本文利用Verilog HDL語言在FPGA上實現(xiàn)IC總線的規(guī)范，又簡要介紹了Quartus Ⅱ設(shè)計環(huán)境和設(shè)計方法，以及FPGA的設(shè)計流程。在此基礎(chǔ)上，重點介紹了I
上傳時間： 2013-04-24
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多相濾波器主要應(yīng)用于脈沖多普勒雷達(dá)、通信寬帶數(shù)字接收機、雷達(dá)自適應(yīng)波束形成等信號處理領(lǐng)域。在多普勒雷達(dá)信號處理中國內(nèi)外關(guān)于FIR濾波器設(shè)計研究的報道較多，而對于IIR濾波器的設(shè)計研究相對較少，原因是IIR多相濾波器的設(shè)計復(fù)雜性，使得IIR濾波器在多普勒雷達(dá)數(shù)字信號處理中難以發(fā)揮重要作用。本文以脈沖多普勒雷達(dá)信號處理為背景，主要研究數(shù)字多相濾波器的特點和設(shè)計方法；進(jìn)而研究數(shù)字多相濾波器的數(shù)字仿真方法與FPGA實現(xiàn)技術(shù)。對于自主研究、設(shè)計和實現(xiàn)雷達(dá)信號處理的各種結(jié)構(gòu)的濾波器具有重要的意義。 本文討論了FIR數(shù)字濾波器和IIR數(shù)字濾波器的特點和區(qū)別。對IIR濾波器的多相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，重點研究了IIR多相濾波器的設(shè)計原理。根據(jù)此原理進(jìn)行IIR濾波器的多相設(shè)計并擴展到多通道和多級結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)本文研究的多普勒雷達(dá)回波信號需要四通道處理的要求搭建軟件仿真模型，對所設(shè)計的2級4通道IIR多相濾波器組進(jìn)行了仿真實驗，給出仿真結(jié)果，并進(jìn)行了討論。 在完成2級4通道IIR多相濾波器組的軟件仿真后，利用FPGA設(shè)計平臺，對該IIR多相濾波器組進(jìn)行了設(shè)計仿真和綜合實現(xiàn)。在實現(xiàn)過程中進(jìn)行了功能仿真和時序仿真兩級仿真驗證，結(jié)果表明在模擬硬件環(huán)境中所設(shè)計的2級4通道IIR多相濾波器組能夠較好地實現(xiàn)多普勒雷達(dá)回波信號多通道的劃分和濾波功能要求，驗證了設(shè)計思路和方法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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JPEG是聯(lián)合圖像專家組(Joint Picture Expert Group)的英文縮寫，是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和CCITT聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。JPEG的基于DCT變換有損壓縮具有高壓縮比特點，被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)量極大的多媒體以及帶寬資源寶貴的網(wǎng)絡(luò)程序中。 動態(tài)圖像的JPEG編解碼處理要求圖像恢復(fù)質(zhì)量高、實時性強，本課題就是針對這兩個方面的要求展開的研究。該系統(tǒng)由圖像編碼服務(wù)器端和圖像解碼客戶端組成。其中，服務(wù)器端實時采集攝像頭傳送的動態(tài)圖像，進(jìn)行JPEG編碼，通過網(wǎng)絡(luò)傳送碼流到客戶端；客戶端接收碼流，經(jīng)過JPEG解碼，恢復(fù)出原始圖像送VGA顯示。設(shè)計結(jié)果完全達(dá)到了實時性的要求。 本文從系統(tǒng)實現(xiàn)的角度出發(fā)，首先分析了系統(tǒng)開發(fā)平臺，介紹FPGA的結(jié)構(gòu)特點以及它的設(shè)計流程和指導(dǎo)原則；然后從JPEG圖像壓縮技術(shù)發(fā)展的歷程出發(fā)，分析JPEG標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)高壓縮比高質(zhì)量圖像處理的原理；針對FPGA在算法實現(xiàn)上的特點，以及JPEG算法處理的原理，按照編碼和解碼順序，研究設(shè)計了基于改進(jìn)的DA算法的FDCT和IDCT變換，以及按發(fā)生頻率進(jìn)行優(yōu)化的霍夫曼查找表結(jié)構(gòu)，并且從系統(tǒng)整體上對JPEG編解碼進(jìn)行簡化，以提高系統(tǒng)的處理性能。最后，通過分析Nios嵌入式微處理器可定制特性，根據(jù)SOPC Builder中Avalon總線的要求，把圖像采集，JPEG圖像壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸轉(zhuǎn)變成用戶自定義模塊，在SOPC Builder下把用戶自定義模塊添加到系統(tǒng)中，由Nios嵌入式軟核的控制下運行，在FPGA芯片上實現(xiàn)整個JPEG實時圖像編解碼系統(tǒng)(soc)。 在FPGA上實現(xiàn)硬件模塊化的JPEG算法，具有造價低功耗低，性能穩(wěn)定，圖像恢復(fù)后質(zhì)量高等優(yōu)點，適用于精度要求高且需要對圖像進(jìn)行逐幀處理的遠(yuǎn)程微小目標(biāo)識別和跟蹤系統(tǒng)中以及廣電系統(tǒng)中前期的非線性編輯工作以及數(shù)字電影的動畫特技制作，對降低成本和提高圖像處理速度兩方面都有非常重大的現(xiàn)實意義。通過在FPGA上實現(xiàn)JPEG編解碼，進(jìn)一步探索FPGA在數(shù)字圖像處理上的優(yōu)勢所在，深入了解進(jìn)行此類硬件模塊設(shè)計的技術(shù)特點，是本課題的重要學(xué)術(shù)意義所在。
