隨著數(shù)字技術的高速發(fā)展，越來越多的針對數(shù)字視頻壓縮、傳送、顯示等的設備涌入市場。要從這些良莠不齊的產(chǎn)品中挑選出令人滿意的商品，一套良好的數(shù)字視頻測試設備就必不可少。然而，現(xiàn)階段大多數(shù)數(shù)字視頻信號源都存在不同的缺點，如測試圖像種類太少、沒有動態(tài)測試源、缺乏專用測試信號等。為有效克服這些缺陷，作者設計并開發(fā)了一套基于FPGA的數(shù)字視頻信號發(fā)生器。整個系統(tǒng)包括硬件平臺和圖像格式轉(zhuǎn)換軟件兩大部分。硬件平臺本身即為獨立的信號發(fā)生器，可以生成多種測試圖像。配備了圖像格式轉(zhuǎn)換軟件，就可以實現(xiàn)硬件平臺從PC機接收各種靜態(tài)測試圖像、動態(tài)測試序列，不斷更新測試圖像庫。整個系統(tǒng)具有良好的硬件體系結構、便捷的輸入接口，穩(wěn)定的信號輸出，同時操作靈活、方便，易于升級更新。 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，使用了多種硬件、軟件開發(fā)工具，如PROTEL DXP、ISE、MODEL SIM、MATLAB、C＃．NET等。由于軟硬件調(diào)試均由同一人完成，因此整個系統(tǒng)具備良好的統(tǒng)一性和兼容性。 另外，作者還研究并設計了一種針對H.264編解碼器壓縮損傷的測試信號。評估一個編碼器的性能可采用主觀評價或客觀評價兩種方法。其中主觀評價最為直接、有效。本文在依托主觀評價方法的基礎上，結合客觀參數(shù)的指導性，研究并設計一種通過人眼就可以方便的觀測到實際存在的壓縮損傷的測試信號，以達到直接對編解碼器性能進行比較的目的。
上傳時間： 2013-07-19
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本文設計和實現(xiàn)了基于FPGA的數(shù)字下變頻器DDC，用于寬帶數(shù)字中頻軟件無線電接收機中。采用自上向下的模塊化設計方法，將DDC的功能劃分為基本單元，實現(xiàn)這些功能模塊并組成模塊庫。在具體應用時，優(yōu)化配置各個模塊來滿足具體無線通信系統(tǒng)性能的要求。這樣做比傳統(tǒng)ASIC數(shù)字下變頻器具有更好的可編程性和靈活性，從而滿足不同的工程設計需求。 首先闡述了軟件無線電中關鍵的數(shù)字信號處理技術，包括中頻處理中的下變頻技術、抽取技術以及帶通采樣技術。利用MATLAB的Simulink完成了對系統(tǒng)的設計與仿真，驗證了設計的正確性。之后用QuartusII進行了基于FPGA抽取濾波器和NCO等關鍵模塊的設計，編譯后進行了時序仿真，最后在PCB板上實現(xiàn)了實際電路并應用于工程項目中。
標簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時間： 2013-08-05
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軟件無線電是無線電領域研究的熱點。現(xiàn)階段限于硬件的發(fā)展水平，大多采用寬帶中頻帶通采樣數(shù)字化結構，數(shù)字中頻技術就成為實現(xiàn)該結構的關鍵技術。目前FPGA器件在數(shù)字信號處理技術的實現(xiàn)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。本文目的正是要把這兩者相結合，使數(shù)字中頻處理在FPGA中得到實現(xiàn)，滿足具體的應用要求。 首先，對軟件無線電體系和數(shù)字中頻處理結構進行了研究；其次，在信號采樣理論、多速率數(shù)字信號處理理論、濾波器設計理論、FPGA硬件數(shù)字算法等理論的基礎上，結合本文的應用需要，提出了適合于FPGA實現(xiàn)的數(shù)字化中頻處理的系統(tǒng)方案：采用多相結構來高效的實現(xiàn)抽取，并用FIR濾波器作為低通抗混疊濾波器來實現(xiàn)6倍抽取的抗混疊濾波。對系統(tǒng)進行了Matlab仿真，以驗證系統(tǒng)方案的可行性。再次，具體通過Vefilog編程在FPGA中硬件實現(xiàn)該數(shù)字中頻系統(tǒng)。其中包括混頻器模塊、抽取濾波器模塊、信號產(chǎn)生器模塊。 最后對該系統(tǒng)進行了軟件仿真和硬件功能驗證，結果表明數(shù)字中頻系統(tǒng)性能達到了設計要求。
標簽： FPGA 數(shù)字中頻處理 技術研究
上傳時間： 2013-07-26
