隨著現(xiàn)代DSP、FPGA等數(shù)字芯片的信號處理能力不斷提高，基于軟件無線電技術的現(xiàn)代通信與信息處理系統(tǒng)也得到了更為廣泛的應用。軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件系統(tǒng)作為其應用平臺，把盡可能多的無線及個人通信和信號處理的功能用軟件來實現(xiàn)，從而將無線通信新系統(tǒng)、新產品的開發(fā)逐步轉移到軟件上來。另一方面，現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理速度、處理精度和動態(tài)范圍的要求也越來越高，需要每秒完成幾千萬到幾百億次運算。因此研制具備高速實時信號處理能力的通用硬件平臺越來越受到業(yè)界的重視。 @@ 目前的高速實時信號處理系統(tǒng)一般均采用DSP+FPGA的架構，其中DSP主要負責完成系統(tǒng)通信和基帶信號處理算法，而FPGA主要完成信號預處理等前端算法，并提供系統(tǒng)常用的各種外部接口邏輯。本文的主要工作就在于完成通用型高速實時信號處理系統(tǒng)的FPGA軟件設計。 @@ 本文提出了一種基于多DSP與FPGA的通用高速實時信號處理系統(tǒng)的架構。綜合考慮各方面因素，作者選擇使用兩片ADSP-TS201浮點DSP以混合耦合模型構成系統(tǒng)信號處理核心；以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系統(tǒng)所需的各種接口，包括與ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外設接口。此外，作者還選擇了ADSP-BF533定點DSP加入系統(tǒng)當中以擴展系統(tǒng)音視頻信號處理能力，體現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設計正逐漸成為現(xiàn)代FPGA應用的一個熱點。結合課題需要，作者以Xilinx公司的MicroBlze軟核處理器為核心在Virtex-5片內設計了一個嵌入式系統(tǒng)，完成了對CF卡、DDR2 SDRAM存儲器的讀寫控制，并利用片內集成的三態(tài)以太網MAC硬核模塊，實現(xiàn)了系統(tǒng)與上位PC機之間的以太網通信鏈路。此外，為擴展系統(tǒng)功能，適應未來可能的軟件升級，進一步提高系統(tǒng)的通用性，還將嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II移植到MicroBlaze處理器上。 @@ 最后，作者介紹了基于Xilinx RocketIO GTP收發(fā)器的高速串行傳輸設計的關鍵技術和基本的設計方法，充分體現(xiàn)了目前高速實時信號處理系統(tǒng)的發(fā)展要求和趨勢。 @@關鍵詞：高速實時信號處理；FPGA；Virtex-5；嵌入式系統(tǒng)；MicroBlaze
標簽： FPGA 實時信號 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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近年來，以FPGA為代表的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術取得了快速的發(fā)展，F(xiàn)PGA不但解決了信號處理系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題，而且基于大規(guī)模FPGA單片系統(tǒng)的片上可編程系統(tǒng)(SOPC)的靈活設計方式使其越來越多的取代ASIC的市場。傳統(tǒng)的通用信號處理系統(tǒng)使用DSP作為處理核心，系統(tǒng)的可重構型不強，F(xiàn)PGA解決了這一問題，并且現(xiàn)有的FPGA中，多數(shù)已集成DSP模塊，結合FPGA較強的信號并行處理特性使其與DSP信號處理能力差距很小。因此，F(xiàn)PGA作為處理核心的通用信號處理系統(tǒng)具有很強的可實施性。 @@ 基于上述要求，作者設計和完成了一個基于多FPGA的通用實時信號處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用4片XC3SD1800A作為處理核心，使用DDR2 SDRAM高速存儲實時數(shù)據(jù)。作者通過全面的分析，設計了核心板、底板和應用板分離系統(tǒng)架構。該平臺能夠根據(jù)實際需求進行靈活的搭配，核心板之間的數(shù)據(jù)傳輸采用了LVDS(低電壓差分信號)技術，從而使得數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定的以非常高的速率進行傳輸。 @@ 本系統(tǒng)屬于高速數(shù)字電路的設計范疇，因此必須重視信號完整性的設計與分析問題，作者根據(jù)高速電路的設計慣例和軟件輔助設計的方法，在分析和論證了阻抗控制、PCB堆疊、PCB布局布線等約束的基礎上，順利地完成了PCB繪制與調試工作。 @@ 作為系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)，作者還在文中研究了在系統(tǒng)設計過程中出現(xiàn)的電源完整性問題，并給出了解決辦法。 @@ LVDS高速數(shù)據(jù)通道接口和DDR2存儲器接口設計決定本系統(tǒng)的使用性能，本文基于所選的FPGA芯片進行了詳細的闡述和驗證。并結合系統(tǒng)的核心板和底板，完成了應用板，視頻圖像采集、USB、音頻、LCD和LED矩陣模塊顯示等接口的設計工作，對其中的部分接口進行了邏輯驗證。 @@ 經過測試，該通用的信號處理平臺具有實時性好、通用性強、可擴展和可重構等特點，能夠滿足當前一些信號處理系統(tǒng)對高速、實時處理的要求，可以廣泛應用于實時信號處理領域。通過本平臺的研究和開發(fā)工作，為進一步研究和設計通用、實時信號處理系統(tǒng)打下了堅實的基礎。 @@關鍵詞：通用實時信號處理；FPGA；信號完整性；DDR2；LVDS
