數字電視技術和超大規模深亞微米的系統級芯片設計技術是當前信息產業中最受關注的兩個方向。它們的交叉就是數字電視應用中的一系列系統級芯片和超深亞微米專用集成電路。其中信道處理系統及其相關芯片更是集中了數字信號處理前向糾錯編解碼等數字電視傳輸的核心技術，成為設計和開發整個數字電視系統的關鍵之一。數字高清晰度電視(Digital HDTV)做為第三代電視標準，已成為當今世界高技術競爭的焦點，本文正是從這個交叉點上出發對DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)標準中所涉及的信道編碼和調制部分進行了研究，重點分析了信道內編碼部分的硬件優化實現。本項目完成了DVB-H傳輸系統信道編碼的FPGA硬件設計和實現，系統所有FPGA硬件電路設計采用了Veillog HDL語言編寫。同時對清華大學數字電視地面傳輸標準DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting)中的關鍵技術做了研究，與DVB標準中的相關技術做了對比。 本文首先對DVB．H以及COFDM的相關理論進行介紹和研究。然后針對DVB-H信道編碼調制器中的部分核心算法的FPGA設計和實現進行了詳細的研究工作，包括外編碼、內編碼(卷積刪余)、內交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調制的部分設計等。相應地對DVB-H信道解碼解調器中的部分算法的FPGA設計的研究工作做了描述，包括符號解交織和比特解交織。同時對清華大學數字電視地面傳輸標準DMB-T外接收機中頻域和時域解交織模塊的FPGA設計實現做了描述。 筆者在項目中完成的主要工作有： (1)與項目組成員合作制定系統框架，劃分模塊。 (2)對所負責的模塊，包括外編碼、內編碼(卷積刪余)、內交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調制的算法進行研究并加以優化，建立軟件仿真模型，進行FPGA設計，仿真和實現。
上傳時間： 2013-06-10
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該項目完成的是DVB-T發射機系統中OFDM調制部分的FPGA設計.DVB-T是ETSI(歐洲電信標準委員會)提出的數字地面電視廣播系統標準,在業界影響很廣.整個DVB-T發射機系統包括RS編碼,內交織,卷積編碼,外交織,星座映射,IFFT變換等主要部分.該項目組負責以FPGA為主體的硬件平臺的搭建及編碼,調制部分的FPGA軟件設計,作者完成了2k模式下IFFT變換的軟件設計.該文首先介紹了OFDM及DVB-T相關原理,然后比較分析了各種FFT算法及實現結構的復雜度,最后采取了一種Radix2
上傳時間： 2013-05-17
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近年來，隨著控制系統規模的擴大和總線技術的發展，對數據采集和傳輸技術提出了更高的要求。目前，很多設備需要實現從單串口通信到多路串口通信的技術改進。同時，隨著以太網技術的發展和普及，這些設備的串行數據需要通過網絡進行傳輸，因而有必要尋求一種解決方案，以實現技術上的革新。 本文分別對串行通信和基于TCP/IP協議的以太網通信進行研究和分析，在此基礎上，設計一個嵌入式系統一基于APM處理器的多路串行通信與以太網通信系統，來實現F8-DCS系統中多路串口數據采集和以太網之間的數據傳輸。主要作了如下工作：首先，分析了當前串行通信的應用現狀和以太網技術的發展動態，通過比較傳統的多路串口通信系統的優缺點，設計出了一種采用CPID技術和CAN總線技術相結合的新型技術，并結合F8-DCS系統數據量大和實時性高的特點，對串行通訊幀同步的方法進行了詳細的研究。然后，根據課題的實際需求，對系統進行總體設計和功能模塊劃分，并詳細介紹了基于ARM7處理器的多路串口通信接口、以太網通信接口以及二者之間的數據傳輸接口的電路設計。在軟件設計上，對系統的啟動代碼、串行通信協議、串口驅動以及多串口與網口間雙向數據傳輸等進行了詳細的論述。最后，將上述技術應用于某大型火電廠主機F8-DCS系統I/O通訊網絡的測試與分析，達到了設計要求。
上傳時間： 2013-07-31
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本文設計的井下網絡分站作為“煤礦安全自動檢測、監控及管理系統”的一個重要的組成部分，以ARM微控制器為核心，以操作系統μC/OS-Ⅱ為操作平臺，采用TCP/IP協議棧實現了分站的網絡通信功能，很好的解決了當前煤礦企業安全監控系統通信協議不一致的問題。 在硬件方面，嚴格按照《煤礦安全監控系統通用技術要求》完成了監控分站的總體硬件設計，并通過驅動網卡芯片RTL8019AS實現了以太網連接。選用PHILIPS的32位ARM芯片LPC2214作為分站的控制芯片，它帶有16KB的靜態RAM和256KB的高速FLASH，包含8路10位A/D，還有多個串行接口，可使用的GPIO高達76個(使用了外部存儲器)，很好了滿足了分站外接傳感器的多樣化要求。在人機對話方面，系統擴展了128×64的液晶和1×4的鍵盤。在通信方面，采用TCP/IP協議與地面主機進行通信，將各種參數傳送到地面主機進行復雜的運算處理。 