無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡技術和無線通信技術相結合的產物，是利用無線媒介傳輸信息的計算機網(wǎng)絡。在無線通信信道中，由于多徑時延不可避免地存在符號間干擾，正交頻分復用(OFDM)作為一種可以有效對抗符號間干擾(ISI)和提高頻譜利用率的高速傳輸技術，引起了廣泛關注。在無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)中，OFDM調制技術已經(jīng)被采用作為其物理層標準，并且公認為是下一代無線通信系統(tǒng)中的核心技術。基于IEEE802.11a的無線局域網(wǎng)標準的物理層采用了OFDM技術，能有效的對抗多徑信道衰落，達到54Mbps的速度，而未來而的IEEE802.11n將達到100Mbps的高速。因此，研發(fā)以OFDM為核心的原型機研究非常有必要。 本文在深入理解OFDM技術的同時，結合相應的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標準給出了一種OFDM基帶發(fā)射機系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)方案。整個設計采用目前主流的自頂向下的設計方法，由總體設計至詳細設計逐步細化。在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對Xilinx一款160萬門的Spartan-3E XCS1600E芯片，依照：IEEE802.11a幀格式，對發(fā)射機系統(tǒng)各個模塊進行了詳細設計和仿真： (1)訓練序列生成模塊，包括長，短訓練序列； (2)信令模塊，包括卷積編碼，交織，BPSK調制映射； (3)數(shù)據(jù)模塊，包括加擾，卷積編碼，刪余，交織，BPSK/QPSK/16QAM/64QAM調制映射； (4)OFDM處理部分，包括導頻插入，加循環(huán)前綴，IFFT處理； (5)對整個發(fā)射處理部分聯(lián)調，并給出仿真結果另外，還完成了接收機部分模塊的FPGA設計，并給出了相應的頂層結構與仿真波形。最后提出了改進和進一步開發(fā)的方向。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究了認知無線電頻譜感知功能的關鍵技術以及硬件實現(xiàn)方法。首先，提出了認知無線電頻譜感知功能的硬件實現(xiàn)框圖，包括射頻前端部分和數(shù)字信號處理部分，接著簡單介紹了射頻前端電路的功能與特性，最后重點介紹了數(shù)字信號處理部分的FPGA實現(xiàn)與驗證過程。 數(shù)字處理部分主要實現(xiàn)寬帶信號的短時傅立葉分析，將中頻寬帶數(shù)字信號通過基于多相濾波器組的下變頻模塊，實現(xiàn)并行多通道的數(shù)字下變頻，然后對每個信道進行重疊加窗處理，最后再做快速傅立葉分析(FFT)，從而得到信號的時頻關系。整個系統(tǒng)主要包括：延時抽取模塊、多相濾波器模塊、32點開關式流水線FFT模塊、滑動窗緩沖區(qū)、256點流水線FFT模塊等。 本設計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設計，基于Xilinx公司的Virtex-4XC4VSX35芯片。整個系統(tǒng)采用全同步設計，可穩(wěn)定工作于200MHz，其分析帶寬高達65MHz，具有很高的使用價值。
上傳時間： 2013-06-13
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本文研究的視頻處理系統(tǒng)是上海市科委技術攻關基金項目“計算機視覺及其芯片化實現(xiàn)”的一部分，主要完成計算機視覺系統(tǒng)的一些基本工作，即視頻圖像的采集、預處理和顯示等。 視頻圖像采集和預處理系統(tǒng)以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件，結合視頻模數(shù)轉換芯片和VGA顯示器，完成視頻圖像的實時采集、預處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道，是構成計算機視覺系統(tǒng)必不可少的一部分；圖像預處理則是計算機視覺系統(tǒng)進行高層處理的基礎，優(yōu)秀的預處理算法能有效改善圖像質量，提高系統(tǒng)分析判斷的準確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預處理系統(tǒng)整體架構的基礎上，圍繞以下四個方面展開了工作： 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設計方案用于實現(xiàn)YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉換； 2.針對采集的視頻圖像，根據(jù)VGA顯示的要求，給出了一種實現(xiàn)圖像去隔行的方案； 3.分析了一系列圖像濾波的預處理算法，如均值濾波、中值濾波和自適應濾波等，在比較和總結各算法特點的基礎上，提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法：混合自適應濾波法； 4.根據(jù)算法特點設計了多種采用FPGA實現(xiàn)的圖像濾波算法，并對硬件算法進行RTL級的功能仿真和驗證，還給出了各種濾波算法的實驗結果，在此基礎上對各種算法的效果進行直觀的比較。 文中，預處理算法的實現(xiàn)充分利用了FPGA的片內資源，體現(xiàn)了FPGA在圖像處理方面的特點及優(yōu)勢。同時，視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現(xiàn)，從而簡化了系統(tǒng)整體結構。視頻采集和預處理系統(tǒng)在FPGA上的成功實現(xiàn)為“計算機視覺及其芯片化實現(xiàn)”奠定了必要的基礎、提供了一定理論依據(jù)。