標簽： FPGA 實時信號 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-27
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便攜式B型超聲診斷儀具有無創(chuàng)傷、簡便易行、相對價廉等優(yōu)勢，在臨床中越來越得到廣泛的應用。它將超聲波技術、微電子技術、計算機技術、機械設計與制造及生物醫(yī)學工程等技術融合在一起。開展該課題的研究對提高臨床診斷能力和促進我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構成。其基本工作過程是：首先人機交互系統(tǒng)接收到用戶通過鍵盤或鼠標發(fā)出的命令，然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波，并對回波信號處理、合成圖像，最后通過顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對圖像質量有決定性影響，但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個方面存在不足：第一、采用的是單片機控制步進電機，控制精度不高，導致成像系統(tǒng)采樣不精確；第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙，影響超聲圖像的分辨率；第三、它的CPU多采用的是51系列單片機，測量速度太慢，同時也不便于系統(tǒng)升級和擴展。 針對以上不足，提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案，采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實現(xiàn)了步進電機步距角的細分，使電機旋轉更勻速，提高了采樣精度；提出并采用DSTI-ULA算法（Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation）在FPGA內實現(xiàn)數(shù)字掃描變換，提高了圖像分辨率；人機交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU，改善了測量速度和系統(tǒng)的擴展性。 通過對系統(tǒng)硬件電路的設計、制作，軟件的編寫、調試，結果表明，本文所設計的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測量速度快、體積小、操作方便。本文所設計的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險（諸如地震、抗洪）中發(fā)揮作用，同時也可在鄉(xiāng)村診所中完成對相關疾病的診斷工作。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著人們對數(shù)字電視和數(shù)字視頻信息的需求越來越大，數(shù)字電視廣播在中國迅速的發(fā)展起來。近幾年，數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)技術逐漸成熟，數(shù)字電視地面廣播（DTTB）傳輸標準也于2006年8月30號正式出臺。此標準技術是由我國多家單位聯(lián)合研究的，具有自主知識產權的數(shù)字地面電視傳輸標準。DTTB系統(tǒng)標準的研究與仿真，具有巨大的實用價值和廣闊的市場前景。 @@ 本文首先研究了地面數(shù)字電視廣播標準中平方根升余弦（SRRC）濾波器（滾降系數(shù)為0．05）的結構設計，介紹了一種適合在FPGA中實現(xiàn)的高階高速FIR濾波器的并行流水線結構。在本設計中，以CSD數(shù)優(yōu)化濾波器系數(shù)，并運用簡化加法器圖（Reduced Adder Graph，RAG）算法進行改進，最后采用并行處理的轉置型流水線結構實現(xiàn)。 @@ 接著研究數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴什捎玫膫鬏敿夹g-OFDM的基本概念和技術特點，并研究了清華大學提出的DMB-T方案中TDS-OFDM信號幀的組成結構以及相關原理。 @@ 最后，本文針對OFDM調制所需要的3780點FFT處理器進行研究。為了保證OFDM信號的采樣率和時域導頻的采樣率相同，以達到較好的同步性能，采用了3780個正交子載波的設計方案。在實現(xiàn)過程中，分析比較了多種算法的計算復雜性，設計出在硬件實現(xiàn)復雜度上進行優(yōu)化的3780點FFT處理器的數(shù)據(jù)流流水線算法。之后，通過定點仿真比較各模塊輸出的動態(tài)范圍和概率分布，設計出定點字長的優(yōu)化方案，并分析計算了這一處理器的輸出信噪比與內部各模塊字長的關系，進一步降低了硬件實現(xiàn)復雜性。 @@關鍵字：數(shù)字電視地面廣播傳輸（DTTB）；平方根升余弦濾波器（SRRC）；正交頻分復用調制（OFDM）；快速傅立葉變換（FFT）； 3780
上傳時間： 2013-04-24
