隨著微電子技術的快速發展,電子設備逐漸向著小型化、集成化方向發展;人們在要求設備性能不斷提升的同時,還要求設備功耗低、體積小、重量輕、可靠性高。同樣在我軍武器裝備的研制過程中,也對各武器裝備都提出了新的要求,特別是針對單兵配備的便攜設備,對體積、功耗、擴展性的要求更是嚴格。 在某手持式設備的開發項目中,需要設計一塊接口板,要求實現高達8個串行口擴展以及能源管理和數字輸入輸出接口等功能,該接口板與處理器模塊的連接總線采用LPC總線,整個手持設備除了對功能有基本的要求以外,對體積及功耗都提出了極高的要求。針對項目的具體設計要求,經過與傳統設計方法的比較,決定采用FPGA來實現LPC接口及UART控制器功能。 論文的主要目標是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實現。對于各模塊中的關鍵的功能部分,文中對其實現都進行了詳細的說明。整個設計全部采用硬件描述語言(HDL)實現,并且采用了分模塊的設計風格,具有很好的重用性。 為了在硬件平臺上驗證設計,還實做了FPGA驗證平臺,并用C語言編寫了測試程序。經過驗證,該方案完全實現了接口板的功能要求,并且滿足體積和功耗上的要求,取得了良好的效果。 論文通過采用FPGA作為電路設計的核心,以一種新的數字電路設計方法實現電路功能;旨在通過這種方式,不斷提高設備的性能并拓展設計者思想。
上傳時間: 2013-04-24
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通用異步收發器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協議。串行外設用到異步串行接口一般采用專用集成電路實現。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊,而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能,或者當在FPGA上設計時,需要將UART功能集成到FPGA內部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現主機設備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當在使用藍牙設備的時候尤其是在監控場所,接口控制器在控制數據與計算機的傳輸上就起了至關重要的作用。 論文針對信息技術的發展和開發過程中的實際需要,設計了一個藍牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成,既可以單獨使用,也可集成到系統芯片中,并且整個設計緊湊、穩定且可靠,其用途廣泛,具有一定的使用價值。 本設計采用TOP-DOWN設計方法,整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據UART和藍牙主機控制器接口的實現原理和設計指標要求進行系統設計,對系統劃分模塊以及各個模塊的信號連接;然后進行模塊設計,設計出每個模塊的功能,并用VHDL語言編寫代碼來實現模塊功能;再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真;最后進行硬件驗證,在Virtex-II開發板上對系統進行功能驗證。實現了發送、接收和波特率發生等功能,驗證了結果,表明設計正確,功能良好,符合設計要求。
上傳時間: 2013-07-13
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本文介紹了一種基于現場可編程門陣列FPGA器件的電子密碼鎖的設計方法。重點闡述了紅外遙控電子密碼鎖的整體架構設計;介紹了一種由PT2248作為發送器,MIM-R1AA 38KHZ紅外一體化接收解調器作為接收器的紅外遙控系統的構建方法;詳細說明了如何運用EDA技術自頂向下的設計方法,來實現基于XILINX公司出品的Spartan-3E系列FPGA芯片的紅外遙控解碼、密碼鎖的解鎖、密碼修改、報警提示及液晶顯示等功能。在分析紅外遙控電子密碼鎖各功能模塊時,本論文詳細闡述了各模塊的功能及外部接口信號,給出了各模塊的仿真波形以及整個系統的測試流程和測試結果。本論文在介紹Spartan-3E系列FPGA芯片的特點和性能的同時,利用Spartan-3E系列的XC3S500芯片中的KCPSM3和自行設計完成的狀態機控制器分別實現液晶顯示控制器,通過比較分析得知KCPSM3實現的控制器,在對FPGA的資源利用方面更加合理,實現更加便捷。 本論文利用紅外遙控技術解鎖,大大提高了電子密碼鎖的安全性能;采用FPGA開發設計,所有算法完全由硬件電路來實現,使得系統的工作可靠性大為提高,同時由于FPGA具有在系統可編程功能,當設計需要更改時,只需更改FPGA中的控制和接口電路,利用EDA工具將更新后的設計下載到FPGA中即可,無需更改外部電路的設計,大大提高了設計的效率。因此,采用FPGA開發的數字系統,不僅具有很高的工作可靠性,其升級與改進也極其方便。
