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傳感器芯片

  • 基于FPGA技術(shù)的星載高速復(fù)接器設(shè)計(jì)

    隨著空間科學(xué)任務(wù)的增加,需要處理的空間科學(xué)數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò).高速復(fù)接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能對整個空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲器FIFO進(jìn)行異步速率調(diào)整,應(yīng)用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術(shù),對多個信號源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復(fù)接的方法.設(shè)計(jì)中,用VHDL語言對高速復(fù)接器進(jìn)行行為級建模,為了驗(yàn)證這個模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動作特點(diǎn),對程序輸入信號進(jìn)行仿真,在軟件邏輯仿真取得預(yù)期結(jié)果后,繼續(xù)設(shè)計(jì)硬件電路,設(shè)計(jì)出的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)了將來自兩個不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復(fù)接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時對設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)高速復(fù)接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復(fù)接速率,可應(yīng)用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)接任務(wù).

    標(biāo)簽: FPGA 星載 復(fù)接器

    上傳時間: 2013-07-17

    上傳用戶:wfl_yy

  • (2,1,9)軟判決Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)

    卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法,它具有譯碼效率高、速度快等特點(diǎn),被認(rèn)為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實(shí)現(xiàn)約束長度為9,碼率為1/2,采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念,闡述了Viterbi算法的原理,重點(diǎn)討論了決定Viterbi算法復(fù)雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了采用“串-并”結(jié)合運(yùn)算方式的Viterbi譯碼器,并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下: 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式,對歐氏距離的計(jì)算方法進(jìn)行了簡化,以便于用硬件電路方式實(shí)現(xiàn)。 2.對ACS運(yùn)算單元采用了“串-并”結(jié)合的運(yùn)算方式,和全并行的設(shè)計(jì)相比,在滿足譯碼速度的同時,節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式,簡化了控制模塊的邏輯電路,優(yōu)化了系統(tǒng)的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法,與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比,減少了寄存器的使用,大大降低了功耗和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。 4.本文中設(shè)計(jì)了一個仿真平臺,采用Modelsim仿真器對設(shè)計(jì)進(jìn)行了功能仿真,結(jié)果完全正確。同時提出了一種在被測設(shè)計(jì)內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法,巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果,提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設(shè)計(jì)在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試,最大運(yùn)行時鐘頻率110MHz,最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器IP核進(jìn)行了性能比較,比較結(jié)果證明本文中設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器具有很高的工程實(shí)用價值。

    標(biāo)簽: Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器

    上傳時間: 2013-07-23

    上傳用戶:葉山豪

  • 基于FPGA的DAB信道編碼器輸入接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

    電臺廣播在我們的社會生活中占有重要的地位。隨著我國廣播事業(yè)的發(fā)展,對我國廣播業(yè)開發(fā)技術(shù)、信號的傳輸質(zhì)量和速度提出了更高更新的要求,促使廣播科研人員不斷更新現(xiàn)有技術(shù),以滿足人民群眾日益增長的需求。 本論文主要分析了現(xiàn)行廣播發(fā)射臺的數(shù)字廣播激勵器輸入接口的不足之處,根據(jù)歐洲ETS300799標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了一種激勵器輸入接口的解決方案,這種方案將復(fù)接器送來的ETI(NA,G704)格式的碼流轉(zhuǎn)換成符合ETS300799標(biāo)準(zhǔn)ETI(NI)的標(biāo)準(zhǔn)碼流,并送往后面的信道編碼器。ETI(NA,G704)格式與現(xiàn)行的ETI(NI,G703)格式相比,主要加入了交織和RS糾錯編碼,使得信號抗干擾能力大大加強(qiáng),提高了節(jié)目從演播室到發(fā)射臺的傳輸質(zhì)量,特別是實(shí)時直播節(jié)目要求信號質(zhì)量比較好時具有更大的作用。 本論文利用校驗(yàn)位為奇數(shù)個的RS碼,對可檢不可糾的錯誤發(fā)出報(bào)警信號,通過其它方法替代原有信號,對音質(zhì)影響不大,節(jié)省了糾正這個錯誤的資源和開發(fā)成本。 同時,我們采用FPGA硬件開發(fā)平臺和VHDL硬件描述語言編寫代碼實(shí)現(xiàn)硬件功能,而不采用專用芯片實(shí)現(xiàn)功能,使得修改電路和升級變得異常方便,大大提高了開發(fā)產(chǎn)品的效率,降低了成本。 經(jīng)過軟件仿真和硬件驗(yàn)證,本系統(tǒng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的功能,擴(kuò)展性較好,硬件資源開銷較小,具有實(shí)用價值。

