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zero-Field

基于FPGA的無人機氣壓高度測量系統(tǒng)

無人機大氣數(shù)據(jù)的采集和處理在無人機中占有很重要的位置和作用，它是保障飛機安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導(dǎo)飛機、順利完成飛行任務(wù)的關(guān)鍵所在。在目前廣泛應(yīng)用的無人機大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中，多數(shù)采用單片機作為大氣數(shù)據(jù)處理計算機，但是單片機在高速數(shù)據(jù)采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點，使測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性受到了很大的影響。本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)芯片作為大氣數(shù)據(jù)處理器，以大氣數(shù)據(jù)中的氣壓高度為例，介紹了一種基于FPGA技術(shù)的無人機氣壓高度測量系統(tǒng)。由于該測量系統(tǒng)中的FPGA數(shù)據(jù)處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強等特點，有效地解決了單片機在高速無人機大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中處理速度較慢、實時性較差的問題。論文首先介紹了FPGA的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)設(shè)計流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語言，還介紹了數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的基本組成和工作原理，并且詳細闡述了氣壓高度測量的原理和方法；然后提出了基于FPGA的無人機氣壓高度測量系統(tǒng)的整體設(shè)計，并對該測量系統(tǒng)各組成部分的硬件電路進行詳細的分析和設(shè)計；隨后論文又介紹了氣壓高度測量系統(tǒng)中FPGA的相關(guān)軟件設(shè)計，并就FPGA內(nèi)部所設(shè)計的各功能模塊的作用、模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程進行詳細的論述；最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對程序進行功能和時序的仿真，以驗證FPGA內(nèi)部各功能模塊和FPGA總體設(shè)計的正確性，并在所有仿真通過后將程序產(chǎn)生的配置文件下載到FPGA芯片中，在制作和安裝測量系統(tǒng)的電路板后對整個測量系統(tǒng)進行實際的測試，將測試結(jié)果與理論值比較并分析測量系統(tǒng)的誤差來源。根據(jù)系統(tǒng)測試的結(jié)果，本文驗證了以FPGA芯片為核心的無人機氣壓高度測量系統(tǒng)的可行性，并對該測量系統(tǒng)提出了今后的進一步改進和完善的思路。

標(biāo)簽： FPGA 無人機氣壓測量系統(tǒng)

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA的指紋識別模塊設(shè)計

隨著 EDA 技術(shù)及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，簡稱 FPGA)的性能有了大幅度的提高，F(xiàn)PGA的設(shè)計水平也達到了一個新的高度。基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計為現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計帶來了更大的靈活性，以Nios Ⅱ軟核處理器為核心的SOPC(System on Programmable Chip)系統(tǒng)便是把嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用在FPGA上的典型例子，本文設(shè)計的指紋識別模塊就是基于FPGA的Nios Ⅱ處理器為核心的SOPC設(shè)計。通過IP核技術(shù)和靈活的軟硬件編程，實現(xiàn)Nios Ⅱ?qū)PGA外圍器件的控制，并對指紋處理算法進行了改進，研究了指紋識別算法到Nios Ⅱ系統(tǒng)的移植。本文首先闡述了指紋識別模塊的SOPC設(shè)計方案，然后是對模塊的詳細設(shè)計。在硬件方面，完成了指紋識別模塊的 FPGA 硬件設(shè)計，包括 FPGA 內(nèi)部的Nios Ⅱ系統(tǒng)硬件設(shè)計和 FPGA 外圍電路設(shè)計。前者利用 SOPC Builder將Nios Ⅱ處理器、指紋讀取接口 UART、鍵盤與LCD顯示接口、FLASH接口、SDRAM控制器構(gòu)建成NiosⅡ硬件系統(tǒng)，后者是電源和時鐘電路、SDRAM存儲器電路、FLASH存儲器電路、LCD顯示電路、指紋傳感器電路、FPGA 配置電路這些純實物硬件設(shè)計，給出了設(shè)計方法和電路連接圖。在軟件方面，包括下面兩個內(nèi)容：完成 FPGA 外圍器件程序設(shè)計，實現(xiàn)對外圍器件的操作。深入的研究了指紋識別算法。對指紋圖像識別算法中的指紋圖像濾波和匹配算法進行了分析，提出了指紋圖像增強改進算法和匹配改進算法，通過試驗，改進后的指紋圖像濾波算法取得了較好的指紋圖像增強效果。改進后的匹配算法速度較快，誤識率較低。最后研究了指紋識別算法如何在FPGA中的Nios Ⅱ系統(tǒng)的實現(xiàn)。

