本文設計和實現了基于FPGA的數字下變頻器DDC,用于寬帶數字中頻軟件無線電接收機中。采用自上向下的模塊化設計方法,將DDC的功能劃分為基本單元,實現這些功能模塊并組成模塊庫。在具體應用時,優化配置各個模塊來滿足具體無線通信系統性能的要求。這樣做比傳統ASIC數字下變頻器具有更好的可編程性和靈活性,從而滿足不同的工程設計需求。 首先闡述了軟件無線電中關鍵的數字信號處理技術,包括中頻處理中的下變頻技術、抽取技術以及帶通采樣技術。利用MATLAB的Simulink完成了對系統的設計與仿真,驗證了設計的正確性。之后用QuartusII進行了基于FPGA抽取濾波器和NCO等關鍵模塊的設計,編譯后進行了時序仿真,最后在PCB板上實現了實際電路并應用于工程項目中。
上傳時間: 2013-08-05
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FPGA作為近年來集成電路發展中最快的分支之一,有關它的研究和應用得到了迅速的發展。傳統的FPGA采用靜態配置的方法,所以在它的應用生命周期中,它的功能就不能夠再改變,除非重新配置。動態重配置系統在系統工作的過程中改變FPGA的結構,包括全局重配置和局部重配置。其中的局部動態重配置系統有著ASIC以及靜態配置FPGA無法比擬的優勢。而隨著支持局部位流配置以及動態配置的商用FPGA的推出,使對局部動態重配置系統和應用的研究有了最基本的硬件支撐條件。而Internet作為無比強大的網絡已經滲入到各種應用領域之中。 本文首先提出了一個完整的基于Internet的FPGA局部動態可重配置系統的方案。然后針對方案的各個組成部分,分別進行了描述。首先是介紹了FPGA的基本概況,包括它的發展歷史、結構、應用領域、發展趨勢等。然后介紹了對一個包含局部動態重配置模塊的FPGA系統的設計過程,包括重配置模塊的定義、設計的流程、局部位流的產生等。接下來對.FPGA的配置方法以及配置解決方案進行描述,包括幾種可選擇的配置模式,其中有一些適用于靜態配置,另外一些可以用于動態局部配置,.以及作為一個系統的配置解決方案。最后系統要求從Internet服務器上下載重配置模塊的位流并且完成對FPGA的配置,根據這個要求,我們設計了相應的嵌入式解決方案,包括如何設計一個基于VxWorks的嵌入式應用軟件實現FTP功能,并說明如何通過JTAGG或者ICAP接口由嵌入式CPU完成對FPGA的局部配置。
上傳時間: 2013-04-24
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傳統的數控系統采用的大多是專用的封閉式結構,它能提供給用戶的選擇有限,用戶無法對現有數控設備的功能進行修改以滿足自己的特殊要求;各種廠商提供給用戶的操作方式各不相同,用戶在培訓人員、設備維護等方面要投入大量的時間和資金。這些問題嚴重阻礙了CNC制造商、系統集成者和用戶采用快速而有創造性的方法解決當今制造環境中數控加工和系統集成中的問題。隨著電子技術和計算機技術的高速發展,數控技術正朝向柔性化、智能化和網絡化的方向發展。針對數控系統已存在的問題和未來發展的趨勢,本文致力于建立一個適合現場加工特征的開放結構數控平臺,使系統具備軟硬件可重構的柔性特征,同時把監控診斷和網絡模塊融入數控系統的框架體系之內,滿足智能化和網絡化的要求。 本文在深入研究嵌入式系統技術的基礎上,引入可重構的設計方法,選擇具體的硬件平臺和軟件平臺進行嵌入式可重構數控系統平臺的研發。硬件結構以MOTOROLA的高性能32位嵌入式處理器MC68F375和ALTERA的現場可編程門陣列(FPGA)芯片為核心,配以系統所需的外圍模塊;軟件系統以性能卓越的VxWorks嵌入式實時操作系統為核心,開發所需要的應用軟件,將VxWorks嵌入式實時操作系統擴展為一個完整、實用的嵌入式數控系統。該系統不僅具有可靠性高、穩定性好、功能強的優點,而且具有良好的可移植性和軟硬件可裁減性,便于根據實際需求進行功能的擴展和重構。 本論文的主要研究工作如下: (1)深入研究了以高性能微處理器MC68F375為核心的主控制板的硬件電路設計,以及存儲、采集、通訊和網絡等模塊的設計。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重構設計方法,設計出基于FPGA的電機運動控制、機床IO控制、鍵盤陣列和液晶顯示控制等接口模塊電路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式實時操作系統在硬件平臺上的移植和任務調度原理,合理分配控制系統的管理任務,開發系統的底層驅動程序和應用程序。 最后,本文總結了系統的開發工作,并對嵌入式可重構數控系統的進一步研究提出了自己的一些想法,以指引后續研究工作。
上傳時間: 2013-04-24
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安規方面 X電容與Y電容的設計與計算方法