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著GPS(Global Positioning System)技術的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點使得GPS接收機的用戶數(shù)量大幅度增加，應用領域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實時性的要求，而FPGA以其快速并行計算越來越受到青睞。 本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設計思想，由同步?jīng)]計方法以及自頂向下和自下而上的混合設計方法實現(xiàn)系統(tǒng)的總體設計。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結果的坐標變換，最終到kalman濾波遞推計算減小定位誤差，實現(xiàn)實時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎。具體工作如下： 基于FPGA設計了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標的投影變換。根掘GPS輸出信息標準和格式，通過串口接收模塊實現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉變?yōu)槭M制整數(shù)型，實現(xiàn)利用移位和加法運算達到代替乘法運算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標轉換過程中，利用查找表的方法查找轉化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉為雙精度浮點小數(shù)，再進行坐標轉換。根據(jù)高斯轉化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運算，以此簡化公式運算量，達到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進行卡爾曼濾波設計，并通過Matlab進行仿真。結果表明，本文設計的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計誤差小。在仿真基礎上，實現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計算。在滿足實時性的基礎上，通過IP核、模塊的分時復用和樹狀結構節(jié)省資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設計中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達到100MHZ以上，滿足實時性信號處理要求，在保證精度的前提下達到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗證了該設計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領域有著廣泛的應用。但是，遺傳算法使用計算機軟件實現(xiàn)時，會隨著問題復雜度和求解精度要求的提高，產生很大的計算延時，這種計算的延時限制了遺傳算法在很多實時性要求較高場合的應用。為了提升運行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設計數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實現(xiàn)相比，硬件實現(xiàn)盡管在實時性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時會導致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實現(xiàn)了偽隨機數(shù)發(fā)生模塊、隨機數(shù)接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構建了系統(tǒng)功能構架和遺傳算子庫。該設計方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構的穩(wěn)定。本文設計了多峰值、不連續(xù)、不可導函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進行了測試。根據(jù)測試結果，該硬件平臺表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內。相對于軟件實現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復雜問題時，速度可以提高2個數(shù)量級。最后，本文使用FPGA實現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運行速度在上述基礎上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關鍵詞：遺傳算法，硬件實現(xiàn)，并行設計，F(xiàn)PGA，TSP
標簽： FPGA 算法 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-15
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modelsim么就是個比較強大的功能仿真軟件。然后作為互助軟件。modelsim和altera、xilinx等提供了專用的優(yōu)化版本
上傳時間： 2013-06-01