上傳時間: 2013-06-25
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LED顯示屏作為一項高新科技產品正引起人們的高度重視,它以其動態范圍廣,亮度高,壽命長,工作性能穩定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者,現已廣泛應用于廣告、證券、交通、信息發布等各方面,且隨著全彩屏顯示技術的日益完善,LED顯示屏有著廣闊的市場前景。 本文主要研究的對象為全彩色LED同步顯示屏控制系統,提出了一個系統實現方案,整個系統分三部分組成:DVI解碼電路、發送系統以及接收系統。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數據,經過T.D.M.S.解碼恢復出可供LED屏顯示的紅、綠、藍共24位像素數據和一些控制信號。發送系統用于將收到的數據流進行緩存,經處理后發送至以太網芯片進行以太網傳輸。接收系統接收以太網上傳來的視頻數據流,經過位分離操作后存入SRAM進行緩存,再串行輸入至LED顯示屏進行掃描顯示。然后,從多方面論述了該方案的可行性,仔細推導了LED顯示屏各技術參數之間的聯系及約束關系。 本課題采用可編程邏輯器件來完成系統功能,可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線可編程等特點,不僅可以滿足高速圖像數據處理對速度的要求,而且增加了設計的靈活性,不需修改電路硬件設計,縮短了設計周期,還可以進行在線升級。
上傳時間: 2013-04-24
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當前,隨著電子技術的飛速發展,智能化系統中需要傳輸的數據量日益增大,要求數據傳送的速度也越來越快,傳統的數據傳輸方式已無法滿足目前的要求。在此前提下,采用高速數據傳輸技術成為必然,DMA(直接存儲器訪問)技術就是較理想的解決方案之一,能夠滿足信息處理實時性和準確性的要求。 本文以EDA工具、硬件描述語言和可編程邏輯器件(FPGA)為技術支撐,設計DMA控制器的總體結構。在通道檢測模塊中,解決了信號抗干擾和請求信號撤銷問題,并提出并行通道檢測算法;在優先級管理模塊中提出了動態優先級端口響應機制;在傳輸模塊中采用狀態機的設計思想設計多個通道的數據傳輸。通過各模塊問題的解決及新方法的采用,最終設計出基于FPGA的多通道DMA控制器的IP軟核。實驗仿真結果表明,本控制器傳輸速度較快,主頻達100MHz以上,且工作穩定。
上傳時間: 2013-05-16
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基于微處理器的數字PID控制器改變了傳統模擬PID控制器參數整定不靈活的問題。但是常規微處理器容易在環境惡劣的情況下出現程序跑飛的問題,如果實現PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現故障,會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質上解決這個問題。因此,利用FPGA開發技術,實現智能控制器算法的芯片化,使之能夠廣泛的用于各種場合,具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內部結構特點,總結FPGA設計技術及開發流程,指出實現結構優化設計,降低設計難度,是擴展設計功能、提高芯片性能和產品性價比的關鍵。控制系統由四個模塊組成,主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統的關鍵部件。在分析FPGA設計結構類型和特點的基礎上,提出一種基于FPGA改進型并行結構的PID溫度控制器設計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中,采用將補碼的加法器代替減法器設計,增加整數運算結果的位擴展處理,進行不同數據類型的整數歸一化等不同角度的處理方法融合為一體,可以有效地減少邏輯運算部件。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結合設計實現了PID控制器,用Modelsim仿真驗證了設計結果的正確性,用Synplify Pro進行電路綜合,在Quaitus Ⅱ軟件中實現布局布線,最后生成FPGA的編程文件。根據控制系統的要求,論文設計完成了12位模數AD轉換器、數據顯示器、按鍵等相關外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象,以EP1C3T144 FPGA為核心,構建PID控制系統。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0~400℃的條件下,實驗結果表明,達到無超調的穩定控制要求,為降低FPGA實現PID控制器的設計難度提供了有效的方法。