    標(biāo)簽: FPGA DAB 信道 編碼器

    上傳時間: 2013-07-15

    上傳用戶:afeiafei309

  • 基于ARM的手持式RFID讀寫器的研究與實(shí)現(xiàn)

    當(dāng)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),極大促進(jìn)了自動識別技術(shù)的發(fā)展——條形碼、光學(xué)字符識別、磁條(卡)、工C卡、語音識別、視覺識別、RFID等,其中,RFID無疑是最為前沿的自動識別技術(shù),是一種非接觸式的識別技術(shù);同時,隨著另外一項(xiàng)技術(shù)——嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)構(gòu)小巧、性能優(yōu)越、價格便宜、操作簡便的手持式數(shù)據(jù)自動讀寫設(shè)備發(fā)展尤為迅速。具體說來,一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現(xiàn)場,可以供工作人員對現(xiàn)場物品信息進(jìn)行自動收集,而隨著嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,使讀寫器不僅有數(shù)據(jù)采集功能,而且可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以供管理決策。在這其中,操作系統(tǒng)、芯片、總線、接口技術(shù)成為讀寫器的內(nèi)核,嵌入式系統(tǒng)成為技術(shù)的代表。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)(如linux、wirice.net)的出現(xiàn),使得軟件開發(fā)人員在嵌入式系統(tǒng)和普通pc機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用軟件開發(fā)不會感到太大的差別(借助于交叉開發(fā)環(huán)境,即在pc機(jī)上編譯連接,但生成的是目標(biāo)機(jī)代碼)。但是,對于那些應(yīng)用軟件開發(fā)者,往往對某一行業(yè)軟件開發(fā)比較熟悉卻對硬件有些陌生,熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構(gòu)、部件工作原理等)恰恰是構(gòu)建一個嵌入式系統(tǒng)所必須的。因此,構(gòu)建一個性能穩(wěn)定、持續(xù)工作時間長、完善數(shù)據(jù)接口、方便讀寫器接口的手持式設(shè)備成為了當(dāng)今一個比較熱門的技術(shù)領(lǐng)域。本項(xiàng)目就是根據(jù)以上事實(shí),先分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,再根據(jù)項(xiàng)目需求、生產(chǎn)成本以及RFID應(yīng)用開發(fā)者的要求,決定采用以ARM920T為內(nèi)核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統(tǒng),設(shè)計(jì)開發(fā)了供RFID應(yīng)用軟件開發(fā)者使用的手持式RFID讀寫器。針對手持式設(shè)備的特點(diǎn)和實(shí)際要求,對讀寫器軟硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了規(guī)劃,完成了時鐘電路、nand flash存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設(shè)計(jì),并開發(fā)了讀寫器的二次發(fā)API;在wince.net平臺下,利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì),最后對整個系統(tǒng)進(jìn)行了測試。

    標(biāo)簽: RFID ARM 手持式 讀寫器

    上傳時間: 2013-06-21

    上傳用戶:yatouzi118

  • 基于ARM和GPRS技術(shù)的第二代身份證無線手持閱讀器的研究

    按照公安部規(guī)定,我國從 2004 年開始換發(fā)第二代居民身份證,預(yù)計(jì)到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發(fā)工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區(qū)別在于:它的內(nèi)部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片,該芯片內(nèi)存儲有姓名、性別等9項(xiàng)信息。本課題設(shè)計(jì)出一款基于 ARM 和 GPRS 技術(shù)的第二代身份證無線手持閱讀器,該閱讀器能讀出第二代身份證內(nèi) IC 卡信息,并可通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)將信息進(jìn)行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設(shè)計(jì)為主線,論述的主要內(nèi)容如下: 1.介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發(fā),必然帶來各行業(yè)對閱讀器的大量需求,而現(xiàn)有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2.介紹了相關(guān)概念及技術(shù),包括:無線射頻識別技術(shù)、ISO/IEC14443 協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)、ARM、GPRS技術(shù)等。 3.詳細(xì)介紹了該閱讀器的硬件設(shè)計(jì)方法,并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設(shè)計(jì)方法,同時也簡單介紹了硬件的焊接和調(diào)試過程。 4.詳細(xì)介紹了該閱讀器的軟件設(shè)計(jì)方法,包括:讀卡模塊驅(qū)動程序、GPRS 模塊驅(qū)動程序、人機(jī)對話模塊驅(qū)動程序、I/O 口驅(qū)動程序的流程圖和部分代碼。 5.為使該閱讀器安全可靠地運(yùn)行,對閱讀器進(jìn)行了各種功能測試,包括:讀卡功能、GPRS 數(shù)據(jù)傳輸功能、人機(jī)接口功能。 通過功能測試,該閱讀器能準(zhǔn)確讀取第二代身份證內(nèi)信息并通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)成功將信息發(fā)送出去。該閱讀器與市面上現(xiàn)有的閱讀器相比,具有可脫機(jī)操作、無線傳輸、小巧靈便的優(yōu)點(diǎn)。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)方法,可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中,因此本閱讀器具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