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隨著信息技術和計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關鍵的技術科學。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫(yī)學、軍事、信息安全等領域得到廣泛的應用。圖像處理特別是高分辨率圖像實時處理的實現(xiàn)技術對相關領域的發(fā)展具有深遠意義。另外，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結合，大大變革了電子系統(tǒng)的設計方法，加速了系統(tǒng)的設計進程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： (1)結合某工程的具體需求，設計了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語言實現(xiàn)了JPEG-LS標準中的基本算法，為課題組成員進行算法改進提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設計并實現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問片外存儲器。 (4)構建了圖像壓縮系統(tǒng)的測試平臺，對實現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進行了軟件仿真測試和硬件測試，驗證了其功能的正確性。
標簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在船舶交管系統(tǒng)中，雷達信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實時性很高，大約要在一個距離單元的時間(0.05-0.1us)內(nèi)完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復雜，這類處理過程又要求快速，圖像顯示系統(tǒng)要求及時的把接收到的雷達方位數(shù)據(jù)從極坐標轉(zhuǎn)換成直角坐標。在軟件上實現(xiàn)這些算法雖然精度可以達到，但是實時性問題不能滿足。因此這類問題多采用高速專用數(shù)字設備來實現(xiàn)。FPGA在數(shù)字信號處理領域有非常廣闊的應用前景，以其優(yōu)良的性能在數(shù)字信號處理中發(fā)揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實現(xiàn)一些函數(shù)和運算。針對以上幾點，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來實現(xiàn)雷達信號處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來實現(xiàn)正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數(shù)和對數(shù)等基本函數(shù)和運算，把他們設計成為可重用的IP core，這樣可以滿足實時性和精度的問題。從而在將來的算法研究中方便的調(diào)用，這樣在算法研究中可以節(jié)約大量的時間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達信號處理和圖像顯示，本次課題設計主要做了如下工作： 1．對CORDIC算法進行分析和研究，以及它在雷達信號處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語言在Xilinx公司軟件ISE的環(huán)境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對實驗結果進行精度和速度分析。 4．對雷達信號處理和圖像顯示的相關算法進行分析和研究。 5．從實例分析IP core的特點，對算法研究的影響和IP core在雷達信號處理和圖像顯示中的應用。 最終在實踐環(huán)節(jié)，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實現(xiàn)可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實現(xiàn)一些基本函數(shù)和運算，在雷達信號處理與圖像顯示中起到很大的作用。
上傳時間： 2013-07-16
