本文介紹了如何利用FPGA(FieldProgrammableGateArray)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)傳送流特殊信息的處理，其主要內(nèi)容如下：1.介紹了MPEG-2傳送流系統(tǒng)層的語法規(guī)范；2.描述了傳送流特殊信息之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系；3.簡要介紹了傳送流復(fù)用的原理和實(shí)現(xiàn)方法；4.詳細(xì)討論了如何用FPGA技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊信息的處理；整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)采用VHDL作為程序設(shè)計(jì)語言，都是以Xilinx的FPGA芯片及其ISE5.2i作為開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行的。
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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隨著雷達(dá)、圖像、通信等領(lǐng)域?qū)π盘?hào)高速處理的要求，研究人員正尋求高速的數(shù)字信號(hào)處理算法，以滿足這種高速地處理數(shù)據(jù)的需要。常用的高速實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的器件有ASIC、可編程的數(shù)字信號(hào)處理芯片、FPGA，等等。 本文研究了時(shí)域FPGA上實(shí)現(xiàn)高速高階FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了高壓縮比的LFM脈沖信號(hào)的匹配濾波。文章根據(jù)FIR數(shù)字濾波器理論，分析比較實(shí)現(xiàn)了FIR濾波器的方法；使用并行分布式算法，在Xilinx的VirtexⅡFPGA系列芯片上設(shè)計(jì)了高速高階FIR濾波器。并詳細(xì)進(jìn)行了分析；設(shè)計(jì)出了一個(gè)256階的線性調(diào)頻脈沖壓縮信號(hào)的匹配濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例，并用ModelSim軟件進(jìn)行了仿真。
標(biāo)簽： FPGA FIR 濾波器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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當(dāng)前，在系統(tǒng)級(jí)互連設(shè)計(jì)中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識(shí)到串行I/O“潮流”是不可避免的，因?yàn)樵诟哂?Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達(dá)到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟(jì)的信號(hào)同步方法。基于串行I/O的設(shè)計(jì)帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點(diǎn)，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括PC、消費(fèi)電子、海量存儲(chǔ)、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計(jì)算和控制、測試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機(jī)箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴(kuò)展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個(gè)物理通道綁定在一起形成一個(gè)虛擬鏈路。16個(gè)通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級(jí)路由器和交換機(jī)、遠(yuǎn)程接入交換機(jī)、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲(chǔ)子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對(duì)帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺(tái)被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計(jì)算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓?fù)洹⒏咝盘?hào)密度、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當(dāng)前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計(jì)高速串行接口將為設(shè)計(jì)帶來巨大的靈活性和可擴(kuò)展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個(gè)RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強(qiáng)大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個(gè)理想的連接平臺(tái)。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計(jì)傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對(duì)串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行了簡要的介紹和分析，詳細(xì)分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點(diǎn)檢測、擾碼、時(shí)鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時(shí)對(duì)AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進(jìn)行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計(jì)方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計(jì)工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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隨著國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷豐富，Intenret已經(jīng)從最初以學(xué)術(shù)交流為目的而演變?yōu)樯虡I(yè)行為，網(wǎng)絡(luò)安全性需求日益增加，高速網(wǎng)絡(luò)安全保密成為關(guān)注的焦點(diǎn)，在安全得到保障的情況下，為了滿足網(wǎng)速無限制的追求，高速網(wǎng)絡(luò)硬件加密設(shè)備也必將成為需求熱點(diǎn)。另一方面，IPSec協(xié)議被廣泛的應(yīng)用于防火墻和安全網(wǎng)關(guān)中，但對(duì)IPSec協(xié)議的處理會(huì)大大增加網(wǎng)關(guān)的負(fù)載，成為千兆網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的瓶頸。本文便是針對(duì)上述現(xiàn)狀，研究基于高性能FPGA實(shí)現(xiàn)千兆IPSec協(xié)議的設(shè)計(jì)技術(shù)。 