現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)具有開發(fā)周期短、成本小、風(fēng)險低和現(xiàn)場可靈活配置等優(yōu)點,可以在更短的時間實現(xiàn)更復(fù)雜的功能,使得基于FPGA的開發(fā)平臺的研究成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界日益關(guān)注的問題.基于FPGA的高集成度、高可靠性,可將整個設(shè)計系統(tǒng)下載于同一芯片中,實現(xiàn)片上系統(tǒng),從而大大縮小其體積,因此以FPGA為代表的可編程邏輯器件應(yīng)用日益廣泛.在國外,FPGA技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用已達(dá)到相當(dāng)高的程度;而在國內(nèi),FPGA技術(shù)發(fā)展仍處在起步階段,與國外相比還存在較大的差距.本文提出了一種FPGA通用接口開發(fā)平臺的設(shè)計思路,研制了一種FPGA快速實驗開發(fā)裝置,對研制過程中遇到的軟、硬件問題加以歸納總結(jié),提高了系統(tǒng)運行效率.分別研究了基于FPGA器件Altera公司的FLEX6000的字符型LCD、PC機(jī)ISA總線,基于FLEX10K的圖像點陣型LCD、PC機(jī)PCI總線接口中.最后通過一個通用實驗裝置系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn),綜合上述應(yīng)用,介紹了FPGA實驗系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,實現(xiàn)了基于FGPA的交通信號燈邏輯控制和電子鐘,研究了FPGA技術(shù)在通用接口控制器設(shè)計中的應(yīng)用.
標(biāo)簽： FPGA 現(xiàn)場可編程 應(yīng)用研究 邏輯門
上傳時間： 2013-04-24
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本論文對DSP和FPGA在交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，并完成了系統(tǒng)的規(guī)劃。論文完成的設(shè)計任務(wù)主要有：1、根據(jù)系統(tǒng)要求，詳細(xì)分析了運動控制系統(tǒng)，給出了運動控制系統(tǒng)的總體設(shè)計，提出了一套對已有外圍設(shè)備適用的設(shè)計方案。2、根據(jù)實際情況，提出了簡單易于實現(xiàn)、實時性好的軌跡插補(bǔ)算法，并給出了插補(bǔ)算法的軟件設(shè)計，并在DSP中得以實現(xiàn)。3、使用匯編語言進(jìn)行軟件設(shè)計，完成了運動控制卡中由DSP完成的運動控制任務(wù)，即在插補(bǔ)計算的同時完成加減速控制和三軸聯(lián)動的協(xié)調(diào)控制，以及其后的脈沖分配數(shù)的計算。4、根據(jù)系統(tǒng)運動要求，使用FPGA芯片設(shè)計了可連續(xù)發(fā)送均勻分布脈沖的脈沖分配器，實現(xiàn)對交流伺服系統(tǒng)發(fā)送運動控制指令。并給出了VHDL在FPGA中的軟件實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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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(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)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(shè)計方法和設(shè)計思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語音處理、計算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域?？焖俑道锶~變換(FFT)作為數(shù)字信號處理的核心技術(shù)之一，是離散傅里葉變換的運算時間縮短了幾個數(shù)量級。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代信號處理的重要理論之一。 該文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA實現(xiàn)FFT算法，研制具有自己知識產(chǎn)權(quán)的FFT信號處理器具有重要的理論意義和實用意義。 設(shè)計采用基4算法設(shè)計了一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器。其中使用了改進(jìn)的CORDIC流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計了FFT的蝶型運算單元，將硬件不易于實現(xiàn)、運算緩慢的乘法單元轉(zhuǎn)換成硬件易于實現(xiàn)、運算快捷的加法單元。并根據(jù)基4算法的尋址特點設(shè)計了簡單快速的地址發(fā)生器。整體采用流水線的工作方式，并將雙端口RAM、只讀ROM全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部，使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以提高。 整個設(shè)計利用ALTERA公司提供的QUARTUSⅡ4.0開發(fā)軟件，采用先進(jìn)的層次化設(shè)計思想，使用一片F(xiàn)PGA芯片完成了整個FFT處理器的電路設(shè)計。整體設(shè)計經(jīng)過時序仿真和硬件仿真，運行速度達(dá)到100MHz以上。
上傳時間： 2013-07-01
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本文的設(shè)計采用FPGA來實現(xiàn)π/4DQPSK調(diào)制解調(diào)。采用π/4DQPSK的調(diào)制解調(diào)方式是基于頻帶利用率、誤比特率(即抗噪性)和實現(xiàn)復(fù)雜性等綜合因素的考慮；采用FPGA進(jìn)行實現(xiàn)是考慮到高速的數(shù)據(jù)處理以及AD和DA的高速采樣。 本課題主要包含以下幾個方面的研究： 首先對π/4DQPSK技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展情況做簡單介紹，并對其調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在理解原理的基礎(chǔ)上，將調(diào)制解調(diào)進(jìn)行模塊化劃分，提出了實現(xiàn)的思路和方法。其中包括串并轉(zhuǎn)換，差分相位編碼，內(nèi)插，成形濾波器，正交調(diào)制，帶通濾波器及希爾伯特變換，解調(diào)，位同步，載波同步，差分相位解碼。 其次在FPGA上實現(xiàn)了π/4DQPSK的大部分模塊。其中調(diào)制端的各個模塊的功能都已經(jīng)實現(xiàn)，并綜合在一起，下載到開發(fā)板上進(jìn)行了在線仿真。其中成形濾波器的設(shè)計大大降低了FPGA的資源開銷，是本次設(shè)計的創(chuàng)新；解調(diào)端對載波同步和位同步提出了設(shè)計思路，具體的實現(xiàn)還需要進(jìn)一步的研究；接口電路的測試和在線仿真已經(jīng)完成。 最后提出了硬件實現(xiàn)的方案以及三種芯片的選型與設(shè)計，給出了簡要的電路圖和時序圖。
