGA內部可以達到104.46Mhz的電路工作速度,FPGA與硬盤之間采用ATA接口的UltraDMA模式2傳輸方式,可以達到33.3MByte/s的突發數據傳輸率。文中對所用到的FPGA設計技術給予了詳細說明,對各功能模塊的設計給予了詳細闡述,對關鍵設計給出了VHDL源代碼,還討論了FPGA設計中時序約束的作用,給出了本文所做時序約束的方法。 本文中所論述的工作對以后機載數據記錄系統的設計具有重要的鋪墊作用。文中在總結所做工作的同時,還對下一步工作提出了有益的建議。
上傳時間: 2013-08-05
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本文對于全并行Viterbi譯碼器的設計及其FPGA實現方案進行了研究,并最終將用FPGA實現的譯碼器嵌入到某數字通信系統之中。 首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理,并對卷積碼的糾錯性能進行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個模塊實現的一些經典算法,對這些算法的硬件結構設計進行優化并利用FPGA實現,而后在quartusⅡ平臺上對各模塊的實現進行仿真以及在Matlab平臺上對結果進行驗證。最后給出Viterbi譯碼模塊應用在實際系統上的誤碼率測試性能結果。 測試結果表明,系統的誤碼率達到了工程標準的要求,從而驗證了譯碼器設計的可靠性,同時所設計的基于FPGA實現的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數據傳輸的應用場合。
上傳時間: 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。根據課題的要求,給出了電路系統設計方案,選擇了合適測相系統電路參數,分析了調制波的噪聲對系統的影響,計算出能滿足系統精度要求的最低信噪比,對偶然誤差、信號變化幅度大小、零點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,這些措施提高了數字檢相電路的測相精度和穩定性。 根據電路系統設計方案,著重對混頻電路、整形電路和自動數字檢相電路進行了較為深入的分析與討論,其中自動數字檢相電路采用大規模可編程邏輯器件FPGA實現。 文中述敘了利用FPGA實現自動數字檢相的原理及方法步驟,分析了FPGA實現鑒相功能的可靠性。根據設計要求,選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件,使用quartusⅡ軟件開發可編程邏輯器件及VHDL編程,給出了用quartusⅡ軟件進行數字檢相測量的系統仿真結果和混頻電路、比較電路、數字檢相電路的實驗結果,對在沒有零角度位置標志信號和沒有允許計數標志信號條件下的實驗結果的精度進行了分析。根據誤差結果分析,提出了下一步研究改進的措施和思路。
上傳時間: 2013-04-24
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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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本文結合工程需要詳細論述了一種數字相位計的實現方法,該方法是基于FPGA(現場可編程門陣列)芯片運用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,分析了傳統相位計的缺點,給出了一種高可靠性的相位檢測實用算法,其算法核心是對采集信號進行FFT變換,通過頻譜分析,實現對參考信號和測量信號初相位的檢測,并同時闡述了FPGA在實現數字相位計核心FFT算法中的優勢。在優化的硬件結構中,利用多個乘法器并行運算的方式加快了蝶形運算單元的運算速度;內置雙端口RAM、旋轉因子ROM使數據存儲的速度得到提高;采用了流水線的工作方式使數據的存儲、運算在時間上達到匹配。整個設計采用VHDL(超高速硬件描述語言)語言作為系統內部硬件結構的描述手段,在Altera的quartusⅡ軟件支持下完成。仿真結果表明,基于FPGA實現的FFT算法無論在速度和精度上都滿足了相位測量的需要,其運算64點數據僅需27.5us,最大誤差在1%之內。
上傳時間: 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。根據課題的要求,給出了電路系統設計方案,選擇了合適測相系統電路參數,分析了調制波的噪聲對系統的影響,計算出能滿足系統精度要求的最低信噪比,對偶然誤差、信號變化幅度大小、零點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,這些措施提高了數字檢相電路的測相精度和穩定性。 根據電路系統設計方案,著重對混頻電路、整形電路和自動數字檢相電路進行了較為深入的分析與討論,其中自動數字檢相電路采用大規模可編程邏輯器件FPGA實現。 文中述敘了利用FPGA實現自動數字檢相的原理及方法步驟,分析了FPGA實現鑒相功能的可靠性。根據設計要求,選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件,使用quartusⅡ軟件開發可編程邏輯器件及VHDL編程,給出了用quartusⅡ軟件進行數字檢相測量的系統仿真結果和混頻電路、比較電路、數字檢相電路的實驗結果,對在沒有零角度位置標志信號和沒有允許計數標志信號條件下的實驗結果的精度進行了分析。根據誤差結果分析,提出了下一步研究改進的措施和思路。
上傳時間: 2013-07-25
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運動控制系統是機器人控制系統的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術應用于機器人運動控制系統,使控制系統更加開放、更加模塊化,同時ARM芯片的高速大容量的數據處理能力以及CPLD的高集成度,可編程性,能夠逾越以往控制系統中實時、高速、高精度的技術瓶頸. 嵌入式技術是當今最熱門的技術之一,由于簡潔、高效等優點,使得其廣泛應用在各個領域;所謂嵌入式系統就是以應用為中心,以計算機技術為基礎,并且軟硬件可裁剪,適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成,用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機器人控制器的設計過程。文章首先介紹了機器人本體規劃、嵌入式系統和嵌入式微處理器S3C44B0X的結構特點;接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設計,包括硬件設計和CPLD軟件設計。其中控制器硬件平臺擴展了外部存儲器、串行口,通過輸出PWM信號進入驅動電路模塊,從而實現控制機器人運動的目的。在CPLD設計過程中,引入JTAG調試接口,方便系統程序的下載和調試,通過自上而下、分塊設計的思想給出了quartusⅡ設計環境下的軟件代碼。本系統利用不同任務間的切換來實現通信過程,而不再采用無操作系統的工程文件的形式,這樣不但有利于項目的調試,也有利于對其它接口的擴展。最后對該控制器進行了測試和分析。
上傳時間: 2013-07-19
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