目前，國外IPSec協(xié)議實(shí)現(xiàn)已經(jīng)芯片化，達(dá)到幾千兆的速率，但是國內(nèi)產(chǎn)品多以軟件實(shí)現(xiàn)，速度難以提高。本文采用的基于FPGA的IPSec技術(shù)方案，采用硬件實(shí)現(xiàn)隧道模式下的IPSec協(xié)議，為IP分組及其上層協(xié)議數(shù)據(jù)提供機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證以及數(shù)據(jù)源驗(yàn)證等安全服務(wù)。在以VPN為實(shí)施方案的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以KDIPSec為設(shè)備原型以IPSec協(xié)議為出發(fā)點(diǎn)的千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境模型，從硬件體系結(jié)構(gòu)到各個(gè)模塊的劃分以及各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能這幾個(gè)方面描述了KDIPSec實(shí)現(xiàn)技術(shù)，最后描述了一些關(guān)鍵模塊的FPGA設(shè)計(jì)和和仿真。所有處理模塊均在Xilinx公司的FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，處理速率超過1Gb/s。
標(biāo)簽： IPSec FPGA 協(xié)議 實(shí)現(xiàn)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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本文探索了自主系統(tǒng)CPU設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)80C51產(chǎn)品進(jìn)行了必要的改進(jìn)。 文章采用XILINX公司的Virtex-ⅡPro系列FPGA芯片，在相關(guān)EDA軟件平臺(tái)的支持下進(jìn)行基于FPGA的8051芯片的設(shè)計(jì)。在已公開的8051源代碼的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的程序存儲(chǔ)器、指令存儲(chǔ)器做了較大幅度的修改，增加了定時(shí)器、串行收發(fā)器的軟件編寫，VerilogHDL語句共6000余行(見附錄光盤)。在設(shè)計(jì)中筆者特別的注意了源代碼中組合邏輯循環(huán)的去除，時(shí)序設(shè)計(jì)中合理確定建立時(shí)間和保持時(shí)間，保證了工作頻率的提高(工作頻率由12MHz提高到約30MHz)，串行收發(fā)器的下載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模塊頻率的提高。對(duì)設(shè)計(jì)高頻CPU提供了有益的借鑒。本文利用Modelsim進(jìn)行了功能仿真和后仿真，利用Synplify進(jìn)行了綜合，仿真和綜合結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求，并為下載和組成系統(tǒng)作了準(zhǔn)備工作(設(shè)計(jì)了外圍電路的PCB板圖)。
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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相對(duì)于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進(jìn)行實(shí)時(shí)處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機(jī)、遙感遙測、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機(jī)、移動(dòng)通信等系統(tǒng)，需要用芯片實(shí)現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對(duì)圖像處理的小波變換進(jìn)行了研究，但大都只偏重算法研究，對(duì)算法硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)的復(fù)雜性考慮較少，對(duì)圖像處理的小波變換硬件實(shí)現(xiàn)的研究也較少。 本文針對(duì)圖像處理的小波變換算法及其硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。對(duì)文獻(xiàn)[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進(jìn)行仔細(xì)分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗(yàn)證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計(jì)了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進(jìn)行仿真，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行VHDL語言的寄存器傳輸級(jí)(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進(jìn)行驗(yàn)證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對(duì)內(nèi)存的讀寫量，從而達(dá)到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運(yùn)算速度的特點(diǎn)。本算法與文獻(xiàn)[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計(jì)算模塊，又具有在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)不改變原來的提升小波算法的規(guī)則性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。這種小波變換硬件芯片的實(shí)現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當(dāng)然也可用于其它各種實(shí)時(shí)圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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在衛(wèi)星遙感設(shè)備中，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和對(duì)傳輸式觀測衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量要求的不斷提高，航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高，由此引起高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和傳輸數(shù)據(jù)量的急劇增長，然而衛(wèi)星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息，必須解決輸入數(shù)據(jù)碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)的高保真、實(shí)時(shí)、大壓縮比壓縮技術(shù)就成了解決這一矛盾的關(guān)鍵技術(shù)。FPGA器件為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)理想的平臺(tái)。FPGA器件集成度高，體積小，通過用戶編程實(shí)現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過設(shè)計(jì)輸入，仿真，測試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，減少了開發(fā)周期。