由于信道中存在干擾,數(shù)字信號在信道中傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生誤碼.為了提高通信質(zhì)量,保證通信的正確性和可靠性,通常采用差錯控制的方法來糾正傳輸過程中的錯誤.本文的目的就是研究如何通過差錯控制的方法以提高通信質(zhì)量,保證傳輸?shù)恼_性和可靠性.重點研究一種信道編解碼的算法和邏輯電路的實現(xiàn)方法,并在硬件上驗證,利用碼流傳輸?shù)臏y試方法,對設(shè)計進行測試.在以上的研究基礎(chǔ)之上,橫向擴展和課題相關(guān)問題的研究,包括FPGA實現(xiàn)和高速硬件電路設(shè)計等方面的研究. 糾錯碼技術(shù)是一種通過增加一定的冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法.RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強的糾錯能力,既能糾正隨機錯誤,也能糾正突發(fā)錯誤.在深空通信,移動通信以及數(shù)字視頻廣播等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用,隨著RS編碼和解碼算法的改進和相關(guān)的硬件實現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展,RS碼在實際中的應(yīng)用也將更加廣泛. 在研究中,對所研究的問題進行分解,集中精力研究課題中的重點和難點,在各個模塊成功實現(xiàn)的基礎(chǔ)上,成功的進行系統(tǒng)組合,協(xié)調(diào)各個模塊穩(wěn)定的工作. 在本文中的EDA設(shè)計中,使用了自頂向下的設(shè)計方法,編解碼算法每一個子模塊分開進行設(shè)計,最后在頂層進行元件例化,正確實現(xiàn)了編碼和解碼的功能. 本文首先介紹相關(guān)的數(shù)字通信背景；接著提出糾錯碼的設(shè)計方案,介紹RS(31,15)碼的編譯碼算法和邏輯電路的實現(xiàn)方法,RTL代碼編寫和邏輯仿真以及時序仿真,并討論了FPGA設(shè)計的一般性準(zhǔn)則以及高速數(shù)字電路設(shè)計的一些常用方法和注意事項；最后設(shè)計基于FPGA的硬件電路平臺,并利用靜態(tài)和動態(tài)的方法對編解碼算法進行測試. 通過對編碼和解碼算法的充分理解,本人使用verilog HDL語言對算法進行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平臺上面實現(xiàn)了編碼和解碼算法. 其中,編碼的最高工作頻率達到158MHz,解碼的最高工作頻率達到91MHz.在進行硬件調(diào)試的時候,整個系統(tǒng)工作在30MHz的時鐘頻率下,通過了硬件上的靜態(tài)測試和動態(tài)測試,并能夠正確實現(xiàn)預(yù)期的糾錯功能.
上傳時間： 2013-07-01
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JPEG2000是新一代圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),JPEG2000與傳統(tǒng)JPEG最大的不同,在于它放棄了JPEG所采用的以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)為主的區(qū)塊編碼方式,而采用以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet Transform)為主的多解析編碼方式.離散小波變換算法是現(xiàn)代譜分析工具,在圖像處理與圖像分析領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用.由于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)具有復(fù)雜的算法,全部用軟件來實現(xiàn)將會占用很大的處理器時間開銷和內(nèi)存開銷,尤其對于實時圖像傳輸和處理系統(tǒng),因而用硬件電路來實現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部,就具有重要的意義,本課題的目的就是用硬件電路來實現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中的離散小波變換部分,論文研究的主要工作就是設(shè)計了一個符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的多級二維離散小波變換的硬件電路.論文研究的內(nèi)容主要分為兩部分,第一部分首先分析了JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)和離散小波變換的原理,重點研究了離散小波變換的快速算法,包括第一代小波變換所采用的卷積算法和第二代小波變換所采用的提升算法,然后具體分析了離散小波變換在JPEG2000中的具體實現(xiàn).論文第二部分對兩種離散小波變換快速算法的硬件實現(xiàn)進行了比較,并選擇卷積濾波算法作為硬件實現(xiàn)的對象,并采用Daubechies9/7小波基.然后具體設(shè)計了離散小波變換的各個模塊,所有的模塊都是有硬件描述語言(verilog HDL)來實現(xiàn),經(jīng)過仿真和邏輯綜合,在一塊自行設(shè)計的FPGA開發(fā)板上進行了驗證.仿真和驗證的結(jié)果表明了該小波變換的硬件電路符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn),具有較高的速度和信噪比.