在軟件方面，介紹了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ的移植過程，并在此基礎上分析了TCP/IP協議棧的實現；制定了統一的數據交換格式；通信過程中采用了標準的TCP/IP協議；詳細介紹了幾個主要程序模塊的編程思路，如LCD顯示、外部輸入頻率信號的計數及數據存儲，并給出了在實際編程過程中遇到的問題及解決方法。 本監控分站根據《本質安全型“i”》標準將外部接入設備和分站作了電氣隔離，該分站具有2路A/D數據采集；6路光電隔離數字量輸入；2路光電隔離數字量輸出對外部設備進行遠程管理和控制；人機接口提供人機交互界面，提供按鍵操作和數據顯示；RS485通信接口負責與外界設備進行通信；網絡通信接口負責為各種監測監控系統提供兼容的接入接口；非易失性鐵電存儲器作為數據存儲區以保證掉電后存儲數據不丟失。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著糾錯編碼理論研究的不斷深入，糾錯碼的實際應用越來越廣泛。卷積碼作為其中重要的一種，已被大多數通信系統所采用。(2,1,7)卷積碼是一種短約束長度最佳碼，編、譯碼器易于實現，且具有較強的糾錯能力。 本文研究了IEEE 802.11協議中(2,1,7)卷積碼編碼、交織解交織及其軟判決高速Viterbi譯碼的實現問題。 首先介紹了IEEE 802.11無線局域網標準及規范，然后介紹了信道編解碼中卷積碼編碼及Viterbi譯碼算法和FPGA 設計方法，接著通過對(2,1,7)卷積碼特點的具體分析，吸取目前Viterbi譯碼算法和交織解交織算法的優點，采取一系列的改進措施，基于FPGA實現了IEEE 802.11信道編解碼及交織和解交織系統。這些改進措施包括采用并行FIFO、改進的ACS 單元、流水式塊處理結構、改進的SMDO方法、雙重交織策略，使得在同樣時鐘速率下，系統的性能大幅度提高。最后將程序下載到Altera公司的Cyclone 系列的FPGA(型號EP1C6Q240C8)器件上進測試，并對測試結果作了簡單分析。
上傳時間： 2013-05-25
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近年來,隨著微電子技術的高速發展,數字圖像壓縮編碼技術的逐漸成熟,實時圖象處理在多媒體、HDTV、圖像通信等領域有著越來越廣泛的應用,圖像壓縮/解壓的IC芯片也已成為多媒體技術的核心,實現這些算法芯片的研究成為信息產業的新熱點.該文基于FPGA設計了JPEG圖像壓縮編解碼芯片,通過改進算法優化結構,在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內在的并行性.在JPEG編碼器設計中,改進了JEONG的DCT變換算法,采用流水線優化算法解決時間并行性問題,提高了DCT/IDCT模塊的運算速度;設計了基于查找表結構的定點乘法器,便于在設計中共享乘法單元,以適應流水線設計的要求;依據Huffman編碼表的規律性,采用并行查找表結構,用較少的存儲單元完成Huffman編解碼的運算,同時也提高了編解碼速度.在JPEG解碼器設計中,根據Huffman碼字本身的特點和JPEG標準,設計了一種Huffman碼字分組結構,基于該結構提出分組Huffman查找表及地址編碼的設計方法,進而完成了新的快速Huffman解碼算法及其模塊設計.整個設計及其各個模塊都在ALTERA公司的EDA工具QUARTUSII平臺上進行了邏輯綜合及功能和時序仿真.綜合和仿真結果表明,基于FPGA的JPEG圖像編解碼芯片消耗很少的FPGA硬件資源,達到了較高的工作頻率,在速度和資源利用率方面均達到了較優的狀態,可滿足實時JPEG圖像編解碼的要求.在邏輯設計的基礎上,該設計可以進一步作硬件仿真和實驗,將源代碼燒錄進FPGA芯片,作為獨立器件或有自主知識產權的JPEG IP模塊,應用于可視電話、手機和會議電視等低成本JPEG編解碼系統的實現.
上傳時間： 2013-05-31
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隨著電信數據傳輸對速率和帶寬的要求變得越來越迫切,原有建成的網絡是基于話音傳輸業務的網絡,已不能適應當前的需求.而建設新的寬帶網絡需要相當大的投資且建設工期長,無法滿足特定客戶對高速數據傳輸的近期需求.反向復用技術是把一個單一的高速數據流在發送端拆散并放在兩個或者多個低速數據鏈路上進行傳輸,在接收端再還原為高速數據流.該文提出一種基于FPGA的多路E1反向復用傳輸芯片的設計方案,使用四個E1構成高速數據的透明傳輸通道,支持E1線路間最大相對延遲64ms,通過鏈路容量調整機制,可以動態添加或刪除某條E1鏈路,實現靈活、高效的利用現有網絡實現視頻、數據等高速數據的傳輸,能夠節省帶寬資源,降低成本,滿足客戶的需求.系統分為發送和接收兩部分.發送電路實現四路E1的成幀操作,數據拆分采用線路循環與幀間插相結合的方法,A路插滿一幀(30時隙)后,轉入B路E1間插數據,依此類推,循環間插所有的數據.接收電路進行HDB3解碼,幀同步定位(子幀同步和復幀同步),線路延遲判斷,FIFO和SDRAM實現多路數據的對齊,最后按照約定的高速數據流的幀格式輸出數據.整個數字電路采用Verilog硬件描述語言設計,通過前仿真和后仿真的驗證.以30萬門的FPGA器件作為硬件實現,經過綜合和布線,特別是寫約束和增量布線手動調整電路的布局,降低關鍵路徑延時,最終滿足設計要求.