    標(biāo)簽: GPRS ARM 身份證 無線

    上傳時間: 2013-06-10

    上傳用戶:爺?shù)臍赓|(zhì)

  • 基于ARM控制的新型零電壓零電流全橋DCDC變換器的研制

    軟開關(guān)技術(shù)是電力電子裝置向高頻化、高功率密度化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),已成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。微處理器的出現(xiàn)促進(jìn)了電力電子變換器的控制技術(shù)從傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制,數(shù)字控制技術(shù)可使控制電路大為簡化,并能提高系統(tǒng)的抗干擾能力、控制靈活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一種利用耦合輸出電感的新型次級箝位ZVZCS PWM DC/DC變換器,其反饋控制采用數(shù)字化方式。 論文分析了該新型變換器的工作原理,推導(dǎo)了變換器各種狀態(tài)時的參數(shù)計(jì)算方程;設(shè)計(jì)了以ARW芯片LPC2210為核心的數(shù)字化反饋控制系統(tǒng),通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PWM移相控制信號的輸出;運(yùn)用Pspice9.2軟件成功地對變換器進(jìn)行了仿真,分析了各參數(shù)對變換器性能的影響,并得出了變換器的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù);最后研制出基于該新型拓?fù)浜蛿?shù)字化控制策略的1千瓦移相控制零電壓零電流軟開關(guān)電源,給出了其主電路、控制電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路及高頻變壓器等的設(shè)計(jì)過程,并在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上測量出了實(shí)際運(yùn)行時的波形。 理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該變換器拓?fù)淠軐?shí)現(xiàn)超前橋臂的零電壓開關(guān),滯后橋臂的零電流開關(guān);采用ARM微控制器進(jìn)行數(shù)字控制,較傳統(tǒng)的純模擬控制實(shí)時反應(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好、外圍電路更簡單、設(shè)計(jì)更靈活等,為實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)字電源創(chuàng)造了基礎(chǔ),具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價值。

    標(biāo)簽: DCDC ARM 控制 全橋

    上傳時間: 2013-08-03

    上傳用戶:cc1

  • 基于JTAG口的ARM編程器研究與開發(fā)

    ARM微處理器的應(yīng)用已經(jīng)遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場,占領(lǐng)了32位RISC微處理器75%以上的市場份額。 本文設(shè)計(jì)的基于JTAG接口的ARM編程器,以ARM微處理器作為CPU,利用其JTAG接口對Flash在線編程的技術(shù),給以ARM為內(nèi)核的應(yīng)用板(數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺)進(jìn)行快速軟件升級。在分析相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件和軟件。 首先詳細(xì)分析了JTAG技術(shù)、USB技術(shù)和Modem通信原理。編程器以USB口和RS-232口作為通信接口,以JTAG接口作為調(diào)試接口和編程接口。 其次,在分析編程器需求的基礎(chǔ)上,給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,選擇了主要的部件。系統(tǒng)硬件的核心部件采用了Philips LPC2144ARM芯片,擴(kuò)展了JTAG接口、USB接口、Modem接口,同時又構(gòu)造出了一個JTAG接口。該芯片具有SPI總線,采用與SPI兼容的外部Flash作為存儲器。編程器軟件在ADS集成開發(fā)環(huán)境下開發(fā)調(diào)試。 最后,對編程器技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的不足作了分析和編程器設(shè)計(jì)的不完善之處作了總結(jié),并對編程器的發(fā)展趨勢作了探討和展望。