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在傳統(tǒng)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，糾錯編碼與調(diào)制是各自獨立設計并實現(xiàn)的，譯碼與解調(diào)也是如此。80年代初，Ungerboeck根據(jù)調(diào)制解調(diào)與糾錯編碼的特點，提出了一種新的思想，稱作網(wǎng)格編碼調(diào)制，記為TCM。它是將調(diào)制解調(diào)與糾錯編碼當成一個整體來設計。它的中心思想是：采用編碼方法將信號空間做最佳分割，使已調(diào)信號矢量端點間有最大的距離。這樣就可以在相同發(fā)射功率、相同有效性的條件下提高信息傳輸?shù)目煽啃裕貏e適用于頻帶受限和功率受限信道。它在衛(wèi)星通信和移動通信中的應用又使它成為研究熱點。 本文介紹了TCM編碼調(diào)制的基本原理，在此基礎上提出了一種新的TCM編碼的方法；介紹了卷積碼Viterbi譯碼的基本原理和步驟，在此基礎上分析了TCM的Viterbi譯碼的特點；研究了TCM在高斯白噪聲條件下的誤碼性能及其編碼增益，并在MATLAB上仿真來進行驗證；介紹了數(shù)字邏輯設計的基本方法和流程，在此基礎上介紹了基于FPGA的TCM系統(tǒng)的各個模塊。
標簽： FPGA 網(wǎng)格編碼 調(diào)制技術
上傳時間： 2013-07-26
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研制發(fā)射微小衛(wèi)星，是我國利用空間技術服務經(jīng)濟建設、造福人類的重要途徑。現(xiàn)代微小衛(wèi)星在短短20年里能取得長足的發(fā)展，主要取決于微小衛(wèi)星自身的一系列特點：重量輕，體積小，成本低，性能高，安全可靠，發(fā)射方便、快捷靈活等。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于傳輸信道的多徑和各種噪聲的影響，信號在接收端會引起差錯，通過信道編碼環(huán)節(jié)，可對這些不可避免的差錯進行檢測和糾正。 在微小衛(wèi)星通信鏈路中，信道編碼器的任務是差錯控制。本文采用符合空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會CCSDS標準的鏈接碼進行信道編碼，即內(nèi)碼為（2，1，6）的卷積碼，外碼為（255，223）的RS碼，中間進行交織操作。其中，里德-索羅蒙碼(簡稱RS碼)是一種重要的非二進制BCH碼，是分組碼中糾錯能力最強的糾錯碼，一次可以糾正多個突發(fā)錯誤，廣泛地用于空間通信中。 本文針對南京航空航天大學自行研制的微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術要求，在用SystemView和C語言仿真的基礎上，用硬件描述語言Verilog設計了RS（255，223）編碼器和譯碼器，使用Modelsim軟件進行了功能仿真，并通過Xilinx公司的軟件ISE對設計進行綜合、布局布線，最后生成可下載的比特流文件下載到Xilinx公司的型號為XC3S2000的FPGA芯片中，完成了電路的設計并實現(xiàn)了編碼譯碼的功能，表明本文設計的信道編解碼器的正確性和實用性，滿足了微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術要求。
上傳時間： 2013-08-01
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在數(shù)字化、信息化的時代，數(shù)字集成電路應用得非常廣泛。隨著微電子技術和工藝的發(fā)展，數(shù)字集成電路從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路(VLSIC)逐步發(fā)展到今天的專用集成電路(ASIC)。但是ASIC因其設計周期長，改版投資大，靈活性差等缺陷制約著它的應用范圍。可編程邏輯器件的出現(xiàn)彌補了ASIC的缺陷，使得設計的系統(tǒng)變得更加靈活，設計的電路體積更加小型化，重量更加輕型化，設計的成本更低，系統(tǒng)的功耗也更小了。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPID等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。 本論文撰寫的是用FPGA來實現(xiàn)無人小飛機系統(tǒng)中基帶信號的處理過程。整個信號處理過程全部采用VHDL硬件描述語言來設計，并用Modelsim仿真系統(tǒng)功能進行調(diào)試，最后使用了Xilinx 公司可編程的FPGA芯片XC2S100完成，滿足系統(tǒng)設計的要求。 本文首先研究和討論了無線通信系統(tǒng)中基帶信號處理的總體結構，接著詳細闡述了各個模塊的設計原理和方法，以及FPGA結果分析，最后就關鍵技術和難點作了詳細的分析和研究。本文的最大特色是整個系統(tǒng)全部采用FPGA的方法來設計實現(xiàn)，修改靈活，體積小，功耗小。本系統(tǒng)的設計包括了數(shù)字鎖相環(huán)、糾錯編解碼、碼組交織、擾碼加入、巴克碼插入、幀同步識別、DPSK調(diào)制解調(diào)及選擇了整體的時序，所有的組成部分都經(jīng)過了反復地修改和調(diào)試，取得了良好的數(shù)據(jù)處理效果，其關鍵之處與難點都得到了妥善地解決。本文分別在發(fā)射部分(編碼加調(diào)制)和接收部分(解調(diào)加解碼)相獨立和相聯(lián)系的情況下，獲得了仿真與實測結果。
