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仿真和設計

  • 基于LabVIEW和SOPC的智能型函數(shù)發(fā)生器的研究與設計.rar

    函數(shù)發(fā)生器又名任意波形發(fā)生器,是一種常用的信號源,廣泛應用于通信、雷達、導航等現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域。信號發(fā)生器的核心技術(shù)是頻率合成技術(shù),主要方法有:直接模擬頻率合成、鎖相環(huán)頻率合成(PLL)、直接數(shù)字合成技術(shù)(DDS)。DDS是開環(huán)系統(tǒng),無反饋環(huán)節(jié),輸出響應速度快,頻率穩(wěn)定度高。因此直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是目前頻率合成的主要技術(shù)之一,其輸出信號具有相對較大的帶寬、快速的相位捷變、極高的相位分辨率和相位連續(xù)等優(yōu)點。本文的主要工作是采用SOPC結(jié)合虛擬儀器技術(shù),進行DDS智能函數(shù)發(fā)生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術(shù)的基本理論,簡要闡述了儀器驅(qū)動程序、VISA等相關(guān)技術(shù)。對SOPC技術(shù)進行了深入的研究:SOPC技術(shù)是基于可編程邏輯器件的可重構(gòu)片上系統(tǒng),它作為SOC和CPLD/FPGA相結(jié)合的一項綜合技術(shù),結(jié)合了兩者的優(yōu)點,集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環(huán)、存儲器、I/O接口及可編程邏輯,可以靈活高效地解決SOC方案,而且設計周期短,設計成本低,非常適合本設計的應用。本文還對基于DDS原理的設計方案進行了分析,介紹了DDS的基本理論以及數(shù)學綜合,在研究DDS原理的基礎(chǔ)上,利用SOPC技術(shù),在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了整個函數(shù)發(fā)生器的硬件集成。 本文就函數(shù)發(fā)生器的設計制定了整體方案,對軟硬件設計原理及實現(xiàn)方法進行了具體的介紹,包括整個系統(tǒng)的硬件電路,SOPC片上系統(tǒng)和PC端軟件的設計。在設計中,LabVIEW波形編輯軟件和函數(shù)發(fā)生器二者采用異步串口進行通信。利用LabVIEW的強大功能,把波形的編輯,系統(tǒng)的設置放到計算機上完 成,具有人機界面友好、系統(tǒng)升級方便、節(jié)約硬件成本等諸多優(yōu)勢。同時充分利用了FPGA內(nèi)部大量的邏輯資源,將DDS模塊和微處理器模塊集成到一個單片F(xiàn)PGA上,改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計思路。通過對系統(tǒng)仿真和實際測試,結(jié)果表明該智能型函數(shù)發(fā)生器不僅能產(chǎn)生理想的輸出信號,還具有集成度高、穩(wěn)定性好和擴展性強等優(yōu)點。關(guān)鍵詞:智能型函數(shù)發(fā)生器,虛擬儀器,可編程片上系統(tǒng),直接數(shù)字合成技術(shù),NiosⅡ處理器。

    標簽: LabVIEW SOPC 智能型

    上傳時間: 2013-07-09

    上傳用戶:zw380105939

  • 視頻圖像采集和預處理系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn).rar

    本文研究的視頻處理系統(tǒng)是上海市科委技術(shù)攻關(guān)基金項目“計算機視覺及其芯片化實現(xiàn)”的一部分,主要完成計算機視覺系統(tǒng)的一些基本工作,即視頻圖像的采集、預處理和顯示等。 視頻圖像采集和預處理系統(tǒng)以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件,結(jié)合視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和VGA顯示器,完成視頻圖像的實時采集、預處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道,是構(gòu)成計算機視覺系統(tǒng)必不可少的一部分;圖像預處理則是計算機視覺系統(tǒng)進行高層處理的基礎(chǔ),優(yōu)秀的預處理算法能有效改善圖像質(zhì)量,提高系統(tǒng)分析判斷的準確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預處理系統(tǒng)整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上,圍繞以下四個方面展開了工作: 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設計方案用于實現(xiàn)YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉(zhuǎn)換; 2.針對采集的視頻圖像,根據(jù)VGA顯示的要求,給出了一種實現(xiàn)圖像去隔行的方案; 3.分析了一系列圖像濾波的預處理算法,如均值濾波、中值濾波和自適應濾波等,在比較和總結(jié)各算法特點的基礎(chǔ)上,提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法:混合自適應濾波法; 4.根據(jù)算法特點設計了多種采用FPGA實現(xiàn)的圖像濾波算法,并對硬件算法進行RTL級的功能仿真和驗證,還給出了各種濾波算法的實驗結(jié)果,在此基礎(chǔ)上對各種算法的效果進行直觀的比較。 文中,預處理算法的實現(xiàn)充分利用了FPGA的片內(nèi)資源,體現(xiàn)了FPGA在圖像處理方面的特點及優(yōu)勢。同時,視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現(xiàn),從而簡化了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。視頻采集和預處理系統(tǒng)在FPGA上的成功實現(xiàn)為“計算機視覺及其芯片化實現(xiàn)”奠定了必要的基礎(chǔ)、提供了一定理論依據(jù)。