標(biāo)簽： FPGA 指紋識別模塊設(shè)計

上傳時間： 2013-06-12

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無線通信系統(tǒng)的FPGA設(shè)計和研究

在數(shù)字化、信息化的時代，數(shù)字集成電路應(yīng)用得非常廣泛。隨著微電子技術(shù)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(shè)計周期長，改版投資大，靈活性差等缺陷制約著它的應(yīng)用范圍。可編程邏輯器件的出現(xiàn)彌補了ASIC的缺陷，使得設(shè)計的系統(tǒng)變得更加靈活，設(shè)計的電路體積更加小型化，重量更加輕型化，設(shè)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(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)，接著詳細闡述了各個模塊的設(shè)計原理和方法，以及FPGA結(jié)果分析，最后就關(guān)鍵技術(shù)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(shè)計實現(xiàn)，修改靈活，體積小，功耗小。本系統(tǒng)的設(shè)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(fù)地修改和調(diào)試，取得了良好的數(shù)據(jù)處理效果，其關(guān)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(jié)果。

標(biāo)簽： FPGA 無線通信系統(tǒng)

上傳時間： 2013-07-05

上傳用戶：acon
基于FPGA的PROFIBUSDP從站接口研究

PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)是當(dāng)今控制領(lǐng)域的一個熱點。目前國內(nèi)對于PROFIBUS-DP的應(yīng)用和研究主要以西門子等國外大公司的成套設(shè)備為主，用單片機+固態(tài)程序的方法做PROFIBUS-DP接口控制器的技術(shù)比較成熟，而自主開發(fā)PROFIBUS-DP通用接口的研究卻比較少。針對這一現(xiàn)狀，本論文采用FPGA做控制器，提出了基于FPGA技術(shù)的從站接口通信模塊的設(shè)計方案，使具有RS-232接口的從站可以通過該接口通信模塊與PROFIBUS-DP主站進行通訊連接。論文首先對PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)進行概述，主要從現(xiàn)場總線的技術(shù)特點、協(xié)議結(jié)構(gòu)、傳輸技術(shù)、存取協(xié)議等方面進行介紹。對PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成和配置、工作方式及數(shù)據(jù)傳遞、DP的功能和從站狀態(tài)機制等進行研究和分析。然后詳細論述了基于PROFIBUS-DP的通信接口的硬件及軟件實現(xiàn)。在硬件設(shè)計中，本文從PROFIBUS協(xié)議芯片SPC3實現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結(jié)合EDA(Electronic Design Amomation)設(shè)計自項向下的設(shè)計思想，給出了總線接口的總體設(shè)計方案。同時給出其設(shè)計邏輯框圖、算法流程圖、引腳說明以及部分模塊的仿真結(jié)果。并充分考慮了硬件的通用性及將來的擴展。本設(shè)計使用VHDL描述，在此基礎(chǔ)之上采用專門的綜合軟件對設(shè)計進行了綜合優(yōu)化，最后在FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片EP1C6上得以實現(xiàn)。在軟件設(shè)計中，詳細介紹了通信接口的軟件設(shè)計實現(xiàn)，包括狀態(tài)機的實現(xiàn)、各種通信報文的實現(xiàn)、GSD文件的編寫等。再通過Siemens公司的CP5611網(wǎng)絡(luò)接口卡和PC機做主站，使用COMPROFIBUS組態(tài)軟件，組建系統(tǒng)進行通訊測試，得到良好結(jié)果。

