隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)廣泛應用于通訊、語音處理、計算機和多媒體等領(lǐng)域。快速傅里葉變換FFT作為數(shù)字信號處理的核心技術(shù)之一，使離散傅里葉變換的運算時間縮短了幾個數(shù)量級。 現(xiàn)場可編程門陣列FPGA是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應用，使電子設計的規(guī)模和集成度不斷提高，同時也帶來了電子系統(tǒng)設計方法和設計思想的不斷推陳出新。 本文主要研究如何利用FPGA實現(xiàn)FFT處理器，包括算法選取、算法驗證、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、各個模塊設計、FPGA實現(xiàn)和測試整個流程。設計采用基－2按時間抽取算法，以xilinx公司提供的ISE6.1為軟件平臺，利用Verilog HDL描述的方式實現(xiàn)了512點16bits復數(shù)塊浮點結(jié)構(gòu)的FFT系統(tǒng)，并以FPGA芯片VirtexⅡXC2V1000為硬件平臺，進行了仿真、綜合等工作。仿真結(jié)果表明其計算結(jié)果達到了一定的精度，運算速度可以滿足一般實時信號處理的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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雷達信號處理是雷達系統(tǒng)的重要組成部分。在數(shù)字信號處理技術(shù)飛速發(fā)展的今天，雷達信號處理中也普遍使用數(shù)字信號處理技術(shù)。而現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）在數(shù)字信號處理中的廣泛應用，使得FPGA在雷達信號處理中也占據(jù)了重要地位。 針對脈壓雷達信號處理的FPGA實現(xiàn)，本文在以下幾個方面展開研究： 首先對幾種主要的脈沖壓縮信號進行了詳細的分析，得出了各種信號的特點及其處理方式；并比較了各種方式的優(yōu)缺點。 其次對幾種基本的雷達信號處理如脈沖壓縮、動目標檢測（MTD）、恒虛警（CFAR）等詳細地闡述了其原理；列舉了各種信號處理經(jīng)常采用的實現(xiàn)方法，對各種方法進行了比較研究；并針對線性調(diào)頻信號在MATLAB環(huán)境中對雷達回波信號處理進行仿真。 接下來，在xilinx ISE6.3i軟件集成環(huán)境下，通過對xilinx提供的免費IP核的調(diào)用，并與VHDL語言相結(jié)合，進行雷達信號處理的FPGA實現(xiàn)。
標簽： FPGA 雷達信號處理 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-24
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本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設計。其中FPGA采用xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實現(xiàn)。通過上述設計實現(xiàn)了“準單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設計的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機通訊，本課題完成了在上位機中用VHDL語言實現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個FPGA內(nèi)部，形成一個可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺數(shù)據(jù)采集器與服務器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實時采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個通用的片上系統(tǒng)設計可以解決各類系統(tǒng)的應用問題，達到“設計復用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設計的更加突出的優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)設計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。
標簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
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Reed-Solomon碼(簡稱RS碼)是一種具有很強糾正突發(fā)和隨機錯誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應用。 本文簡要介紹了有限域基本運算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進后的Euclid算法和改進后的BM算法，針對改進后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實現(xiàn)方案并改進了該算法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復雜度和譯碼延時上作了折衷，降低了譯碼器的復雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設計實現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
上傳時間： 2013-06-11
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碼分多址(CDMA)通信方式以其特有的抗干擾性、多址能力和多徑分集能力，而成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)。其中Rake接收技術(shù)是CDMA系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，Rake接收技術(shù)以其有效的抗衰落的能力一直是人們研究的熱點。人們不斷的對傳統(tǒng)的Rake接收機進行改進，獲得性能更佳的Rake接收機。FPGA技術(shù)的快速發(fā)展，也很大的改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設計的方法。FPGA以其龐大的規(guī)模、開發(fā)過程投資小、開發(fā)周期短、保密性好等優(yōu)點，為人們對Rake接收機的研究提供了方便。 本文旨在設計一種功耗低、硬件實現(xiàn)相對簡單的Rake接收機結(jié)構(gòu)。首先，本文介紹了Rake接收的相關(guān)理論，對Rake技術(shù)的抗衰落性能進行了分析，然后，對各種Rake接收機進行了比較，最終提出了一種靈活配置的Rake接收機的改進方案，該方案采用了不同的緩沖器結(jié)構(gòu)，能夠更多的節(jié)約硬件資源，整個接收機的功耗更低。最后利用VerilogHDL語言對其中的主要模塊進行編程設計，并在xilinx公司的集成開發(fā)工具ISE6.1中進行仿真，仿真平臺為Spartan-3系列中的XC3S1000芯片。仿真結(jié)果表明了所設計模塊的正確性。所設計模塊具有良好的可移植性，能夠被相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用，本文所做工作有一定的實際意義。