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本文以數(shù)字信號處理系統(tǒng)為應用背景，圍繞基于FPGA的ⅡR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)技術展開了研究。 首先以ⅡR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設計基本理論為依據(jù)，研究了在頻域上的最小均方誤差設計法和在時域上的最小平方誤差設計法。以四階和六階兩個ⅡR低通數(shù)字濾波器設計為例，利用Matlab軟件進行輔助設計，探討了濾波器的設計過程。 然后著重研究了FPGA的設計方法和設計流程，在設計中采用了層次化、模塊化的設計思想，將整個濾波器劃分為多個功能模塊，利用VHDL語言編程和原理圖兩種設計技術進行了ⅡR濾波器的各個功能模塊的設計，采用EPlCl2Q240器件實現(xiàn)了基于FPGA的二個二階節(jié)級聯(lián)型結構的四階ⅡR低通數(shù)字濾波器，并類推了設計六階ⅡR低通數(shù)字濾波器。最后用QuartusⅡ4.0軟件進行了綜合與仿真，用MATLAB7.0軟件對仿真結果進行了分析，最終在GW48-PK2開發(fā)系統(tǒng)中進行了硬件電路驗證，得出了實際濾波效果測試波形，驗證了所設計濾波器的正確性。 本設計對于用二階節(jié)級聯(lián)型結構構成的ⅡR數(shù)字濾波器硬件電路具有通用性，通過改變二階節(jié)級聯(lián)型結構的數(shù)量，可以構成任意偶數(shù)階的濾波器；同時，通過上模型中系數(shù)的變換，也可以構成相應階數(shù)的高通、帶通、帶阻等濾波器。
標簽： FPGA 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-20
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數(shù)字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數(shù)字化技術，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現(xiàn)代電子信息技術的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用，例如數(shù)字通信和相控雷達領域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能，同時也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關鍵技術和實現(xiàn)手段。我們設計實現(xiàn)了片內高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內實現(xiàn)方案簡單廉價。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導致回波中心頻率下移的聲學物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機的中心頻率同步動態(tài)變化進行補償。 還設計實現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內部設計實現(xiàn)了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態(tài)控制的發(fā)射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結果表明該子系統(tǒng)為設計實現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設備打下了良好的基礎，將加快其研發(fā)和制造進程，為生物醫(yī)學電子、醫(yī)療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。
上傳時間： 2013-06-18
上傳用戶：hfmm633
溫室技術是我國實現(xiàn)農業(yè)信息化的重要環(huán)節(jié)，溫度是溫室中的重要環(huán)境參數(shù)。實時控制是指在規(guī)定的時間內，系統(tǒng)必須做出相應的響應，是現(xiàn)代溫室控制發(fā)展的更高要求。隨著精細農業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大棚已經不能滿足現(xiàn)代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優(yōu)點，提出運用CPID硬件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，移植實時操作系統(tǒng)到ARM來實現(xiàn)復雜算法控制，采用高精度數(shù)字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現(xiàn)溫室的變溫管理，這對于現(xiàn)代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統(tǒng)溫室，優(yōu)點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現(xiàn)傳感器周期性采集，改用CPID硬件產生數(shù)字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩(wěn)定性、系統(tǒng)冗余等先天缺陷。(2)操作系統(tǒng)能實現(xiàn)多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業(yè)大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統(tǒng)模塊等系統(tǒng)完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態(tài)響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數(shù)據(jù)驗證了整套系統(tǒng)實時采集的穩(wěn)定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