標(biāo)簽： PROFIBUSDP FPGA 接口

上傳時間： 2013-05-25

上傳用戶：xwd2010
高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

本文分析了當(dāng)代高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了數(shù)據(jù)采集的A/D方法及理論、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable GateArray，F(xiàn)PGA)技術(shù)的發(fā)展及原理，串口通信的原理及實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，探討了采用FPGA控制24位△∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)思路，對探測傳感器或檢波器后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號A/D轉(zhuǎn)換、FPGA與外部接口設(shè)計、串口數(shù)據(jù)通信做了詳細的研究，尤其是在用FPGA來完成與外部ADC的接口控制上做了深入的開發(fā)和設(shè)計，整個接口控制模塊采用VHDL語言編寫，并同時將ROM、FIFO等數(shù)字邏輯模塊一起集成到一片F(xiàn)PGA芯片當(dāng)中，并在Quartus Ⅱ6.0的開發(fā)平臺上通過了軟件仿真，時序仿真結(jié)果達到了系統(tǒng)要求。

標(biāo)簽： 高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-21

上傳用戶：yuele0123
基于FPGA的數(shù)據(jù)處理與傳輸系統(tǒng)研究

隨著現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)的出現(xiàn)，由于其具有集成度高、體積小，可在線編程、開發(fā)周期短等優(yōu)點，因此FPGA被越來越多的應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中。論文首先簡要介紹了數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在的問題、以及發(fā)展的趨勢。本數(shù)據(jù)處理與傳輸系統(tǒng)采用了ALTERA公司的FPGA芯片，整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、異步FIFO模塊、FFT處理模塊、DMA控制模塊、總線接口模塊構(gòu)成。模擬信號送入后，經(jīng)AD芯片ADl672轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入異步FIFO中緩沖，然后進行FFT處理。處理結(jié)果向PC104總線進行DMA傳輸。整個系統(tǒng)做成擴展卡的形式，直接插入PC104插槽內(nèi)。在軟件方面，從系統(tǒng)功能實現(xiàn)的角度對軟件總體設(shè)計進行規(guī)劃，采用模塊化的軟件設(shè)計方法使系統(tǒng)的各部分軟硬件更易于設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)整，文中對系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題進行了較為詳細的描述。經(jīng)過系統(tǒng)分析、芯片選擇、軟硬件設(shè)計與編程調(diào)試，實現(xiàn)整個系統(tǒng)。達到了預(yù)期的目標(biāo)。

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)處理傳輸系統(tǒng)研究

上傳時間： 2013-07-15

上傳用戶：jcljkh
偽隨機序列發(fā)生器的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)