上傳時間： 2013-06-21
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近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應用越來越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺效果很不理想，往往需要對圖像進行適當?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機器識別的圖像。因此，市場急需大量高效的實時圖像處理器能夠在傳感器后端對這類圖像進行處理。而FPGA的出現(xiàn)，恰恰解決了這個問題。 近十年來，隨著FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進，F(xiàn)PGA也逐漸進入數(shù)字信號處理領(lǐng)域，尤其在實時圖像處理方面。xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應用的FPGA的發(fā)貨量，增長了50％；而常規(guī)的DSP大約增長了40％。由于FPGA可無比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域的應用持續(xù)上升，國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應用，而PDSP將會側(cè)重于復雜算法的應用領(lǐng)域。可以說，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應用的靈魂，是硬件得以發(fā)揮其強大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個世紀90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術(shù)，而這種技術(shù)的特征正好具備幾何與拓撲的雙重特性，使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實現(xiàn)。該種算法在空域進行圖像處理，無需進行大量復雜的算術(shù)運算，算法簡單、快速、高效，易于硬件實現(xiàn)。通過十多年來的實驗與實踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領(lǐng)域，”共軛變換”圖像處理方法確實有其獨特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領(lǐng)域的應用，就如何在FPGA上實現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下，對常用的圖像增強算法和”共軛變換”圖像處理方法進行了比較，并且在設計制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺”的基礎上，用VHDL實現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進行了算法的硬件實現(xiàn)與效果驗證。此外，本文還詳細地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字式π/4-DQPSK是一種線性窄帶調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強、可用非相干解調(diào)等突出特點。在移動通信、衛(wèi)星通信中得到廣泛應用。 本文介紹了π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理和各個模塊的設計實現(xiàn)；完成了調(diào)制解調(diào)算法的Matlab仿真設計；采用VHDL硬件描述語言在xilinx公司的ISE5.2開發(fā)環(huán)境下設計實現(xiàn)各個模塊，通過了時序仿真，實現(xiàn)了正確解調(diào)；分析了在實現(xiàn)過程中，采用1bit差分檢測了誤碼率。文章由推出的誤碼率表達式得到靜態(tài)高斯噪聲下，信噪比為16dB時誤碼率可達10-8。用Protel99SE進行PCB板設計，完成程序下載進FPGA芯片以及電路調(diào)試，其輸入符號速率200kbps，調(diào)制中頻455kHz。測試結(jié)果驗證了程序的正確，實現(xiàn)了π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)完成預定的目標。
標簽： DQPSK FPGA 數(shù)字式 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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本文介紹了如何利用FPGA(FieldProgrammableGateArray)技術(shù)來實現(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用的原理和實現(xiàn)方法；4.詳細討論了如何用FPGA技術(shù)來實現(xiàn)對特殊信息的處理；整個項目的設計采用VHDL作為程序設計語言，都是以xilinx的FPGA芯片及其ISE5.2i作為開發(fā)系統(tǒng)進行的。
上傳時間： 2013-06-11
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隨著雷達、圖像、通信等領(lǐng)域?qū)π盘柛咚偬幚淼囊螅芯咳藛T正尋求高速的數(shù)字信號處理算法，以滿足這種高速地處理數(shù)據(jù)的需要。常用的高速實時數(shù)字信號處理的器件有ASIC、可編程的數(shù)字信號處理芯片、FPGA，等等。 本文研究了時域FPGA上實現(xiàn)高速高階FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了高壓縮比的LFM脈沖信號的匹配濾波。文章根據(jù)FIR數(shù)字濾波器理論，分析比較實現(xiàn)了FIR濾波器的方法；使用并行分布式算法，在xilinx的VirtexⅡFPGA系列芯片上設計了高速高階FIR濾波器。并詳細進行了分析；設計出了一個256階的線性調(diào)頻脈沖壓縮信號的匹配濾波器設計實例，并用ModelSim軟件進行了仿真。
上傳時間： 2013-07-18
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本文主要研究基于FPGA的高速流水線工作方式的FFT實現(xiàn)。圍繞這個目標利用xilinx公司VIRTEX_Ⅱ系列FPGA，及其提供的ISE設計工具、modelsim仿真工具、Synplify綜合工具及MATLAB，完成了流水線工作方式的FFT中基于每一階運算單元的高效復數(shù)乘法器的設計、各階控制單元的設計、數(shù)據(jù)存儲器的設計，從而完成1024點流水線工作方式的FFT，達到工作在50MHZ時鐘頻率的設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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