上傳時間: 2013-06-13
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頻率是電子技術領域內的一個基本參數,同時也是一個非常重要的參數。穩定的時鐘在高性能電子系統中有著舉足輕重的作用,直接決定系統性能的優劣。隨著電子技術的發展,測頻系統使用時鐘的提高,測頻技術有了相當大的發展,但不管是何種測頻方法,±1個計數誤差始終是限制測頻精度進一步提高的一個重要因素。 本設計闡述了各種數字測頻方法的優缺點。通過分析±1個計數誤差的來源得出了一種新的測頻方法:檢測被測信號,時基信號的相位,當相位同步時開始計數,相位再次同步時停止計數,通過相位同步來消除計數誤差,然后再通過運算得到實際頻率的大小。根據M/T法的測頻原理,已經出現了等精度的測頻方法,但是還存在±1的計數誤差。因此,本文根據等精度測頻原理中閘門時間只與被測信號同步,而不與標準信號同步的缺點,通過分析已有等精度澳孽頻方法所存在±1個計數誤差的來源,采用了全同步的測頻原理在FPGA器件上實現了全同步數字頻率計。根據全同步數字頻率計的測頻原理方框圖,采用VHDL語言,成功的編寫出了設計程序,并在MAX+PLUS Ⅱ軟件環境中,對編寫的VHDL程序進行了仿真,得到了很好的效果。最后,又討論了全同步頻率計的硬件設計并給出了電路原理圖和PCB圖。對構成全同步數字頻率計的每一個模塊,給出了較詳細的設計方法和完整的程序設計以及仿真結果。
上傳時間: 2013-06-05
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以太網是在20世紀70年代為解決網絡中零散的和偶然的堵塞而開發的,而 IEEE802.3標準是在最初的以太網技術基礎上于1980年開發成功的。現在,以太網一詞泛指所有采用CSMA/CD協議的局域網。以太網2.0版由數字設備公司、 Intel公司和Xerox公司聯合開發,它與IEEE802.3兼容。 本設計采用FPGA設計以太網控制器代替傳統的ASCI設計方法,主要原因在于FPGA技術的特點,它作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原由可編程期間門電路數有限的缺點。使本設計的產品十分靈活,可以在多種用戶多種開發平臺,硬件環境下使用而只需要對設計進行簡單的修改和編輯即可,方便了設計者和用戶的使用。 本論文主要闡述了使用FPGA設計開發以太網控制器的設計開發流程,以及研究了FPGA開發方法和傳統ASIC開發方法的區別和優略。主要內容為: 1.闡述FPGA技術的發展歷史,現狀和將來的發展趨勢。 2.詳細說明了FPGA設計開發以太網控制器的全過程,包括模塊分析功能分析以及代碼設計。 3.采用軟件仿真的方法設計和驗證了MODELSIM仿真平臺以及仿真波形圖分析。 4.對比分析了FPGA和傳統的ASIC開發過程的區別以及優缺點。
上傳時間: 2013-05-25
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本文以電子不停車收費系統課題為背景,設計并實現了基于FPGA的π/4-DOPSK全數字中頻發射機和接收機。π/4-DQPSK廣泛應用于移動通信和衛星通信中,具有頻帶利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強的特點。 近年來現場可編程門陣列(FPGA)器件在芯片邏輯規模和處理速度等方面性能的迅速提高,用硬件編程實現無線功能的軟件無線電技術在理論和實用化上都趨于成熟和完善,因此可以把數字調制,數字上/下變頻,數字解調在同一塊FPGA上實現,即實現了中頻發射機和接收機一體化的片上可編程系統(SOPC,System On Programmabie Chip)。 本文首先根據指標要求對數字收發機方案進行設計,確定了適合不停車收費系統的全數字發射機和接收機的結構,接著根據π/4-DQPSK發射機和接收機的理論,設計并實現了基于FPGA的成形濾波器SRRC、半帶濾波器HB和定時算法并給出性能分析,最后給出硬件測試平臺上結果和測試結果分析。
上傳時間: 2013-06-23
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本文提出了一種基于SOPC 片上可編程的全數字化步進電機控制系統,本系統是以 FPGA 為核心控制器件,將驅動邏輯功能模塊和控制器成功地集成在FPGA 上實現,充分 發揮了硬件邏輯電路對數字信號高速的并行處理能力,可以使步進電機繞組電流細分達到 4096,且細分數可以自動調節,極大地提高了控制精度和驅動器的集成度,減小了驅動器 體積。
上傳時間: 2013-05-21
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