偽隨機序列 (Pseudo-Random Sequence，PRS)廣泛應(yīng)用于密碼學(xué)、擴頻通信、雷達、導(dǎo)航等領(lǐng)域，其設(shè)計和分析一直是國際上的研究熱點。混沌序列作為一種性能優(yōu)良的偽隨機序列，近年來受到越來越多的關(guān)注。尋找一種性能更為良好的混沌偽隨機序列(ChaosPseudo Random Sequence，CPRS)并且完成其硬件實現(xiàn)，在理論研究與工程應(yīng)用上都是十分有價值的。基于切延遲橢圓反射腔映射混沌系統(tǒng)(Tangent-Delay Ellipse Reflecting Cavity map System，TD-ERCS)已被理論分析和測試證明具有良好的密碼學(xué)性質(zhì)。本文介紹了一種基于TD-ERCS構(gòu)造偽隨機序列發(fā)生器 (Pseudo Random SequenceGenerator，PRSG)的新方法；并基于這種方法，提出了以現(xiàn)場可編程門陣列 (Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)為平臺的硬件設(shè)計實現(xiàn)方案，采用硬件描述語言 (VHSIC Hardware DescriptionLanguage，VHDL )完成了整個系統(tǒng)的設(shè)計，通過了仿真與適配，完成了硬件調(diào)試；詳細地論述了系統(tǒng)總體框架及內(nèi)部模塊設(shè)計，重點介紹了TD-ERCS算法實現(xiàn)單元的設(shè)計，并在系統(tǒng)中設(shè)計加入了異步串行接口，完善了整個系統(tǒng)的模塊化，可使系統(tǒng)嵌入到現(xiàn)有的各類密碼系統(tǒng)與設(shè)備中；基于FDELPHI編程環(huán)境，完成了計算機應(yīng)用軟件的設(shè)計，為使用基于TD-ERCS開發(fā)的PRSG硬件產(chǎn)品提供了人機交互界面，也為分析與測試硬件系統(tǒng)產(chǎn)生的CPRS提供了方便；同時依據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (National Institute of Standards andTechnology，NIST)提出的偽隨機序列性能指標(biāo)，對軟件與硬件系統(tǒng)產(chǎn)生的CPRS進行了標(biāo)準(zhǔn)測試，軟件方法所得序列各項性能指標(biāo)完全合格，硬件FPGA所得序列僅三項測試未能通過，其原因有待進一步研究。

標(biāo)簽： FPGA 偽隨機序列發(fā)生器

上傳時間： 2013-06-20

上傳用戶：heart520beat
語音信號特征參數(shù)的提取

隨著語音技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，語音信號數(shù)字處理的實時性要求越來越突出。這就要求在系統(tǒng)設(shè)計中，對系統(tǒng)的硬件環(huán)境要求更高。隨著語音處理算法的日益復(fù)雜，用普通處理器對語音信號進行實時處理，已經(jīng)不能滿足需要。專用語音信號處理芯片能解決實時性的要求，同時對器件的資源要求也是最低的。論文利用Altera公司的新一代可編程邏輯器件在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的優(yōu)勢，對語音信號的常用參數(shù)—LPC(線性預(yù)測編碼，Linear Predictive Coding)參數(shù)提取的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)實現(xiàn)進行了深入研究。論文首先對語音的離散數(shù)學(xué)模型和短時平穩(wěn)特性進行了分析，深入討論了語音線性預(yù)測技術(shù)。第二，對解線性預(yù)測方程組的自相關(guān)法和協(xié)方差斜格法進行了比較，提出了一種基于協(xié)方差斜格法的LPC參數(shù)提取系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。第三，對Altera公司的Cyclon系列可編程器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了研究，分析了在QuartusⅡ開發(fā)平臺上進行FPGA設(shè)計的流程。第四，對系統(tǒng)的各個功能模塊進行了設(shè)計，所有算法通過Verilog硬件描述語言實現(xiàn)，并對其工作過程進行了詳細的分析。最后，在Altera FPGA目標(biāo)芯片EP1C6Q240C8上，對LPC參數(shù)提取系統(tǒng)進行了仿真驗證。系統(tǒng)具有靈活的輸入輸出接口，能方便地同其它語音處理模塊相連，構(gòu)成一個完整的語音處理專用芯片，可以應(yīng)用于語音編解碼、語音識別等系統(tǒng)。

標(biāo)簽： 語音信號特征參數(shù)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：TI初學(xué)者
自適應(yīng)回波消除器研究及其FPGA實現(xiàn)