    標(biāo)簽: JTAG ARM 編程器

    上傳時間: 2013-06-16

    上傳用戶:mylinden

  • 基于DSPFPGA的H264AVC實(shí)時編碼器

    H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn),采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù),以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實(shí)現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實(shí)時編碼器為目標(biāo),作者負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì),軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評估,算法特點(diǎn)的分析,同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性,可擴(kuò)展性,本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器,而FPGA作為協(xié)處理器,針對編碼器中最復(fù)雜耗時的模塊一運(yùn)動估計(jì)模塊,設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件加速引擎,以提供編碼器所需要的實(shí)時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動補(bǔ)償混合編碼方案,其中一個主要的不同在于幀間預(yù)測采用了可變塊尺寸的運(yùn)動估計(jì),同時運(yùn)動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用,以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測,可以改善運(yùn)動補(bǔ)償精度,提高圖像質(zhì)量和編碼效率,但同時也大大增加了編碼器的復(fù)雜度,因此需要設(shè)計(jì)專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運(yùn)動估計(jì)基于FPGA的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),包括整像素搜索,像素插值,亞像素(1/2,1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計(jì)中,將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合,提供高性能的并行計(jì)算能力,同時,采用合理的存儲器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量,滿足運(yùn)算的帶寬要求,并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后,在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺,完成了對整個設(shè)計(jì)的RTL級的仿真驗(yàn)證,并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進(jìn)行優(yōu)化,從而使工作頻率最終達(dá)到134MHz,分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實(shí)時性要求。

    標(biāo)簽: DSPFPGA H264 264 AVC

    上傳時間: 2013-07-24

    上傳用戶:sn2080395

  • 基于DVD應(yīng)用的RS編譯碼器的研究

    糾錯碼技術(shù)是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強(qiáng)的糾錯能力,既能糾正隨機(jī)錯誤,也能糾正突發(fā)錯誤,在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 DVD是一種高容量的存儲媒質(zhì)。DVD技術(shù)的應(yīng)用很廣泛,在數(shù)字技術(shù)中占有重要地位。DVD系統(tǒng)中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC:Reed-Solomon ProductCode)進(jìn)行糾錯,RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發(fā)階段具有安全、方便、可隨時修改設(shè)計(jì)等不可替代的優(yōu)點(diǎn),在電子系統(tǒng)中采用FPGA可以極大的提升硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性,可靠性,同時提高硬件開發(fā)的速度和降低系統(tǒng)的成本。FPGA的固有優(yōu)點(diǎn)使其得到越來越廣泛的應(yīng)用,F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)技術(shù)也被越來越多的設(shè)計(jì)人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法,提出RS編碼器實(shí)現(xiàn)方案,詳細(xì)分析了譯碼器的ME算法和改進(jìn)BM算法的實(shí)現(xiàn),針對ME算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的糾刪糾錯RS譯碼器實(shí)現(xiàn)方案,在譯碼器復(fù)雜度和延時上作了折衷,降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了最高工作頻率,利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進(jìn)行優(yōu)化。這些技術(shù)的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率,節(jié)省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)了RS(208,192)編譯碼器。

    標(biāo)簽: DVD RS編譯碼

    上傳時間: 2013-07-20

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  • 基于FPGA的高頻數(shù)字DCDC變換器研究

    在傳統(tǒng)的電力電子電路中,DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比,有著顯著的優(yōu)點(diǎn),數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略,同時大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性,并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動領(lǐng)域,DC/DC變換器由于其開關(guān)頻率較高,一般其外圍功能由DSP或微處理器完成,而控制的核心,如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn),近年來在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計(jì)及仿真,采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手,根據(jù)它的物理特性,研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源,提出并分析了混雜模型設(shè)計(jì)方案,然后進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型,并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)算精度與溢出問題,影響了仿真的精度。為了克服這些不足,作者采用了定點(diǎn)仿真方法,得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分,數(shù)字控制器一般由三個主要功能模塊組成:模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation:DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器,闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題,特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低,影響控制精度,甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象,對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法,該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下,采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計(jì)了兩種數(shù)字補(bǔ)償器,并進(jìn)行了分析比較,選擇了合適的補(bǔ)償算法,達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計(jì)完成后,作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真,驗(yàn)證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計(jì),采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率,開關(guān)頻率達(dá)到1MHz,得到了滿意的系統(tǒng)性能,論文最后給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

    標(biāo)簽: FPGA DCDC 高頻 數(shù)字

    上傳時間: 2013-07-23

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