上傳時間： 2013-04-24
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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(jìn)行通訊連接。 論文首先對PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)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(jìn)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(jìn)行研究和分析。然后詳細(xì)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(jìn)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(xì)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(jìn)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
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在國家重大科學(xué)工程HIRFL-CSR的CSR控制系統(tǒng)中，需要高速數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常采用存儲器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲。同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM憑借其集成度高、功耗低、可靠性高、處理能力強等優(yōu)勢成為最佳選擇。但是SDRAM卻具有復(fù)雜的時序，為了降低成本，所以采用目前很為流行的EDA技術(shù)，選擇可編程邏輯器件中廣泛使用的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，使用硬件描述語言VHDL，遵循先進(jìn)的自頂向下的設(shè)計思想實現(xiàn)對SDRAM控制器的設(shè)計。 論文引言部分簡單介紹了CSR控制系統(tǒng)，指出論文的課題來源與實際意義。第二章首先介紹了存儲器的概況與性能指標(biāo)，其次較為詳細(xì)介紹了動態(tài)存儲器DRAM的基本時序，最后對同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM進(jìn)行詳盡論述，包括性能、特點、結(jié)構(gòu)以及最為重要的一些操作和時序。第三、四章分別論述本課題的SDRAM控制器硬件與軟件設(shè)計，重點介紹了具體芯片與FPGA設(shè)計技術(shù)。第五章為該SDRAM控制器在CsR控制系統(tǒng)中的一個經(jīng)典應(yīng)用，即同步事例處理器。最后對FPGA技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與展望。 本論文完整論述了控制器的設(shè)計原理和具體實現(xiàn)。從測試的結(jié)果來看，本控制器無論從結(jié)構(gòu)上，還是軟硬件上設(shè)計均滿足了工程實際要求。
標(biāo)簽： SDRAM FPGA 制器設(shè)計
上傳時間： 2013-07-11
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該論文基于NIOS Ⅱ軟核處理器和Altera的FPGA技術(shù)，設(shè)計了一種便攜式的振動頻譜分析儀，用于旋轉(zhuǎn)機械的故障監(jiān)測和診斷。以SOPC技術(shù)為手段，將信號采集和信號處理電路通過可編程片上系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特點是將對ADC的控制、數(shù)字信號的濾波、快速傅立葉變換的設(shè)計，通過FPGA芯片集成在一起，以NIOS Ⅱ來完成32位CPU的狀態(tài)控制功能。工程機械、汽車車輛中都存在諸如發(fā)動機類的旋轉(zhuǎn)機械，這類設(shè)備的異常振動往往會影響正常工作，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)各種重大事故，該分析儀可以實時地或定期地對發(fā)動機、齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機械進(jìn)行振動頻譜分析和監(jiān)測，運用于民用機械能產(chǎn)生非常好的經(jīng)濟(jì)效益。 該論文從四個方面進(jìn)行了研究工作。