    標簽: FPGA 視頻圖像

    上傳時間: 2013-07-26

    上傳用戶:alia

  • 基于DSP和FPGA的機器人運動控制系統(tǒng)的研究.rar

    近年來,基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)己成為新一代運動控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強,而且具有開放性、實時性、可靠性的特點,因此在機器人運動控制領(lǐng)域具有重要的應用價值。 論文從步行康復訓練器的設計與制作出發(fā),主要進行機器人的運動控制系統(tǒng)設計和研究。文章首先提出了多種運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點,選定以DSP和FPGA為核心進行運動控制系統(tǒng)平臺的設計。 論文詳細研究了以DSP和FPGA為核心實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的軟、硬件設計,利用DSP實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與相關(guān)功能模塊,利用FPGA實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號處理電路,并對以上電路系統(tǒng)進行了功能仿真和時序仿真。 結(jié)果表明,基于DSP和FPGA為核心的運動控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了設計功能要求,同時提高了機器人運動控制系統(tǒng)的開放性、實時性和可靠性,并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。

    標簽: FPGA DSP 機器人

    上傳時間: 2013-05-29

    上傳用戶:dajin

  • 基于模糊CMAC的PMSM位置伺服系統(tǒng)的分析和研究

    在交流伺服系統(tǒng)中,永磁同步電動機(PMSM)作為執(zhí)行元件具有高效、節(jié)能、便于維修的特點,廣泛應用于數(shù)控機床的進給伺服單元及機器人等需精確定位的裝置中.由于PMSM驅(qū)動系統(tǒng)受電機參數(shù)變化、外部負載擾動、對象未建模和非線性動態(tài)特性等不確定性的影響,因此,采用并發(fā)展先進的控制技術(shù),不斷改善與提高位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)響應特性及對系統(tǒng)參數(shù)變化的自適應性和抗干擾性是一個必然趨勢.該文對PMSM的控制機理和特性作了較為深入的分析;建立了PMSM的數(shù)學模型,并采用了id=0的矢量控制策略;對控制系統(tǒng)組成及控制方式作了分析和比較,在此基礎(chǔ)上建立了電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的三閉環(huán)控制系統(tǒng),對作為反饋主回路的位置環(huán)采用了模糊CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法,該方法兼具模糊控制器的快速性和神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習能力;構(gòu)建了針對PMSM位置伺服系統(tǒng)的模糊CMAC控制器結(jié)構(gòu)及其相應的算法;利用先進的計算機仿真工具(Matlab下的Simulink)對所提出的控制策略進行了數(shù)字仿真和分析;仿真和實驗結(jié)果表明本文所提出的控制策略對PMSM位置伺服系統(tǒng)進行控制具有良好的魯棒性能和快速性.該文首次提出將兼具快速性和自學習能力的模糊CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡控制器應用于PMSM位置伺服系統(tǒng)中,可以說該文為發(fā)展高性能PMSM位置伺服系統(tǒng)提供了充分的技術(shù)資料,也為今后進一步提高其性能提出了新的思路和方法.

    標簽: CMAC PMSM 模糊 位置伺服系統(tǒng)

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:qw12

  • modelsim仿真學習

    學習使用modelsim,為自己的設計做前仿真和后仿真。是自己的設計更加的方便

    標簽: modelsim 仿真

    上傳時間: 2013-06-27

    上傳用戶:1406054127

  • ChenMobius數(shù)字通信系統(tǒng)的MATLAB仿真及FPGA實現(xiàn)