上傳時間： 2013-04-24
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大規(guī)模可編程邏輯器件CPLD和FPGA是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的兩類可編程專用集成電路(ASIC),電子設(shè)計工程師用它可以在辦公室或?qū)嶒炇依镌O(shè)計出所需的專用集成電路,從而大大縮短了產(chǎn)品上市時間,降低了開發(fā)成本.此外,可編程邏輯器件還具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的特性,使得硬件的功能可以象軟件一樣通過編程來修改,這樣就極大地提高了電子系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和通用性.該設(shè)計完成了在一片可編程邏輯器件上開發(fā)簡易計算機的設(shè)計任務(wù),將單片機與單片機外圍電路集成化,能夠輸入指令、執(zhí)行指令、輸出結(jié)果,具有在電子系統(tǒng)中應(yīng)用的普遍意義,另外,也可以用于計算機組成原理的教學(xué)試驗.該文第一章簡要介紹了可編程ASIC和EDA技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀、未來并對本課題作了簡要陳述.第二章在芯片設(shè)計的兩種輸入法即原理圖輸入法和HDL輸入法之間做出比較,決定選用HDL輸入法.第三章描述了具體的設(shè)計過程和設(shè)計手段,首先將簡易計算機劃分為運算器、CPU控制器、存儲器、鍵盤接口和顯示接口以及系統(tǒng)控制器,然后再往下分為下層子模塊.輸入法的語言使用的是verilog HDL,鑒于篇幅所限,源代碼部分不在論文之中.第四章對設(shè)計的綜合與實現(xiàn)做了總結(jié),給出了時序仿真波形圖.該文針對FPGA和RISC這兩大課題,對RISC在FPGA上的實現(xiàn)進行了初淺的探索與嘗試.從計算機體系結(jié)構(gòu)入手,剖析了精簡指令集計算機的原理,通過該設(shè)計的實踐對ASIC和EDA的設(shè)計潛力有了更進一步的領(lǐng)悟.
上傳時間： 2013-05-21
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隨著星載電子系統(tǒng)復(fù)雜度、小型化需求的提高，SoC已經(jīng)成為應(yīng)對未來星載電子系統(tǒng)設(shè)計需求的解決途徑。為了簡化設(shè)計流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC設(shè)計中引入了稱之為平臺的體系結(jié)構(gòu)模板，用它來描述采用已有的標(biāo)準(zhǔn)核來開發(fā)SoC的方法。在星載電子系統(tǒng)中常用部件的分類設(shè)計，最終建立一個包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設(shè)計平臺，從而有效的提高星載電子系統(tǒng)的設(shè)計能力。在當(dāng)前NASA和ESA的空間應(yīng)用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統(tǒng)設(shè)計平臺要提供的一個互連部件對其進行設(shè)計。 針對這一需求，本論文采用自項向下的設(shè)計方法對PCI總線從設(shè)備控制器的設(shè)計與實現(xiàn)進行了研究，對PCI總線協(xié)議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計，采用verilog HDL對其進行了RTL級的描述。 在該課題的研究中，采用了目前集成電路設(shè)計中常見的自頂向下設(shè)計方法，使用硬件描述語言verilog HDL對其進行描述，重點分析了PCI總線設(shè)備控制器的設(shè)計。以PCI總線協(xié)議的分析和理解為基礎(chǔ)，對PCI總線設(shè)備控制器進行了功能分析和結(jié)構(gòu)劃分。根據(jù)PCI總線設(shè)備控制器的功能和結(jié)構(gòu)劃分，對PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計思路和各個子模塊電路的設(shè)計和實現(xiàn)進行了詳細的分析闡述，并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真。應(yīng)用FPGA作為物理驗證和實現(xiàn)載體，進行了面向FPGA的電路綜合，進行了布局布線后的時序仿真，證明所實現(xiàn)的PCI目標(biāo)設(shè)備控制器符合基本功能要求，在以上基礎(chǔ)上完成了PCI目標(biāo)設(shè)備控制器的FPGA實現(xiàn)。通過這整個論文的工作，按照設(shè)計、仿真、綜合驗證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器IP軟核的設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA PCI 設(shè)備 控制器