其一，利用FPGA對ADC芯片的工作進(jìn)行控制，使其在規(guī)定的時間內(nèi)與DSP模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對ADC各引腳時序進(jìn)行控制，使兩者協(xié)調(diào)同步工作，編制了相應(yīng)的VHDL語言程序。其二，采用SOPC Builder設(shè)計開發(fā)，實現(xiàn)了基于NIOS Ⅱ的32位CPU軟核，創(chuàng)建了相應(yīng)的C/C++和匯編的宏代碼，使得軟件可以訪問用戶自定義邏輯。對頂層設(shè)計產(chǎn)生的VHDL的RTL代碼和仿真文件進(jìn)行了綜合、編譯適配以及仿真。其三，配合Matlab和DSP Builder的強大功能進(jìn)行DSP模塊設(shè)計，開發(fā)出了FIR和FFT等功能模塊，并且添加到SOPC系統(tǒng)中，使其可以由NIOS Ⅱ很容易的調(diào)用。其四，在NIOS Ⅱ系統(tǒng)中添加了uC/OS Ⅱ操作系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且降低了開發(fā)難度，提高了系統(tǒng)升級的能力。由于整個設(shè)計是基于FPGA開發(fā)的，所以該系統(tǒng)包括了所有FPGA系統(tǒng)的特點，包括并行的DSP處理、在系統(tǒng)可編程、升級簡單等特點，極易使設(shè)計產(chǎn)品化。
上傳時間： 2013-04-24
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感應(yīng)加熱電源以其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，逆變控制電路是直接影響感應(yīng)加熱電源能否安全、高效運行的關(guān)鍵因素。目前的感應(yīng)加熱裝置很多采用模擬電路控制，而模擬控制電路觸點多，焊點多，系統(tǒng)可靠性低，對一些元件的工藝性要求高，電路中控制參數(shù)不容易進(jìn)行修改，靈活性較差。近年來隨著微處理機的發(fā)展，數(shù)字式控制精確，軟件設(shè)計靈活，因而整個控制系統(tǒng)容易實現(xiàn)，在感應(yīng)加熱領(lǐng)域中運用數(shù)字式控制已是一個發(fā)展方向。 本文在模擬逆變控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在可編程邏輯器件(FPGA)上進(jìn)行了數(shù)字式并聯(lián)逆變控制系統(tǒng)的研究。 首先，本文針對感應(yīng)加熱并聯(lián)逆變控制的數(shù)字化進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在參閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有模擬并聯(lián)逆變控制電路的工作原理，設(shè)計了全數(shù)字鎖相環(huán)、它激轉(zhuǎn)自激掃頻啟動模塊等逆變控制功能模塊，并對各個模塊進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)學(xué)分析和功能仿真，結(jié)果證明可以達(dá)到預(yù)定的功能指標(biāo)和設(shè)計要求。 然后，分析了感應(yīng)加熱電源的整體工作流程，針對模擬控制電路中控制參數(shù)不易進(jìn)行修改、靈活性較差等問題，設(shè)計了數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示等功能模塊，有利于系統(tǒng)的調(diào)試，參數(shù)修改等實際操作。 最后，以模擬逆變控制策略為基礎(chǔ)，分析了數(shù)字控制器的控制要求和策略。由硬件狀態(tài)機實現(xiàn)數(shù)字控制器的設(shè)計，完成對整個逆變控制系統(tǒng)的整體控制操作。通過自上而下的總體設(shè)計，將各個部分組合起來，構(gòu)成一個SOC系統(tǒng)。在FPGA集成軟件中進(jìn)行了各部分和整體的仿真驗證，結(jié)果證明該設(shè)計可以完成逆變控制的各項需求和預(yù)定的人機交互操作。
標(biāo)簽： FPGA 感應(yīng)加熱電源 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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回波抵消器在免提電話、無線產(chǎn)品、IP電話、ATM語音服務(wù)和電話會議等系統(tǒng)中，都有著重要的應(yīng)用。在不同應(yīng)用場合對回波抵消器的要求并不完全相同，本文主要研究應(yīng)用于電話系統(tǒng)中的電回波抵消器。電回波是由于語音信號在電話網(wǎng)中傳輸時由于阻抗不匹配而產(chǎn)生的。 傳統(tǒng)回波抵消器主要是基于通用DSP處理器實現(xiàn)的，這種回波抵消器在系統(tǒng)實時性要求不高的場合能很好的滿足回波抵消的性能要求，但是在實時性要求較高的場合，其處理速度等性能方面已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)高速、實時的需要。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA的出現(xiàn)，克服了上訴方案的諸多不足。