標簽： FPGA 無線通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-05
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FPGA是一種可通過用戶編程來實現(xiàn)各種數(shù)字電路的集成電路器件。用FPGA設計數(shù)字系統(tǒng)有設計靈活、低成本，低風險、面市時間短等好處。本課題在結合國際上FPGA器件方面的各種研究成果基礎上，對FPGA器件結構進行了深入的探討，重點對FPGA的互連結構進行了分析與優(yōu)化。FPGA器件速度和面積上相對于ASIC電路的不足很大程度上是由可編程布線結構造成的，F(xiàn)PGA一般用大量的可編程傳輸管開關和通用互連線段實現(xiàn)門器件的連接，而全定制電路中僅用簡單的金屬線實現(xiàn)，傳輸管開關帶來很大的電阻和電容參數(shù)，因而速度要慢于后者。這也說明，通過優(yōu)化可編程連接方式和布線結構，可大大改善電路的性能。本文研究了基于SRAM編程技術的FPGA器件中邏輯模塊、互連資源等對FPGA性能和面積的影響。論文中在介紹FPGA器件的體系構架后，首先對開關矩陣進行了研究，結合Wilton開關矩陣和Disioint開關矩陣的特點，得到一個連接更加靈活的開關矩陣，提高了FPGA器件的可布線性，接著本課題中又對通用互連線長度、通用互連線間的連接方式和布線通道的寬度等進行了探討，并針對本課題中的FPGA器件，得出了一套適合于中小規(guī)模邏輯器件的通用互連資源結構，仿真顯示新的互連方案有較好的速度和面積性能，在互連資源的面積和性能上達到一個很好的折中。 接下來課題中對FPGA電路的可編程邏輯資源進行了研究，得到了一種邏輯規(guī)模適中的粗粒度邏輯塊簇，該邏輯塊簇采用類似Xilinx 公司的FPGA產(chǎn)品的LUT加觸發(fā)器結構，使邏輯塊簇內(nèi)部基本邏輯單元的聯(lián)系更加緊密，提高了邏輯資源的功能和利用率。隨后我們還研究了IO模塊數(shù)目的確定和分布式SRAM結構中編程電路結構的設計，并簡單介紹了SRAM單元的晶體管級設計原理。最后，在對FPGA構架研究基礎上，完成了一款FPGA電路的設計并設計了相應的電路測試方案，該課題結合CETC58研究所的一個重要項目進行，目前已成功通過CSMC0.6μm 2P2M工藝成功流片，測試結果顯示其完全達到了預期的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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本論文來自于863項目基于光互連自組織內(nèi)存服務體系(簡稱MemoryBox)。本文主要研究Memory Box系統(tǒng)中基于可重配置計算架構，軟硬件攜同設計方法，在XILINX VIRTEX 2 Pro FPGA上設計實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)是Memory Box工作的平臺，所以硬件應具有良好的擴展性、靈活性，軟件應具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。在硬件平臺選型時，我們選擇的是基于高性能Xilinx VIRTEX2 Pro的自制開發(fā)板。嵌入式系統(tǒng)軟硬件開發(fā)平臺選用的是Xilinx EDK、ISE。內(nèi)核移植所用的交叉開發(fā)工具鏈為powerpc-405-linux-gnu。該交叉開發(fā)工具鏈工作在Red Hat Enterprise LINUX．AS 4平臺下。 本論文主要包括三部分工作：首先是硬件設計，其核心是EDK和ISE設計的SOPC工程；然后是嵌入式LINUX內(nèi)核移植與調(diào)試；最后完成存儲管理軟件的設計。完全用硬件實現(xiàn)系統(tǒng)要求的各種存儲管理功能極其困難。而通過移植內(nèi)核，存儲管理軟件以運行在Linux內(nèi)核上的應用軟件的形式實現(xiàn)了其功能。存儲管理軟件要解決共享沖突，負載均衡，遠程內(nèi)存與本地內(nèi)存的地址一致性以及對海量內(nèi)存陣列的重新編址等問題，設計出較完善的Memory Box的存儲管理模型。
標簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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