上傳時間： 2013-06-07
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在無線通信系統(tǒng)中,信號在傳輸過程中由于多徑效應(yīng)和信道帶寬的有限性以及信道特性的不完善性導(dǎo)致不可避免地產(chǎn)生碼間串?dāng)_(Intersymbol Interference).為了克服碼間串?dāng)_所帶來的信號畸變,則必須在接收端增加均衡器,以補償信道特性,正確恢復(fù)發(fā)送序列.盲均衡器由于不需要訓(xùn)練序列,僅利用接收信號的統(tǒng)計特性就能對信道特性進行均衡,消除碼間串?dāng)_,成為近年來通信領(lǐng)域研究的熱點課題.本課題采用已經(jīng)取得了很多研究成果的Bussgang類盲均衡算法,主要因為它的計算復(fù)雜度小,便于實時實現(xiàn),具有較好的性能.本文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺,使用verilog HDL(Hardware Description Language)語言設(shè)計并實現(xiàn)基于Bussgang類型算法的盲均衡器的硬件系統(tǒng).本文簡要介紹了Bussgang類型盲均衡算法中的判決引導(dǎo)LMS(DDLMS)和常模(CMA)兩種算法和FPGA設(shè)計流程.并詳細闡述了基于FPGA的信道盲均衡器的設(shè)計思想、設(shè)計結(jié)構(gòu)和Verilog設(shè)計實現(xiàn),以及分別給出了各個模塊的結(jié)構(gòu)框圖以及驗證結(jié)果.本課題所設(shè)計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設(shè)計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間： 2013-07-25
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信息技術(shù)的不斷發(fā)展,對信息的安全提出了更高的要求.在應(yīng)用公鑰密碼體制的時候,對密鑰長度要求越來越大,處理的速度要求越來越快.而基于橢圓曲線離散對數(shù)問題的橢圓曲線密碼體制,因其每比特最大的安全性,受到了越來越廣泛的注意.橢圓曲線密碼體制(ECC:Elliptic Curve Cryptosystem)的快速實現(xiàn)也成為一個關(guān)注的方面.該文按照確定有限域、選取曲線參數(shù)、劃分結(jié)構(gòu)模塊、優(yōu)化模塊算法、實現(xiàn)模塊設(shè)計,驗證模塊功能的順序進行書寫.為了硬件實現(xiàn)上的方便,設(shè)計選擇了含有Ⅱ型優(yōu)化正規(guī)基的伽略域GF(2191),并在該域上構(gòu)造了隨機的橢圓曲線.根據(jù)層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計思路,將橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運算劃分成兩個運算層次:橢圓曲線上的運算和有限域上的運算.模塊劃分之后,利用自底向上的設(shè)計思路,主要針對有限域上的乘法運算進行了重要的改進,并對加法群中的標(biāo)量乘運算的算法進行了分析、證明,以達到面積優(yōu)化和快速執(zhí)行的效果.具體設(shè)計中,采用硬件描述語言verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺上進行電路設(shè)計.完成了各個模塊的設(shè)計輸入和仿真.設(shè)計選用了Altera公司的APEX Ⅱ系列器件,利用第一方軟件Quartus Ⅱ 2.2進行綜合、布局、布線和時序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點加、倍點和標(biāo)量乘法模塊的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖.并且根據(jù)橢圓曲線的標(biāo)量乘特點,提出了合適的驗證方案.該設(shè)計完成了橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運算.設(shè)計主要針對資源受限的應(yīng)用環(huán)境:改進了有限域上的乘法運算、使用了沒有預(yù)處理的標(biāo)量乘算法.改進后的橢圓曲線標(biāo)量乘法需要2,741,998個邏輯單元,在100MHz的時鐘約束下,運行一次標(biāo)量乘法運算需要567.69us.該次設(shè)計的結(jié)果可以直接用來構(gòu)造橢圓曲線上的簽名、驗證、密鑰交換等算法.
