本論文以開發(fā)基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP此項目為依托，致力于在Windows XP操作系統(tǒng)上使用DDK(Driver Development Kit)設(shè)計和開發(fā)一個基于WDM的主機(jī)端驅(qū)動程序。開發(fā)該驅(qū)動程序的目的是為了對該IP進(jìn)行FPGA測試以及配合設(shè)備端驅(qū)動程序的開發(fā)，該驅(qū)動程序能夠完成即插即用功能，塊傳輸，同步傳輸，控制傳輸以及對Flash的操作五項主要功能。 論文首先介紹了基于WDM的USB驅(qū)動程序設(shè)計原理，其中包括了從結(jié)構(gòu)到通信流對USB主機(jī)系統(tǒng)的介紹，編寫WDM驅(qū)動程序的基礎(chǔ)理論(主要介紹了數(shù)個相關(guān)的重要概念、驅(qū)動程序的基本組成)，以及在開發(fā)對Flash操作的例程會使用到的Mass Storage類協(xié)議的簡要介紹。在介紹設(shè)計原理后，論文從總體的系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境和結(jié)構(gòu)薊數(shù)據(jù)傳輸、內(nèi)部模塊以及軟硬件體系結(jié)構(gòu)幾個方面簡要描述了該IP的系統(tǒng)設(shè)計。接著論文通過分析主機(jī)端驅(qū)動程序功能需求，提出了驅(qū)動程序的總體構(gòu)架以及分步式的設(shè)計流程，具體步驟是先實現(xiàn)驅(qū)動程序的正常加載以及基本PnP功能，然后實現(xiàn)塊傳輸、同步傳輸以及控制傳輸，最后完成對Flash操作例程的設(shè)計。隨后論文詳細(xì)闡述了對上述五項主要功能模塊的設(shè)計；其中對Flash操作例程的設(shè)計是難點，作者通過分析Bulk-Only協(xié)議和UFI命令規(guī)范，提出程序的詳細(xì)設(shè)計方案。論文最后簡要介紹了調(diào)試驅(qū)動程序的方法，以及驅(qū)動程序的測試內(nèi)容、部分測試結(jié)果以及測試結(jié)論。 本論文研究對象為基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP主機(jī)端驅(qū)動程序，因為其研究主體是一個基于WDM的主機(jī)端驅(qū)動程序，因此有其普遍性；但是它以開發(fā)基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP這個項目為依托，其目的是為項目服務(wù)，因此它有其特殊性。它是一項既有普遍性又有特殊性的研究。
上傳時間： 2013-05-19
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H.264/AVC是國際電信聯(lián)盟與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會聯(lián)合推出的活動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，簡稱H.264。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大的提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 本論文的研究課題是基于H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding，基于上下文的自適應(yīng)可變長編碼)編碼算法研究及FPGA實現(xiàn)。對于變換后的熵編碼，H.264/AVC支持兩種編碼模式：基于上下文的可變長編碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)算術(shù)編碼(CABAC，Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中，盡管CAVLC算法也是采用了VLC編碼，但是同以往標(biāo)準(zhǔn)不同，它所有的編碼都是基于上下文進(jìn)行。這種方法比傳統(tǒng)的查單一表的方法提高了編碼效率，但也增加了設(shè)計上的困難。 作者在全面學(xué)習(xí)H.264/AVC協(xié)議和深入研究CAVLC編碼算法的基礎(chǔ)上，確定了并行編碼的CAVLC編碼器結(jié)構(gòu)框圖，并總結(jié)出了影響CAVLC編碼器實現(xiàn)的瓶頸。針對這些瓶頸，對CAVLC編碼器中的各個功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，這些優(yōu)化設(shè)計包括多參考塊的表格預(yù)測法、快速查找表法、算術(shù)消除法等。最后，用Verilog硬件描述語言對所設(shè)計的CAVLC編碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對其主要功能模塊進(jìn)行了仿真，并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上驗證了它們的功能。結(jié)果表明，該CAVLC編碼器各編碼單元的編碼速度得到了顯著提高且均能滿足實時通信要求，為整個CAVLC編碼器的實時通信提供了良好的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-06-04