用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，且其靈活的可配置特性使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試和硬件升級。 本文研究目標(biāo)是如何在FPGA芯片上實現(xiàn)回波抵消器，完成的主要工作有： (1)深入研究了回波抵消器各模塊算法，包括自適應(yīng)濾波算法、遠(yuǎn)端檢測算法、雙講檢測算法、NLP算法、舒適噪聲產(chǎn)生算法，并實現(xiàn)了這些算法的C程序。 (2)深入研究了回波抵消器基于FPGA的設(shè)計流程與實現(xiàn)方法，并利用硬件描述語言Verilog HDL實現(xiàn)了各部分算法。 (3)在OuartusⅡ和ModelSim仿真環(huán)境下對該系統(tǒng)進(jìn)行模塊級和系統(tǒng)級的功能仿真、時序仿真和驗證。并在FPGA硬件平臺上實現(xiàn)了該系統(tǒng)。 (4)根據(jù)ITU-T G．168的標(biāo)準(zhǔn)和建議，對設(shè)計進(jìn)行了大量的主、客測試，各項測試結(jié)果均達(dá)到或優(yōu)于G．168的要求。
上傳時間： 2013-06-23
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隨著信號處理技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)信號偵察接收機逐漸從模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變。軟件無線電概念的提出，促使雷達(dá)偵察接收機朝大帶寬、全截獲方向發(fā)展，現(xiàn)有的串行信號處理體制已經(jīng)很難滿足系統(tǒng)要求。FPGA器件的出現(xiàn)，為實現(xiàn)寬帶雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機提供了硬件支持。 本文結(jié)合FPGA芯片特點，在前人研究基礎(chǔ)上，從算法和硬件實現(xiàn)兩方面，對雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和創(chuàng)新，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面。 1)給出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的兩種FPGA設(shè)計聯(lián)合仿真技術(shù)。這種聯(lián)合仿真技術(shù)，大大提高了基于FPGA的雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機的設(shè)計效率。 2)給出了一種基于FFT/IFFT的寬帶數(shù)字正交變換算法，并將該算法在FPGA中進(jìn)行了硬件實現(xiàn)，設(shè)計可對600MHz帶寬內(nèi)的輸入信號進(jìn)行實時正交變換。 3)提出了一種全并行結(jié)構(gòu)FFT的FPGA實現(xiàn)方案，并將其在FPGA芯片中進(jìn)行了硬件實現(xiàn)，設(shè)計能夠在一個時鐘周期內(nèi)完成32點并行FFT運算，滿足了數(shù)字信道化接收機對數(shù)據(jù)處理速度的要求。 4)提出了一種自相關(guān)信號檢測FPGA實現(xiàn)方案，通過改變FIFO長度改變自相關(guān)運算點數(shù)，實現(xiàn)了弱信號檢測。提出通過二次門限處理來消除檢測脈沖中的毛刺和凹陷，降低了虛警概率，提高了檢測結(jié)果的可靠性。 5)在單通道自相關(guān)信號檢測算法基礎(chǔ)上，提出采用三路并行檢測，每路采用不同的相關(guān)點數(shù)和檢測門限，再綜合考慮三路檢測結(jié)果，得到最終檢測結(jié)果。給出了算法FPGA實現(xiàn)過程，并對設(shè)計進(jìn)行了聯(lián)合時序仿真，提高了檢測性能。 6)給出了一種利用FFT變換后的兩根最大譜線進(jìn)行插值的快速高精度頻率估計方法，并將該算法在FPGA硬件中進(jìn)行了實現(xiàn)。通過利用FFT運算后的實/虛部最大值進(jìn)行插值，降低了硬件資源消耗、縮短了運算延遲。 7)結(jié)合4)、5)、6)中的研究成果，完成了對雷達(dá)脈沖信號到達(dá)時間、終止時間、脈沖寬度和脈沖頻率的估計，最終在一塊FPGA芯片內(nèi)實現(xiàn)了一個精簡的雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機，并在微波暗室中進(jìn)行了測試。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號 數(shù)字接收機
上傳時間： 2013-06-13
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提出通過對分塊圖像的DCT 系數(shù)進(jìn)行動態(tài)范圍壓縮來改進(jìn)傳統(tǒng)的基于DCT 變換的圖像自嵌入水印算法，并結(jié)合灰度變換函數(shù)與JPEG 標(biāo)準(zhǔn)量化表重新設(shè)計了DCT 系數(shù)碼長分配表，大幅度提升了量化過程保留的圖
上傳時間： 2013-07-28
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