    自上個世紀九十年代以來,我國著名學者、現(xiàn)中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題,例如費米體系逆問題、信號處理等,開創(chuàng)了應用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法,其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖,奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數(shù)的逆變換運算,得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號的各種常用波形的信號展開;并求得了與各種常用波形信號函數(shù)族相正交的函數(shù)族,以用于各展開系數(shù)的計算與信息的解調(diào);而后把它們應用到通信系統(tǒng)中,提出了一種新的通信系統(tǒng),即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。 在新型通信系統(tǒng)中,把這種正交函數(shù)族應用于系統(tǒng)的相干調(diào)制解調(diào)中,取代傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)所采用的三角正交函數(shù)族。正是這種正交函數(shù)族使得通信系統(tǒng)的傳輸性能大大提高,保密性加強,而且正交函數(shù)族產(chǎn)生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現(xiàn)兩個方面對Chen-Mobius通信系統(tǒng)進行了驗證。首先,利用MATLAB軟件構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng),通過計算機編程,對Chen-Mobius單路、四路和八路的數(shù)字通信系統(tǒng)進行仿真分析,對該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算,并繪出了信噪比-錯誤概率曲線;其次,在QuartusⅡ軟件平臺上,利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng),對該系統(tǒng)進行了仿真,包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等;再次,在QuartusⅡ軟件仿真的基礎(chǔ)上,在Altera公司的Stratix GX芯片上,實現(xiàn)了硬件的編程和下載,從而完成了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn);最后,從MATLAB軟件仿真和硬件實現(xiàn)的結(jié)果出發(fā),通過分析系統(tǒng)的性能,簡單展望了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的信噪比-錯誤概率曲線,從理論上驗證了該系統(tǒng)的強的抗干擾能力;利用FPGA完成了系統(tǒng)的硬件實現(xiàn),從實際上驗證了該系統(tǒng)的可實現(xiàn)性。從兩方面都可以說明,Chen-Mobius通信系統(tǒng)雖然只是一個新的起點,但它卻預示著光明的應用前景。

    標簽: ChenMobius MATLAB FPGA 數(shù)字通信系統(tǒng)

    上傳時間: 2013-05-19

    上傳用戶:sa123456

  • DVBH發(fā)射端信道內(nèi)碼和調(diào)制部分的FPGA設計和實現(xiàn)

    數(shù)字電視技術(shù)和超大規(guī)模深亞微米的系統(tǒng)級芯片設計技術(shù)是當前信息產(chǎn)業(yè)中最受關(guān)注的兩個方向。它們的交叉就是數(shù)字電視應用中的一系列系統(tǒng)級芯片和超深亞微米專用集成電路。其中信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號處理前向糾錯編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù),成為設計和開發(fā)整個數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。數(shù)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(shù)競爭的焦點,本文正是從這個交叉點上出發(fā)對DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)標準中所涉及的信道編碼和調(diào)制部分進行了研究,重點分析了信道內(nèi)編碼部分的硬件優(yōu)化實現(xiàn)。本項目完成了DVB-H傳輸系統(tǒng)信道編碼的FPGA硬件設計和實現(xiàn),系統(tǒng)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(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴蔇MB-T(Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting)中的關(guān)鍵技術(shù)做了研究,與DVB標準中的相關(guān)技術(shù)做了對比。 本文首先對DVB.H以及COFDM的相關(guān)理論進行介紹和研究。然后針對DVB-H信道編碼調(diào)制器中的部分核心算法的FPGA設計和實現(xiàn)進行了詳細的研究工作,包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的部分設計等。相應地對DVB-H信道解碼解調(diào)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(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴蔇MB-T外接收機中頻域和時域解交織模塊的FPGA設計實現(xiàn)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(tǒng)框架,劃分模塊。 (2)對所負責的模塊,包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的算法進行研究并加以優(yōu)化,建立軟件仿真模型,進行FPGA設計,仿真和實現(xiàn)。

    標簽: DVBH FPGA 發(fā)射端 信道

    上傳時間: 2013-06-10

    上傳用戶:rockjablew

  • JPEG2000基于位平面掃描的上下文編碼的研究和FPGA實現(xiàn)