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隨著數(shù)字電視全國范圍丌播時間表的臨近，數(shù)字電視技術得到很大發(fā)展，數(shù)字電視信號在信源基帶數(shù)據(jù)和信道傳輸?shù)确矫嬉呀?jīng)進一步標準化，數(shù)字電視傳播途徑也越來越廣，在衛(wèi)星、地面及有線電視網(wǎng)中傳輸數(shù)字電視信號得到迅速發(fā)展。借著2008年奧運的東風，數(shù)字電視領域的應用研究方興未艾。 本課題目的是完成有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的重要設備--調制器的設計和實現(xiàn)，核心器件選用FPGA芯片。系統(tǒng)硬件實現(xiàn)以國家標準GY/T 170-2001(有線數(shù)字電視廣播信道編碼與調制規(guī)范)為主要依據(jù)，以Xilinx公司的Virtex系列(Virtex 4，Virtex 5)芯片及相關開發(fā)板(ML402、ML506)為平臺，主要任務是基于相關標準對其實用技術進行研究和開發(fā)。完成了信道編碼和調制的模塊劃分、Verilog HLD程序的編寫(或IP核的調用)和仿真以及在板調試和聯(lián)調等工作，設計目的是在提高整個系統(tǒng)集成度的前提下實現(xiàn)多頻點調制。 本文在研究現(xiàn)有數(shù)字電視網(wǎng)絡技術和相關產品的基礎上，以國標GY/T170-2001為主要依據(jù)并參閱了其他的相關標準，提出了多頻點QAM調制器的實現(xiàn)方案。整個工作包括：模塊劃分，完成了基帶物理接口(輸入)、包頭反轉與隨機化、RS編碼、卷積交織、碼流變換、差分編碼、星座映射、基帶成型(包括Nyquist濾波器、半帶濾波器、CIC濾波器的設計或模塊調用)、高端DAC的配置(輸出)等模塊的Verilog HLD程序的編寫(或者IP核調用)和仿真等工作；成功進行了開發(fā)板板級調試，調試的過程中充分利用Xilinx公司的開發(fā)板和調試軟件ChipScope，成功設計了驗證方案并進行了模塊驗證；最后進行了各模塊聯(lián)調工作，設計了系統(tǒng)驗證方案并成功完成對整個系統(tǒng)的驗證工作。 經(jīng)測試表明，該系統(tǒng)主要性能達到國家相關標準GY/T 198-2003(有線數(shù)字電視廣播QAM調制器技術要求和測量方法)規(guī)定的技術指標，可以進入樣機試生產環(huán)節(jié)。
標簽： 有線數(shù)字電視 廣播系統(tǒng) 信道編碼
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA布局算法和軟件位于工藝映射和布線之間，是一個承上啟下的階段，對最終的布通率和時序都有著重要的影響。 本論文的工作之一便是研究旨在提高布通率的布局算法。在研究了國內外裝箱和布局算法的基礎上，本文提出了一種新的結合了裝箱的布局算法框架，并稱之為"低溫交替改善的"布局算法。其基本思想是，在模擬退火的低溫階段交替的優(yōu)化裝箱和布局。本文給了基于學術界標準布局布線軟件VPR的一個軟件實現(xiàn)，并且提出了低溫的判定條件以及一種新的選擇待交換邏輯單元的方法。采用三種不同的裝箱算法作為布局輸入，基于VPR的低溫交替改善的布局算法實現(xiàn)，在布通率上，比VPR分別提高了21.3％、15.5％、10.7％。而帶來的平均額外時間開銷不到20％。 FPGA布局軟件實現(xiàn)對整個FPGA CAD流程的運行效率，算法的可擴展性也有著不可忽視的影響。現(xiàn)代FPGA有著多樣而復雜的邏輯和布線資源。而學術界的布局軟件'VPR所面向的FPGA卻只能處理十分簡單的FPGA結構，對于宏、總線、多時鐘等實際應用中很重要的部分都沒有考慮。本文提出了"邏輯單元層"的概念，用具有特定幾何結構的邏輯單元層來統(tǒng)一處理多種類型的邏輯資源。針對相對位置約束在現(xiàn)代FPGA布局軟件中的重要地位，我們提出了一種處理相對位置約束的方法。這些討論均已經(jīng)在面向Xilinx SpartanⅡ芯片布局的原型系統(tǒng)中得到了實現(xiàn)，初步證實了這些方法的可擴展性和實用性。
標簽： FPGA 布局 算法研究 軟件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-21
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基于Xilinx FPGA的機電系統(tǒng)智能控制器設計及應用
標簽： 機電系統(tǒng) 智能控制器
上傳時間： 2013-07-26
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CCSDS組織(空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會)于2005年公布了新的圖像壓縮標準，該標準算法采用基于小波變換的比特平面編碼方法，支持無損有損壓縮編碼和精確碼率控制并具有較好的抗誤碼能力和非常高的圖像壓縮性能，能滿足實際應用中的多種需求。同時該算法具有較低的算法復雜度，易于低功耗硬件實現(xiàn)，并且對航天圖像具有較高的適應性，因此，在航天應用方面具有廣闊的前景。 本論文主要針對CCSDS圖像壓縮算法的FPGA硬件實現(xiàn)，在有限的硬件資源下，提出高速高效的CCSDS圖像壓縮編碼器設計方案并在已有的FPGA硬件平臺上加以實現(xiàn)。本文首先對CCSDS圖像壓縮算法的編碼原理進行詳細介紹；然后提出DWT、BPE和碼流組織這三大模塊的并行化硬件實現(xiàn)方案，并給出了進行批量仿真測試的仿真平臺設計方案。最后在Xilinx VIRTEX-II FPGA平臺上經(jīng)過成功驗證，測試結果表明系統(tǒng)各項技術指標可滿足星載圖像壓縮的要求。
標簽： CCSDS 算法 星載 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-13
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