小波變換能夠適應(yīng)現(xiàn)代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質(zhì)量控制等要求，在較大壓縮比下，小波圖像壓縮質(zhì)量明顯好于DCT變換，因此小波變換成為新一代壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的核心算法。同時(shí)，小波變換的提升算法結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)快速算法，有利于硬件實(shí)現(xiàn)，因此提升小波變換對(duì)于采用FPGA或ASIC來實(shí)現(xiàn)圖像變換來說是很好的選擇。本文針對(duì)衛(wèi)星遙感圖像的數(shù)據(jù)流，主要研究可以對(duì)衛(wèi)星圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)二維小波變換的方案。針對(duì)提升小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)和FPGA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，從邊界延拓、濾波器結(jié)構(gòu)、整數(shù)小波、定點(diǎn)運(yùn)算、原位運(yùn)算等方面進(jìn)行了研究和討論，并且完成了針對(duì)衛(wèi)星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)。采用VerIlog語言對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并將仿真結(jié)果同matlab仿真結(jié)果進(jìn)行了比較，比較結(jié)果表明該方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)流的二維提升小波變換的功能。同時(shí)QuartusII綜合結(jié)果也表明，系統(tǒng)時(shí)鐘能夠工作在很高的頻率，可以滿足高速實(shí)時(shí)對(duì)衛(wèi)星圖像的小波變換處理。
標(biāo)簽： FPGA 提升機(jī) 二維 離散小波
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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本文主要介紹了基于FPGA的無線信道盲均衡器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),在算法上選擇了比較成熟的DDLMS和CMA相結(jié)合的算法,結(jié)構(gòu)上采用四路正交FIR濾波器模型.在設(shè)計(jì)的過程中我們采取了用MATLAB進(jìn)行算法仿真,VerilogHDL語言進(jìn)行FPGA設(shè)計(jì)的策略.在硬件描述語言的設(shè)計(jì)流程中,信道盲均衡器運(yùn)用了Top-Down的模塊化設(shè)計(jì)方法,大大縮短了設(shè)計(jì)周期,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性.測試結(jié)果表明均衡器所有的性能指標(biāo)均達(dá)到預(yù)定目標(biāo),且工作性能良好,均衡效果較為理想,能夠滿足指標(biāo)要求.本課題所設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的信道盲均衡器,為FPGA芯片設(shè)計(jì)技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對(duì)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(jì)運(yùn)用有著積極的借鑒意義.
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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本論文是以GSM基站系統(tǒng)為對(duì)象研究了軟件無線電思想在移動(dòng)通信中應(yīng)用的可行性，通過構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，用軟件來完成各種功能。 本文首先從整體上介紹了GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)過程，通過大量的Matlab仿真詳細(xì)論述了GSM蜂窩通信系統(tǒng)中的語音編碼、信道編碼、交織、加密、調(diào)制等技術(shù)。 其次，文中介紹了GSM信道編碼規(guī)則，其中重點(diǎn)闡述了CRC、卷積碼和交織碼的基本原理和算法實(shí)現(xiàn)，并完成了三者編碼譯碼的軟件設(shè)計(jì)，采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。 最后，對(duì)GMSK調(diào)制和解調(diào)的原理及特點(diǎn)進(jìn)行論述，并提出了軟件實(shí)現(xiàn)的可行性方案，為下一步的軟件設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。硬件試驗(yàn)平臺(tái)是軟件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，因此，文中進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)，并給出了部分電路設(shè)計(jì)圖，對(duì)相關(guān)課題的研究具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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軟件無線電是二十世紀(jì)九十年代提出的一種實(shí)現(xiàn)無線通信的體系結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術(shù)。它的中心思想是：構(gòu)造一個(gè)開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結(jié)構(gòu)形式，綜述了軟件無線電的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及其最新研究進(jìn)展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點(diǎn)——靈活性。目前這一部分的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構(gòu)能力，成為實(shí)現(xiàn)軟件無線電技術(shù)的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對(duì)象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級(jí)開發(fā)工具進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實(shí)現(xiàn)其中關(guān)鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)復(fù)用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進(jìn)行重構(gòu)，因而硬件的調(diào)試和升級(jí)變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號(hào)處理過程可以用軟件進(jìn)行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗(yàn)證了在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術(shù)可行性和應(yīng)用的靈活性，并對(duì)將來的擴(kuò)展問題進(jìn)行了研究和討論，為實(shí)現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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