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動，成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應(yīng)用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時序控制復(fù)雜，如何實現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運算單元的FPGA設(shè)計和譯碼的時序控制進(jìn)行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法，并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證，選出適合硬件實現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進(jìn)行仿真分析，確定了譯碼算法的各個參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，以歸一化最小和譯碼算法為理論方案，利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊，并基于FPGA實現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器，利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進(jìn)行了功能驗證和時序驗證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 譯碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-04-24
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隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備逐漸向著小型化、集成化方向發(fā)展；人們在要求設(shè)備性能不斷提升的同時，還要求設(shè)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(shè)備，對體積、功耗、擴(kuò)展性的要求更是嚴(yán)格。 在某手持式設(shè)備的開發(fā)項目中，需要設(shè)計一塊接口板，要求實現(xiàn)高達(dá)8個串行口擴(kuò)展以及能源管理和數(shù)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(shè)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(shè)計要求，經(jīng)過與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較，決定采用FPGA來實現(xiàn)LPC接口及UART控制器功能。 論文的主要目標(biāo)是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實現(xiàn)。對于各模塊中的關(guān)鍵的功能部分，文中對其實現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)的說明。整個設(shè)計全部采用硬件描述語言(HDL)實現(xiàn)，并且采用了分模塊的設(shè)計風(fēng)格，具有很好的重用性。 為了在硬件平臺上驗證設(shè)計，還實做了FPGA驗證平臺，并用C語言編寫了測試程序。經(jīng)過驗證，該方案完全實現(xiàn)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(shè)計的核心，以一種新的數(shù)字電路設(shè)計方法實現(xiàn)電路功能；旨在通過這種方式，不斷提高設(shè)備的性能并拓展設(shè)計者思想。
上傳時間： 2013-05-21
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汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行交流的重要窗口，也是汽車高新技術(shù)的重要部分。傳統(tǒng)汽車儀表多使用指針型顯示器件為主，如步進(jìn)電機(jī)、十字線圈，輔以液晶顯示，顯示的信息量相對較少，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一方面隨著汽車電子化程度的不斷提高，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，研制開發(fā)新一代汽車儀表產(chǎn)品；另一方面，由于能源和環(huán)保問題，汽車也將從內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)展到包括純電動汽車(BEF)、混合電動汽車(HEV)以及燃料電池汽車(FCV)的新能源汽車時代，因此結(jié)合新能源汽車信息量多、電子化程度高的特點，開發(fā)新一代汽車智能儀表具有重要的現(xiàn)實和長遠(yuǎn)意義。 本文正是在這樣的背景下，以同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院自主研發(fā)的ROVER燃料電池轎車為研究對象，進(jìn)行了汽車智能儀表的一些功能研究與開發(fā)。所做的主要工作有： (1)根據(jù)要實現(xiàn)的功能確定所需的硬件資源，選擇合適的嵌入式硬件系統(tǒng)。 (2)嵌入式操作系統(tǒng)的選擇和二次開發(fā)。在選擇操作系統(tǒng)時要考慮到系統(tǒng)的硬件可移植性、實時性、對內(nèi)存的需求以及提供哪些開發(fā)工具等。 (3)應(yīng)用軟件的開發(fā)。主要是儀表界面設(shè)計，包括數(shù)字圖形顯示，動畫顯示，數(shù)據(jù)庫開發(fā)等。 (4)基于無線數(shù)據(jù)傳輸模塊下的GPRS無線通訊實驗。包括客戶端和服務(wù)器端系統(tǒng)配置，動態(tài)域名解析等。 該儀表已應(yīng)用于ROVER燃料電池轎車，實踐表明，在嵌入式平臺上顯示車載信息，同傳統(tǒng)儀表相比具有較大的優(yōu)勢。可滿足小型化、輕量化的要求；造型美觀，可動畫顯示、可讀性、可視性強(qiáng)；可實現(xiàn)一表多用。從軟件方面來講，引入了操作系統(tǒng)的概念，增強(qiáng)了代碼的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性以及靈活性；信息顯示自由度高，顯示界面人性化，可定制；即使更換硬件平臺，也只需對操作系統(tǒng)和底層驅(qū)動程序進(jìn)行少量的移植工作，而無需修改與硬件無關(guān)的應(yīng)用代碼。