標(biāo)簽： 4DQPSK FPGA 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時間： 2013-08-03
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視頻運動目標(biāo)檢測是數(shù)字視頻信號處理、分析應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，在民用和軍事上有著廣泛的應(yīng)用，實現(xiàn)可靠、快速的運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)有著非常重要的意義。 本文詳細(xì)介紹了基于FPGA的視頻運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法及其實現(xiàn)方案。首先介紹了視頻信號的分類和性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，討論分析了當(dāng)前三種主要的運動目標(biāo)檢測算法的基本原理和優(yōu)缺點；然后對運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計制定了詳細(xì)的方案，為系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了穩(wěn)定良好的硬件平臺；最后，在前面分析研究的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的FPGA硬件實現(xiàn)過程。 本文通過對視頻運動目標(biāo)檢測算法的分析研究，采用了一種改進(jìn)的幀間差分算法，并結(jié)合系統(tǒng)任務(wù)，最終開發(fā)了一種基于Altera公司CYCLONE系列FPGA芯片的實時視頻運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)。采用FPGA實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計，可提高系統(tǒng)的處理速度，同時具有良好的靈活性和適應(yīng)性。實際應(yīng)用表明，本文所設(shè)計的運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)能很好地檢測出運動目標(biāo)，并具有較好的抗干擾能力。
標(biāo)簽： FPGA 視頻運動 目標(biāo)檢測
上傳時間： 2013-04-24
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LF398是一種反饋型采樣保持放大器，也是目前較為流行的通用型采樣保持放大器。與LF398結(jié)構(gòu)相同的還有LF198/LF298等，都是由場效應(yīng)管構(gòu)成，具有采樣速度高，保持電壓下降慢和精度高等特點。
上傳時間： 2013-04-24
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測試儀廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域，是科研和生產(chǎn)不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號發(fā)生裝置向被測對象發(fā)送激勵信號，同時由信號采集與處理裝置通過傳感器采集被測對象的響應(yīng)信號，并送到上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。本文研究采用靈活的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA為核心，協(xié)調(diào)整個儀器的運轉(zhuǎn)，并采用先進(jìn)的USB總線技術(shù)，將信號發(fā)生、信號采集與處理有機(jī)地集成為一體的多功能測試儀。 本文的第一章介紹了測試儀及其研究應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發(fā)展趨勢，提出了本課題的研究任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)； 第二章從硬件和軟件兩個方面討論了測試儀的總體設(shè)計方案，并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個功能模塊的硬件設(shè)計； 第三章討論了USB模塊相關(guān)的軟件設(shè)計，其中包含USB固件設(shè)計、驅(qū)動程序設(shè)計和客戶應(yīng)用程序設(shè)計三個方面的內(nèi)容，詳細(xì)論述了各部分軟件的架構(gòu)和主要功能模塊的實現(xiàn)。 第四章討論了主控器FPGA的設(shè)計，是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設(shè)計方案，然后從MCU模塊、信號采集模塊、信號發(fā)生模塊三部分具體描述了其實現(xiàn)方式。軟件設(shè)計上采用了模塊化的設(shè)計思想，使得結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)，易于進(jìn)一步開發(fā)；并且靈活的使用了有限狀態(tài)機(jī)，大大提高了程序的穩(wěn)定性和運行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設(shè)計，討論了波形生成的原理及實現(xiàn)，并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細(xì)描述了實驗的步驟和結(jié)果，分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實驗，驗證了儀器的性能和設(shè)計的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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本論文在詳細(xì)研究MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線協(xié)議以及參考國外芯片設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前新興的EDA技術(shù)和大規(guī)?？删幊碳夹g(shù)，提出了一種全新的基于FPGA的1553B總線接口芯片的設(shè)計方法。 從專用芯片實現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結(jié)合自頂向下的設(shè)計思想，給出了總線接口的總體設(shè)計方案，考慮到電路的具體實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊細(xì)化。在介紹模擬收發(fā)器模塊的電路設(shè)計后，重點介紹了基于FPGA的BC、RT、MT三種類型終端設(shè)計，最終通過工作方式選擇信號以及其他控制信號將此三種終端結(jié)合起來以達(dá)到通用接口的功能。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。為了資源的合理利用，對其中相當(dāng)部分模塊進(jìn)行復(fù)用。在設(shè)計過程中采用自頂向下、碼型轉(zhuǎn)換中的全數(shù)字鎖相環(huán)、通用異步收發(fā)器UART等關(guān)鍵技術(shù)。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(jìn)行了綜合優(yōu)化，在FPGA芯片EP1K100上得以實現(xiàn)。通過驗證證明該設(shè)計能夠完成BC/RT/MT三種模式的工作，能處理多種消息格式的傳輸，并具有較強(qiáng)的檢錯能力。 最后設(shè)計了總線接口芯片測試系統(tǒng)，選擇TMS320LF2407作為主處理器，測試主要包括主處理器的自發(fā)自收驗證，加入RS232串口調(diào)試過程提高測試數(shù)據(jù)的直觀性。驗證的結(jié)果表明本文提出的設(shè)計方案是合理的。