上傳時間: 2013-05-31
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本文以VB 為主體開發語言,實現了參數化設計凸輪和凸輪輪廓設計過程的動畫仿真,既提高了凸輪設計效率,又益于計算機輔助教學。
上傳時間: 2013-06-13
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stm8 spi使用說明,講述stm8系列單片機的SPI通信配置及操作流程-stm8 spi instructions for use, about stm8 MCU SPI communication configuration and operational procedures
上傳時間: 2013-07-16
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軟件無線電技術作為一種新的通信技術,其基本思想是構造一個通用硬件平臺,使寬帶A/D,D/A盡量靠近天線,在數字域完成信號處理,通過選用不同軟件模塊即可實現不同的通信功能,這樣大大縮短了電臺的研發周期。該技術在通信(尤其是在移動通信)領域有著迫切的需求和廣闊的應用前景。 本文闡述了軟件無線電的基礎理論,對信號采樣理論、多速率信號處理技術、高效數字濾波器、數字正交變換理論進行了分析和研究。從目前器件發展水平和實驗研究條件出發,設計了一個基于FPGA的軟件無線電通信平臺。設計采用了中頻數字化處理的硬件平臺結構,選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號處理和總體控制配置的核心,并結合專用通信芯片,數字上變頻器AD9856和數字下變頻器AD6654來實現該平臺。采用VHDL和Verilog HDL語言對時分復用模塊、信道編解碼模塊、調制解調模塊等進行了模塊化設計,并對電路板設計過程中系統的配置和控制、無源濾波器設計、阻抗匹配電路設計等問題進行了詳細的討論,最后對印制電路板進行測試和調試,獲得了預期的效果。 本文給出的設計方案,大大簡化了數字通信系統的硬件設備,具有較強的通用性和靈活性,通過修改系統參數和配置程序,即可適應不同的通信模式和信道狀況,充分體現了軟件無線電的優勢。該平臺不僅僅能應用在通信設備上,在許多系統驗證平臺、測試設備中均可應用,頗具實用價值。
上傳時間: 2013-07-21
上傳用戶:淺言微笑
隨著多媒體技術發展,數字圖像處理已經成為眾多應用系統的核心和基礎。圖像處理作為一種重要的現代技術,已經廣泛應用于軍事指揮、大視場展覽、跟蹤雷達、電視會議、導航等眾多領域。因而,實現高分辨率高幀率圖像實時處理的技術不僅具有廣泛的應用前景,而且對相關領域的發展也具有深遠意義。 大視場可視化系統由于屏幕尺寸很大,只有在特制的曲面屏幕上才能使細節得到充分地展現。為了在曲面屏幕上正確的顯示圖像,需要在投影前實時地對圖像進行幾何校正和邊緣融合。而現場可編程門陣列(FPGA)則是用硬件處理實時圖像數據的理想選擇,基于FPGA的圖像處理技術是世界范圍內廣泛關注的研究領域。 本課題的主要工作就是設計一個以FPGA為核心的硬件系統,該系統可對高分辨率高刷新率(1024*768@60Hz)的視頻圖像實時地進行幾何校正和邊緣融合。 論文首先介紹了圖像處理的幾何原理,然后提出了基于FPGA的大視場實時圖像融合處理系統的設計方案和模塊功能劃分。系統分為算法與軟件設計,硬件電路設計和FPGA邏輯設計三個大的部分。本論文主要負責FPGA的邏輯設計。圍繞FPGA的邏輯設計,論文先介紹了系統涉及的關鍵技術,以及使用Verilog語言進行邏輯設計的基本原則。 論文重點對FPGA內部模塊設計進行了詳細的闡述。仲裁與控制模塊是頂模塊的主體部分,主要實現系統狀態機和時序控制;參數表模塊主要實現SDRAM存儲器的控制器接口,用于圖像處理時讀取參數信息。圖像處理模塊是整個系統的核心,通過調用FPGA內嵌的XtremeDSP模塊,高速地完成對圖像數據的乘累加運算。最后論文提出并實現了一種基于PicoBlaze核的12C總線接口用于配置FPGA外圍芯片。 經過對寄存器傳輸級VerilogHDL代碼的綜合和仿真,結果表明,本文所設計的系統可以應用在大視場可視化系統中完成對高分辨率高幀率圖像的實時處理。
上傳時間: 2013-05-19