上傳時間： 2013-05-24
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傅里葉變換是信號處理領(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域或頻域的分析方法,它要求信號具有統(tǒng)計平穩(wěn),即時不變的特性.但是實際應(yīng)用中存在很多非平穩(wěn)信號,它們并不能很好的用傅立葉變換來處理.小波變換的出現(xiàn)解決了這個問題,它在處理非平穩(wěn)信號方面具有傅立葉變換無法比擬的優(yōu)越性.小波變換在通信技術(shù)、信號處理、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)界的一個熱點.隨著現(xiàn)代數(shù)字信號處理朝著高速實時的方向發(fā)展,純軟件的程序式信號處理方法越來越不能滿足實際應(yīng)用的需求,因此人們希望用硬件電路來實現(xiàn)高速信號處理問題.基于以上原因,該文在研究了小波變換的基本理論和特點的基礎(chǔ)上,重點研究了小波變換的VLSI電路構(gòu)架,并用FPGA實現(xiàn)了它的功能.毫無疑問,該文所做的具體工作在理論和實踐上都有參考價值.論文中,在簡單介紹了小波變換的基本理論、特點和應(yīng)用;對信號小波變換分解,重構(gòu)的MATLAB算法進行了分析,為硬件實現(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),對相關(guān)模塊進行了硬件描述語言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平臺上(ACTIVE-HDL)進行了仿真.在仿真正確的前提下,該文選用了EP20K100BC356-1V芯片作為目標(biāo)器件進行了綜合和后仿真,并且將仿真結(jié)果通過MATLAB與理論參數(shù)進行了比較,結(jié)果表明設(shè)計是正確的.對設(shè)計中存在的誤差和部分模塊的進一步優(yōu)化,該文也作了分析和說明,為下一步實現(xiàn)通用IP核設(shè)計奠定了基礎(chǔ).
上傳時間： 2013-06-27
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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)和各類用電設(shè)備帶來危害,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)中的諧波問題早在20世紀(jì)20年代就引起了人們的注意.近年來,產(chǎn)生諧波的設(shè)備類型及數(shù)量均已劇增,并將繼續(xù)增長,諧波造成的危害也日趨嚴(yán)重.該論文分析比較了傳統(tǒng)測量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測量儀器的特性.分析了基于FFT的諧波測量方法,綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、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言verilog HDL的語法及其具體應(yīng)用.分析了高速數(shù)字信號系統(tǒng)的信號完整性問題,提出了使用FPGA實現(xiàn)的整合處理器解決高速數(shù)字系統(tǒng)信號完整性問題的方法,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.分析了使用實時操作系統(tǒng)進行復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的優(yōu)缺點,并在該系統(tǒng)軟件開發(fā)中成功移植應(yīng)用了實時操作系統(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實現(xiàn)FFT算法的優(yōu)缺點,對比分析了主要硬件實現(xiàn)架構(gòu)的性能和優(yōu)缺點,提出了一種基于浮點數(shù)的FFT算法FPGA實現(xiàn)架構(gòu),詳細設(shè)計了基于浮點數(shù)的硬件乘法器和加法器.該設(shè)計架構(gòu)運行穩(wěn)定,計算速度快捷.并通過實際仿真驗證了該設(shè)計的正確性和優(yōu)越性.最終通過以上工作設(shè)計實現(xiàn)了一種新型的基于FPGA的諧波測量儀,該儀器的變送單元和采樣單元通過實際型式試驗檢驗,符合設(shè)計要求.該儀器的FPGA單元通過系統(tǒng)仿真,符合設(shè)計要求.
上傳時間： 2013-04-24
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verilog HDL是一種硬件描述語言（HDL:Hardware Discription Language），是一種以文本形式來描述數(shù)字系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)和行為的語言，用它可以表示邏輯電路圖、邏輯表達式，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言，都是在20世紀(jì)80年代中期開發(fā)出來的。前者由Gateway Design Automation公司（該公司于1989年被Cadence公司收購）開發(fā)。該書本由淺入深的介紹了該技術(shù)的相關(guān)知識。推薦閱讀。
標(biāo)簽： VerilogHDL 數(shù)字設(shè)計
上傳時間： 2013-05-30
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號分析與處理如圖形、語音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計算DFT的計算量與變換區(qū)間長度N的平方成正比.當(dāng)N較大時,因計算量太大,直接用DFT算法進行譜分析和喜好的實時處理是不切實際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱FFT)使DFT運算效率提高1~2個數(shù)量級.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現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計主要采用先進的基-4DIT算法研制一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器.在FFT實時硬件處理器的設(shè)計實現(xiàn)過程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點制運算方式,解決了蝶形計算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲操作協(xié)調(diào)一致問題.合理地解決了位增長問題.同時,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全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設(shè)計采用verilog HDL硬件描述語言進行設(shè)計,由于在設(shè)計中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-20
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