上傳時間： 2013-04-24
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汽車行駛記錄儀是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲并可通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用，對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛?cè)藛T的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。一個完整的汽車行駛記錄儀系統(tǒng)包括車載主機(jī)和上位機(jī)管理分析軟件兩部份。 在嵌入式技術(shù)被廣泛運用的今天，我國現(xiàn)在應(yīng)用的汽車行駛記錄儀仍然多是運用8位或者16位單片機(jī)作為處理器，采用匯編語言，結(jié)構(gòu)簡單功能單一。為了使嵌入式技術(shù)也在汽車行駛記錄儀中得到運用，同時為了滿足我國《汽車行駛記錄儀》GB/T 19056-2003標(biāo)準(zhǔn)要求，并與國際IEEE 1616標(biāo)準(zhǔn)接軌，本文設(shè)計了基于嵌入式系統(tǒng)的汽車行駛記錄儀，采用的是三星公司的S3C2410 32位處理器和Linux操作系統(tǒng)，這樣提高了系統(tǒng)的實時性，功能也得以擴(kuò)展。 本文詳細(xì)論述了汽車行駛記錄儀系統(tǒng)主機(jī)模塊軟硬件的設(shè)計與實現(xiàn)，并且介紹了上位機(jī)管理分析軟件的設(shè)計。論文首先介紹了課題的研究背景，并對國內(nèi)外汽車行駛記錄儀的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概括，在此基礎(chǔ)上提出了本課題需要完成的目標(biāo)。闡述了基于嵌入式系統(tǒng)的總體設(shè)計構(gòu)思以及各個功能模塊不同方案優(yōu)劣的比較，并對最終方案進(jìn)行了描述，此后詳細(xì)介紹了各主要功能部件的特點及應(yīng)用。 在系統(tǒng)軟件設(shè)計單元，對主機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境、調(diào)試方法以及系統(tǒng)各功能模塊的流程設(shè)計做了詳細(xì)描述，同時介紹了BootLoader、Linux操作系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序在S3C2410上的編譯和移植全過程。最后，論文對整個系統(tǒng)的功能和特點進(jìn)行了總結(jié)，并對下一步工作以及記錄儀今后的發(fā)展進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： 汽車行駛記錄儀
上傳時間： 2013-05-25
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號分析與處理如圖形、語音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計算DFT的計算量與變換區(qū)間長度N的平方成正比.當(dāng)N較大時,因計算量太大,直接用DFT算法進(jìn)行譜分析和喜好的實時處理是不切實際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱FFT)使DFT運算效率提高1~2個數(shù)量級.本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計主要采用先進(jìn)的基-4DIT算法研制一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器.在FFT實時硬件處理器的設(shè)計實現(xiàn)過程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點制運算方式,解決了蝶形計算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲操作協(xié)調(diào)一致問題.合理地解決了位增長問題.同時,采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計,由于在設(shè)計中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-20