標簽： ARMCPLD 農業(yè) 溫度 實時控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文以某型號接收機的應用為背景，主要論述了如何實現(xiàn)基于FPGA的參數(shù)化的Viterbi譯碼器的知識產權(IP)核。文中詳細論述了譯碼器的內部結構、VerilogHDL(硬件描述語言)實現(xiàn)、仿真測試等。這些可變的參數(shù)包括：碼型、ACS(加比選)單元的數(shù)目、軟判決比特數(shù)、回溯深度等。用戶可以根據(jù)自己的需要設置不同的參數(shù)由開發(fā)工具生成不同的譯碼器用于不同的系統(tǒng)。 本文的創(chuàng)新之處在于,針對FPGA的內部結構提出了一種新的累加度量RAM的組織形式，大大節(jié)省了嵌入式RAM塊；提出了一種新的累加度量值的歸一化辦法；此外還給出了用Matlab建模得到軟判決信息輔助仿真工具進行電路仿真的方法，大大提高了仿真的速度。 所設計的(2，1，7)連續(xù)型5比特軟判決譯碼器已經應用于某型號接收機，經受了實際應用的考驗產生了巨大的經濟效益。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數(shù)字化技術，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現(xiàn)代電子信息技術的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用，例如數(shù)字通信和相控雷達領域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能，同時也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關鍵技術和實現(xiàn)手段。我們設計實現(xiàn)了片內高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內實現(xiàn)方案簡單廉價。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導致回波中心頻率下移的聲學物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機的中心頻率同步動態(tài)變化進行補償。 還設計實現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內部設計實現(xiàn)了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態(tài)控制的發(fā)射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結果表明該子系統(tǒng)為設計實現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設備打下了良好的基礎，將加快其研發(fā)和制造進程，為生物醫(yī)學電子、醫(yī)療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。
上傳時間： 2013-05-30
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半導體的產品很多，應用的場合非常廣泛，圖一是常見的幾種半導體元件外型。半導體元件一般是以接腳形式或外型來劃分類別，圖一中不同類別的英文縮寫名稱原文為 PDID：Plastic Dual Inline Package SOP：Small Outline Package SOJ：Small Outline J-Lead Package PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier QFP：Quad Flat Package PGA：Pin Grid Array BGA：Ball Grid Array 雖然半導體元件的外型種類很多，在電路板上常用的組裝方式有二種，一種是插入電路板的銲孔或腳座，如PDIP、PGA，另一種是貼附在電路板表面的銲墊上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA。 從半導體元件的外觀，只看到從包覆的膠體或陶瓷中伸出的接腳，而半導體元件真正的的核心，是包覆在膠體或陶瓷內一片非常小的晶片，透過伸出的接腳與外部做資訊傳輸。圖二是一片EPROM元件，從上方的玻璃窗可看到內部的晶片，圖三是以顯微鏡將內部的晶片放大，可以看到晶片以多條銲線連接四周的接腳，這些接腳向外延伸並穿出膠體，成為晶片與外界通訊的道路。請注意圖三中有一條銲線從中斷裂，那是使用不當引發(fā)過電流而燒毀，致使晶片失去功能，這也是一般晶片遭到損毀而失效的原因之一。 圖四是常見的LED，也就是發(fā)光二極體，其內部也是一顆晶片，圖五是以顯微鏡正視LED的頂端，可從透明的膠體中隱約的看到一片方型的晶片及一條金色的銲線，若以LED二支接腳的極性來做分別，晶片是貼附在負極的腳上，經由銲線連接正極的腳。當LED通過正向電流時，晶片會發(fā)光而使LED發(fā)亮，如圖六所示。 半導體元件的製作分成兩段的製造程序，前一段是先製造元件的核心─晶片，稱為晶圓製造；後一段是將晶中片加以封裝成最後產品，稱為IC封裝製程，又可細分成晶圓切割、黏晶、銲線、封膠、印字、剪切成型等加工步驟，在本章節(jié)中將簡介這兩段的製造程序。
上傳時間： 2014-01-20
上傳用戶：蒼山觀海