標(biāo)簽： 1553B FPGA 總線接口 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
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隨著多媒體技術(shù)發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)成為眾多應(yīng)用系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事指揮、大視場展覽、跟蹤雷達(dá)、電視會議、導(dǎo)航等眾多領(lǐng)域。因而，實現(xiàn)高分辨率高幀率圖像實時處理的技術(shù)不僅具有廣泛的應(yīng)用前景，而且對相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展也具有深遠(yuǎn)意義。 大視場可視化系統(tǒng)由于屏幕尺寸很大，只有在特制的曲面屏幕上才能使細(xì)節(jié)得到充分地展現(xiàn)。為了在曲面屏幕上正確的顯示圖像，需要在投影前實時地對圖像進(jìn)行幾何校正和邊緣融合。而現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)則是用硬件處理實時圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理技術(shù)是世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的研究領(lǐng)域。 本課題的主要工作就是設(shè)計一個以FPGA為核心的硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對高分辨率高刷新率(1024*768@60Hz)的視頻圖像實時地進(jìn)行幾何校正和邊緣融合。 論文首先介紹了圖像處理的幾何原理，然后提出了基于FPGA的大視場實時圖像融合處理系統(tǒng)的設(shè)計方案和模塊功能劃分。系統(tǒng)分為算法與軟件設(shè)計，硬件電路設(shè)計和FPGA邏輯設(shè)計三個大的部分。本論文主要負(fù)責(zé)FPGA的邏輯設(shè)計。圍繞FPGA的邏輯設(shè)計，論文先介紹了系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，以及使用Verilog語言進(jìn)行邏輯設(shè)計的基本原則。 論文重點對FPGA內(nèi)部模塊設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。仲裁與控制模塊是頂模塊的主體部分，主要實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)和時序控制；參數(shù)表模塊主要實現(xiàn)SDRAM存儲器的控制器接口，用于圖像處理時讀取參數(shù)信息。圖像處理模塊是整個系統(tǒng)的核心，通過調(diào)用FPGA內(nèi)嵌的XtremeDSP模塊，高速地完成對圖像數(shù)據(jù)的乘累加運算。最后論文提出并實現(xiàn)了一種基于PicoBlaze核的12C總線接口用于配置FPGA外圍芯片。 經(jīng)過對寄存器傳輸級VerilogHDL代碼的綜合和仿真，結(jié)果表明，本文所設(shè)計的系統(tǒng)可以應(yīng)用在大視場可視化系統(tǒng)中完成對高分辨率高幀率圖像的實時處理。
標(biāo)簽： FPGA 實時圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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隨著計算機(jī)運算速度的提高和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于離散對數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求，安全性依賴于橢圓曲線離散對數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當(dāng)前密碼學(xué)界研究的熱點之一。現(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時間復(fù)雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢，使得采用專用集成電路來實現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢。因此，本課題著眼于應(yīng)用，針對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實現(xiàn)進(jìn)行了較為深入的探討與研究。 本課題從實際應(yīng)用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實現(xiàn)方案：首先，對實現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進(jìn)行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計。然后，按照層次化、模塊化的設(shè)計思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語言VHDL作為設(shè)計輸入，對各運算器和控制模塊進(jìn)行電路設(shè)計；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對之進(jìn)行功能仿真，以保證底層設(shè)計的正確性。最后，在確保每個模塊的設(shè)計正確的前提下，完成電路的總體設(shè)計，再進(jìn)行總體設(shè)計的仿真與測試。 本課題對Schnorr數(shù)字簽名算法的改進(jìn)，實現(xiàn)了比未改進(jìn)前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運行時間。對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計也獲得了良好的指標(biāo)：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時間，驗證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對實現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值，其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時間： 2013-04-24
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