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可編程邏輯芯片特別是現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)芯片的快速發(fā)展，使得新的芯片能夠根據(jù)具體應(yīng)用動態(tài)地調(diào)整結(jié)構(gòu)以獲得更好的性能，這類芯片稱為動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片(Dynamically ReconfigurableFPGA，DRFPGA)。然而，使用這類芯片構(gòu)建的可重構(gòu)系統(tǒng)在實際應(yīng)用前還有許多問題需要解決。一個基本的問題就是動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片中的可重構(gòu)功能單元(Reconfigurable Functional Unit，RFU)的模塊布局問題和模塊間的布線問題。 本文從基本的FPGA芯片結(jié)構(gòu)和CAD算法談起，介紹了可重構(gòu)計算的概念，建立了可重構(gòu)計算系統(tǒng)模型和動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片模型，在此模型上提出一個基于劃分和時延驅(qū)動的在線布局算法，和一個基于Pathfinder協(xié)商擁塞算法的布線算法，來解決動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片的布局和布線問題。由硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)描述的電路首先被劃分成有限數(shù)目的層，然后將這些電路層布局到芯片的每一層，同時確保關(guān)鍵路徑的時延最小。實驗結(jié)果表明，布局算法與傳統(tǒng)的布局算法(或者文獻(xiàn)[37]中的算法)相比，在時延上平均減少27％，在線長上平均減少34％(或者11％)，在運行時間上平均減少42％(或者97％)。布線算法與傳統(tǒng)的布線算法相比，能夠?qū)⒕€長降低26％，將水平通道寬度降低27％，顯示出較高的性能。
標(biāo)簽： FPGA 動態(tài)可重構(gòu) 布局布線 算法研究
上傳時間： 2013-05-24
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H.264/AVC是ITU與ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會)聯(lián)合推出的活動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC)是H.264/AVC的兩個熵編碼方案之一，相對于另一熵編碼方案-CAVLC(基于上下文的自適應(yīng)可變長編碼)，CABAC具有更高的數(shù)據(jù)壓縮率：在同等編碼質(zhì)量下要比CAVLC提高10％～15％的壓縮率。CABAC能實現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)壓縮率，但這是以增加實現(xiàn)的復(fù)雜性為代價的。在已有的硬件實現(xiàn)方法上，CABAC的解碼效率并不高。 論文在深入研究CABAC解碼算法及其實現(xiàn)流程，并在仔細(xì)分析了H.264/AVC碼流結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了影響CABAC解碼效率的各個環(huán)節(jié)，并以此為出發(fā)點，對CABAC解碼所需中的各個功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出一種新的CABAC解碼器結(jié)構(gòu)，相對于一般的CABAC解碼器，它的解碼效率得到了顯著提高。論文針對影響CABAC解碼過程的"瓶頸"問題一多次訪問存儲部件影響解碼速率，提出了新的存儲組織方式，并根據(jù)CABAC的碼流結(jié)構(gòu)特性，采用4個子解碼器級聯(lián)的方式來進(jìn)一步提高解碼速率。 最后，用Verilog語言對所設(shè)計的CABAC解碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對其進(jìn)行了仿真，并在FPGA上驗證了其功能，結(jié)果顯示，該CABAC解碼器結(jié)構(gòu)顯著提高了解碼效率，能夠滿足高檔次實時通訊的要求。
上傳時間： 2013-07-03
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本論文介紹了毫米波通信系統(tǒng)中常用的上變頻方案和調(diào)制方式，比較了它們的性能和特點，最終在發(fā)射系統(tǒng)中選擇了DQPSK調(diào)制方式。提出了一種利用數(shù)字上變頻技術(shù)進(jìn)行基帶信號的數(shù)字域上變頻調(diào)制的方法。系統(tǒng)設(shè)計采用了現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA和通用正交上變頻器AD9857相結(jié)合的方案。 本設(shè)計硬件平臺以AD公司的AD9857為核心，在數(shù)字域完成了基帶數(shù)字信號內(nèi)插濾波、正交調(diào)制、D/A變換等功能；選用ALTERA公司的Cyclone系列EPlC6Q240C8完成了基帶數(shù)字信號的處理，并實現(xiàn)了對AD9857的控制。軟件部分，應(yīng)用Quartus Ⅱ和硬件描述語言VHDL在FPGA中完成了基帶數(shù)字信號處理模塊(串并轉(zhuǎn)換模塊、差分編碼模塊)和與AD9857的通信模塊(串口通信模塊、并口通信模塊)的設(shè)計，并進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計要求。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了在70MHz中頻載波上的DQPSK調(diào)制。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，頻率分辨率高，頻率變化速率高等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-07-18
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