上傳時間： 2013-07-16
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隨著數字信號處理技術應用的不斷深入，數字信號處理系統的實現面臨著很多挑戰，其中面臨的四個主要問題是：速度、設計規模、功耗和開發周期。因此許多數字信號處理的實現方法被提出，其中基于FPGA的實現技術就是其中的重要技術之一。 本文以數字信號處理系統的實現為應用背景，著重研究了基于FPGA的數字濾波器實現技術。本文分為兩個主要部分： 第一部分以Xilinx公司的FPGA為例，總結了FPGA設計的基本方法及設計流程，并在此基礎上介紹了一種用于產品快速開發的設計方式—基于SystemGenerator的設計方式，這種設計方式向數字信號處理系統的設計者提供了自上而下的FPGA解決方案。 第二部分系統地研究了基于FPGA的數字濾波器實現技術。該部分首先研究了三種適合于FPGA的FIR濾波器實現方法，直接結構、轉置結構及分布式算法。其次，討論了針對直接結構FIR濾波器的乘法器優化技術，CSD編碼和系數分解，以及針對轉置結構FIR濾波器的乘法器優化技術，簡化加法器圖，并結合實例給出了它們的優化效果。再次，介紹了直接結構FIR濾波器中常用多操作數加法實現方法，二叉樹和Wallace樹，并在Wallace樹的基礎上提出了一種適合于FPGA的1比特多操作數加法結構，這種實現結構在實現采樣字長與系數字長均為l比特的FIR濾波器時，使FPGA的資源利用率得到明顯提高。最后還給出了三種FIR濾波器實現方法在FPGA中應用的優缺點及其適用性，并給出了一個帶通濾波器的設計實例。 論文的研究成果已應用于“北斗一號”導航定位接收機中。
上傳時間： 2013-08-01
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微電子技術的發展，特別是可編程邏輯器件的產生加速了電子設計技術的發展，現代電子設計技術的核心日趨轉向基于計算機的電子設計自動化技術，即EDA技術。EDA技術采用的自頂向下設計流程代替了原有的自下而上設計流程，縮短了集成電路的開發周期，節省了開發費用，促進了集成電路的發展。布局布線是計算機設計自動化的一個重要環節，也是計算機輔助設計的一個重要課題，其性能的好壞直接影響到電子設計自動化技術的可靠性。 本文首先介紹了布局布線前的背景知識，然后對學術上成熟的VPR布局布線工具所采用的算法進行了闡述，分別介紹用于布局的模擬退火算法和布線的A*迭代式迷宮搜索算法，最后重點研究了自動布線算法，并作出了以下改進；根據FPGA布線算法的需要對雙向啟發式搜索算法進行了相應的理論分析及改進；基于VPR實現了網線遞增排序方法，并與網線遞減排序進行了比較；在原有的時序驅動布線啟發式函數中引入了面積約束條件以節約FPGA布線的面積。 通過對測試數據的分析比較，發現：引入雙向啟發式搜索算法能大大增加布線拆線的速度；遞增有序比遞減有序布線減少了運行時間；時序驅動布線算法中引入面積約束后，大大減少了布線面積。
上傳時間： 2013-07-17
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數字信息在有噪聲的信道中傳輸時，受到噪聲的影響，誤碼總是不可避免的。根據香農信息理論，只要使Es/N0足夠大，就可以達到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼，即信道編碼技術，可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同，信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小，實現最佳譯碼與準最佳譯碼更加容易。卷積碼運用廣泛，被ITU選入第三代移動通信系統，作為包括WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA在內的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業務通道中的幀結構，對CDMA2000系統中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進行了分析，并基于MATLAB平臺做了相應的譯碼性能仿真。我們設計了一種可用于CDMA2000通信系統的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設計上具有以下創新之處：(1)采用通用碼表結構，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設計中采用計數器、定時器等器件實現了可變幀長、可變數據速率的數據幀處理方式。(2)結合流水線結構思想，利用四個ACS模塊并行運行，加快數據處理速度；在ACS模塊中，將路徑度量值存貯器的存儲結構進行優化，防止數據讀寫的阻塞，縮短存儲器讀寫時間，使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出，提出了保護處理策略。我們還將設計結果在APEXEP20K30E芯片上進行了硬件實現。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力，可以運行于40MHZ系統時鐘下，內部最高譯碼速度可達625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結構具有很強的通用性和高速性，可以方便地應用于CDMA2000移動通信系統。
上傳時間： 2013-06-24
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