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隨著電子技術和計算機技術的飛速發展,視頻圖像處理技術近年來得到極大的重視和長足的發展,其應用范圍主要包括數字廣播、消費類電子、視頻監控、醫學成像及文檔影像處理等領域。當前視頻圖像處理主要問題是當處理的數據量很大時,處理速度慢,執行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗證的靈活性低。 本論文首先根據視頻信號的處理過程和典型視頻圖像處理系統的構成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統總體框圖;其次選擇視頻轉換芯片SAA7113,完成視頻圖像采集模塊的設計,主要分三步完成:1)配置視頻轉換芯片的工作模式,完成視頻轉化芯片SAA7113的初始化:2)通過分析輸出數據流的格式標準,來識別奇偶場信號、場消隱信號和有效行數據的開始和結束信號三種控制信號,并根據控制信號,用Verilog硬件描述語言編程實現圖像數據的采集;3)分析SRAM的讀寫控制時序,采用兩塊SRAM完成圖像數據的存儲。然后編寫軟件測試文件,在ISE Simulator仿真環境進行程序測試與運行,并分析仿真結果,驗證了數據采集和存儲的正確性;最后,對常用視頻圖像算法的MATLAB仿真,選擇適當的算子,采用工具MATLAB、System Generator for DSP和ISE,利用模塊構建方式,搭建視頻算法平臺,實現圖像平滑濾波、銳化濾波算法,在Simulink中仿真并自動生成硬件描述語言和網表,對資源的消耗做簡要分析。 本論文的創新點是采用新的開發環境System Generator for DSP實現視頻圖像算法。這種開發視頻圖像算法的方式靈活性強、設計周期短、驗證方便、是視頻圖像處理發展的必然趨勢。
上傳時間: 2013-07-28
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軟件無線電(SDR,Software Defined Radio)由于具備傳統無線電技術無可比擬的優越性,已成為業界公認的現代無線電通信技術的發展方向。理想的軟件無線電系統強調體系結構的開放性和可編程性,減少靈活性著的硬件電路,把數字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線,通過軟件的更新改變硬件的配置、結構和功能。目前,直接對射頻(RF)進行采樣的技術尚未實現普及的產品化,而用數字變頻器在中頻進行數字化是普遍采用的方法,其主要思想是,數字混頻器用離散化的單頻本振信號與輸入采樣信號在乘法器中相乘,再經插值或抽取濾波,其結果是,輸入信號頻譜搬移到所需頻帶,數據速率也相應改變,以供后續模塊做進一步處理。數字變頻器在發射設備和接收設備中分別稱為數字上變頻器(DUC,Digital Upper Converter)和數字下變頻器(DDC,Digital Down Converter),它們是軟件無線電通信設備的關鍵部什。大規模可編程邏輯器件的應用為現代通信系統的設計帶來極大的靈活性。基于FPGA的數字變頻器設計是深受廣大設計人員歡迎的設計手段。本文的重點研究是數字下變頻器(DDC),然而將它與數字上變頻器(DUC)完全割裂后進行研究顯然是不妥的,因此,本文對數字上變頻器也作適當介紹。 第一章簡要闡述了軟件無線電及數字下變頻的基本概念,介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數控振蕩器(NCO),介紹了兩種實現方法,即基于查找表和基于CORDIC算法的實現。對CORDIc算法作了重點介紹,給出了傳統算法和改進算法,并對基于傳統CORDIC算法的NCO的FPGA實現進行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術,重點介紹了軟件無線電中廣泛采用的級聯積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb, CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補償法,對前者進行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實現的EDA仿真,后者只進行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無線電中廣泛采用的半帶(half-band,HB)濾波器,對基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實現進行了EDA仿真,最后簡要介紹了FIR的多相結構。 第五章對數字下變頻器系統進行了噪聲綜合分析,給出了一個噪聲模型。 第六章介紹了數字下變頻器在短波電臺中頻數字化應用中的一個實例,給出了測試結果,重點介紹了下變頻器的:FPGA實現,其對應的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中,希望對從事該領域設計的技術人員具有一定參考價值。
上傳時間: 2013-06-09
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