回波消除器廣泛應(yīng)用于公用電話交換網(wǎng)(PSTN)、移動通信系統(tǒng)和視頻電話會議系統(tǒng)等多種語音通信領(lǐng)域。在PSTN系統(tǒng)中，由于線路阻抗不匹配，遠端語音信號通過混合線圈時產(chǎn)生一定泄漏，一部分信號又傳回遠端，產(chǎn)生線路回波，回波的存在會嚴重影響語音通信質(zhì)量。本文主要針對線路回波進行研究，設(shè)計并實現(xiàn)了滿足實用要求的基于FPGA平臺的回波消除器。首先，對回波產(chǎn)生原理和目前幾種常用回波消除算法進行了分析，在研究自適應(yīng)回波消除器的各個模塊，特別是深入分析各種自適應(yīng)濾波算法和雙講檢測算法，綜合考慮各種算法的運算復(fù)雜度和性能的情況下，這里采用NLMS算法實現(xiàn)自適應(yīng)回波消除器。針對傳統(tǒng)雙講檢測算法在近端語音幅度較低情況下容易產(chǎn)生誤判的情況，給出一種基于子帶濾波器組的改進雙講檢測算法。本文首先使用C語言實現(xiàn)回波消除器的各個模塊，其中包括自適應(yīng)濾波器、遠端檢測、雙講檢測、非線性處理和舒適噪聲產(chǎn)生模塊。經(jīng)過仿真測試，相關(guān)模塊算法能夠有效提高回波消除器性能。在此基礎(chǔ)上，本文使用硬件描述語言Veillog HDL，在QuartusⅡ和ModelSim軟件平臺上實現(xiàn)各功能模塊，并通過模塊級和系統(tǒng)級功能仿真以及時序仿真驗證，最終在現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Arrav，F(xiàn)PGA)平臺上實現(xiàn)回波消除系統(tǒng)。本文詳細闡述了基于FPGA的設(shè)計流程與設(shè)計方法，并描述了自適應(yīng)濾波器、基于分布式算法FIR濾波器、除法器和有限狀態(tài)機的設(shè)計過程。根據(jù)ITU-T G.168標(biāo)準(zhǔn)提出的測試要求，本文塒基于FPGA設(shè)計實現(xiàn)的自適應(yīng)回波消除系統(tǒng)進行大量主客觀測試。經(jīng)過測試，各項性能指標(biāo)均達到或超過G.168標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有良好的回波消除效果。

標(biāo)簽： FPGA 回波消除器

上傳時間： 2013-06-18

上傳用戶：qwe1234
視頻圖像處理系統(tǒng)的研究

視頻圖像處理的應(yīng)用越來越廣泛，各種處理算法也日趨成熟，相關(guān)的硬件技術(shù)不斷地推陳出新。視頻圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來說有三種方式：數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)、專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關(guān)電路組成。最近幾年，隨著電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得基于FPGA的可編程片上系統(tǒng)(System On a Programmable Chip)逐漸成為嵌入式系統(tǒng)。應(yīng)用的一種趨勢。特別地，在視頻圖像處理系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)量大，要求處理速度快，靈活性高，F(xiàn)PGA有其獨特的優(yōu)勢。鑒于此，本文對基于FPGA和SOPC技術(shù)的視頻圖像處理系統(tǒng)進行了研究。本文介紹了Xilinx公司FPGA的結(jié)構(gòu)和功能特點，以及可編程片上系統(tǒng)的開發(fā)工具和片內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計流程。根據(jù)視頻信號的相關(guān)知識，編寫了視頻圖像處理IP核，構(gòu)建了視頻圖像處理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)以FPGA為核心器件，內(nèi)嵌PowerPC405處理器模塊，通過ⅡC總線完成視頻解碼芯片的初始化，總體上實現(xiàn)了對視頻圖像信號的采集、處理、存儲和顯示。本文最后對系統(tǒng)進行了調(diào)試。經(jīng)過實驗驗證，系統(tǒng)能正確和可靠地工作。整個系統(tǒng)的邏輯資源消耗占FPGA的百分之十幾，剩余的資源可以做許多硬件算法或其它方面的應(yīng)用。

標(biāo)簽： 視頻圖像處理系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-24

上傳用戶：kaka