    JPEG2000是新一代的靜態(tài)圖像壓縮標準,它相比JPEG有很多新的特性,如漸進傳輸和感興趣區(qū)域編碼等,因而它具有廣闊的應用前景,特別是在數(shù)碼相機、PDA等便攜式設備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優(yōu)化截斷點的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法,其計算復雜度遠遠高于JPEG,完全采用軟件方案實現(xiàn)將會占用大量的處理器時間和內(nèi)存開銷,而且速度較慢,實時處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產(chǎn)品、消費類電子產(chǎn)品中的應用,打開巨大的潛在市場,研究硬件實現(xiàn)的算法實時處理方案具有重要的應用價值。 EBCOT算法是一個兩層的編碼引擎,其中的上下文編碼的運算量約占到總運算量的50%,是提高編碼速度的關(guān)鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運算,沒有復雜的數(shù)學運算,但邏輯控制流程復雜繁瑣,對存儲器訪問頻繁,采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實現(xiàn)該算法,未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片,以電路邏輯的方式來實現(xiàn)該算法并進行優(yōu)化,在研究和分析了上下文編碼算法運算特點的基礎(chǔ)上,設計了列判斷和交錯存儲相結(jié)合的硬件實現(xiàn)方案,并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級描述了相應的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后,所獲得的上下文編碼模塊最大時鐘頻率為101MHz,且能在130ms內(nèi)完成對一幅512×512灰度圖像的編碼,性能比Jasper軟件中的實現(xiàn)方案提高了75%。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸?shù)哪芰Γa流組織是獲得漸進傳輸特性的技術(shù)關(guān)鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數(shù)據(jù)包的先后順序來實現(xiàn)漸進傳輸?shù)哪康摹1疚膶PEG2000中實現(xiàn)漸進傳輸?shù)臋C制進行了分析,并研究了碼流組織的算法實現(xiàn)。 為了對JPEG2000算法實現(xiàn)進行驗證,本文設計了基于FPGA和ARM的驗證實驗平臺,其中FPGA主要完成算法中運算量較大的小波變換、上下文編碼和算術(shù)編碼,而ARM處理器則完成碼流組織、數(shù)據(jù)打包以及和PC機的通信。本文在該平臺上對所設計的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設計進行了驗證,實驗結(jié)果表明本文設計的算法模塊功能正確,并在一定程度上提高了編碼速度。

    標簽: JPEG 2000 FPGA 編碼

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:獨孤求源

  • 基于DSP和FPGA的機器人運動控制系統(tǒng)的研究

    近年來,基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)己成為新一代運動控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強,而且具有開放性、實時性、可靠性的特點,因此在機器人運動控制領(lǐng)域具有重要的應用價值。 論文從步行康復訓練器的設計與制作出發(fā),主要進行機器人的運動控制系統(tǒng)設計和研究。文章首先提出了多種運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點,選定以DSP和FPGA為核心進行運動控制系統(tǒng)平臺的設計。 論文詳細研究了以DSP和FPGA為核心實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的軟、硬件設計,利用DSP實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與相關(guān)功能模塊,利用FPGA實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號處理電路,并對以上電路系統(tǒng)進行了功能仿真和時序仿真。 結(jié)果表明,基于DSP和FPGA為核心的運動控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了設計功能要求,同時提高了機器人運動控制系統(tǒng)的開放性、實時性和可靠性,并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。

    標簽: FPGA DSP 機器人 運動控制系統(tǒng)

    上傳時間: 2013-06-22

    上傳用戶:debuchangshi

  • 圖像壓縮和AES加密算法的實現(xiàn)

    本文對基于FPGA的CCSDS圖像壓縮和AES加密算法的實現(xiàn)進行了研究。主要完成的工作有: (1)深入研究CCSDS圖像壓縮算法,并根據(jù)其編碼方案,設計并實現(xiàn)了相應的編解碼器。從算法性能和硬件實現(xiàn)復雜度兩個方面,將該算法與具有類似算法結(jié)構(gòu)的JPEG2000和SPIHT圖像壓縮算法作比較分析; (2)利用硬件描述語言VerilogHDL實現(xiàn)CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法; (3)優(yōu)化算法復雜度較大的功能模塊,如小波變換模塊等。使用雙端口內(nèi)存模塊增加數(shù)據(jù)讀寫速度,利用DSP塊處理核心運算單元,從而很大程度上提高了模塊的運行速度,并降低了芯片的使用面積; (4)設計并實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊級流水線,在幾乎不增加占用芯片面積的情況下,提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量; (5)在QuartusⅡ和ModelSim仿真環(huán)境下對該系統(tǒng)進行模塊級和系統(tǒng)級的功能仿真、時序仿真和驗證。在硬件系統(tǒng)測試階段,設計并實現(xiàn)FPGA與PC機的串口通信模塊,提高了系統(tǒng)驗證的工作效率。

    標簽: AES 圖像壓縮 加密算法

    上傳時間: 2013-05-19

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