近幾年來(lái)，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)引起了人們的廣泛注意，根據(jù)這項(xiàng)新技術(shù)，很多相關(guān)協(xié)議被提出來(lái)。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口滿足IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)，IEEE標(biāo)準(zhǔn)在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用突發(fā)模式，調(diào)制方式采用OFDM技術(shù)，傳輸速率較高且實(shí)現(xiàn)方便、成本低廉，已經(jīng)成為首先推廣應(yīng)用的商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。 本文主要對(duì)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進(jìn)行研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實(shí)現(xiàn)了基帶算法。 首先討論了OFDM基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無(wú)循環(huán)前綴(CP)、多徑數(shù)目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計(jì)算法計(jì)算量都很大，為了找到適合采用FPGA實(shí)現(xiàn)的算法，分析了同步誤差和不同信道估計(jì)算法對(duì)接收信號(hào)的影響，并結(jié)合計(jì)算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計(jì)算法最適合802.16d系統(tǒng)的結(jié)論。 其次，完成了基帶發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的FPGA硬件電路實(shí)現(xiàn)。為了使系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率更高，采用了流水線的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中采用編寫(xiě)Verilog程序和使用IP核相結(jié)合的辦法，實(shí)現(xiàn)了新的聯(lián)合同步算法，并且通過(guò)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，避免了信道估計(jì)算法中的繁瑣除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc軟件平臺(tái)對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)、綜合和仿真，并將仿真結(jié)果和MATLAB軟件計(jì)算結(jié)果相對(duì)比。結(jié)果表明，采用16位數(shù)據(jù)總線可達(dá)到理想的精度。 最后，采用串口通信的方式對(duì)基帶系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實(shí)可行。 關(guān)鍵詞：IEEE802. 16d； OFDM； 同步；信道估計(jì)；基帶系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種電子設(shè)備對(duì)時(shí)間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導(dǎo)航、導(dǎo)彈控制、潛艇定位、各種觀測(cè)、通信等方面，時(shí)鐘同步技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用，得到了廣泛的推廣。對(duì)于分布式采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，中心主站需要對(duì)來(lái)自于不同采集設(shè)備的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，得到各個(gè)采集點(diǎn)對(duì)同一事件的采集時(shí)間差異，通過(guò)對(duì)該時(shí)間差異的分析，最終做出對(duì)事件的準(zhǔn)確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個(gè)采集設(shè)備不具有統(tǒng)一的時(shí)鐘基準(zhǔn)，那么得到的各個(gè)采集時(shí)間差異就不能反映出實(shí)際情況，中心主站也無(wú)法準(zhǔn)確地對(duì)事件進(jìn)行分析和判斷，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。因此，時(shí)鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運(yùn)作的必要前提。 目前國(guó)內(nèi)外時(shí)鐘同步領(lǐng)域常用的技術(shù)有GPS授時(shí)技術(shù)，鎖相環(huán)技術(shù)和IRIG-B 碼等。GPS授時(shí)技術(shù)雖然精度高，抗干擾性強(qiáng)，但是由于需要專用的GPS接收機(jī)，若單純使用GPS 授時(shí)技術(shù)做時(shí)鐘同步，就需要在每個(gè)采集點(diǎn)安裝接收機(jī)，成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號(hào)在頻率和相位上與輸入?yún)⒖夹盘?hào)同步的技術(shù)，輸出信號(hào)的時(shí)鐘準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入?yún)⒖夹盘?hào)。IRIG-B 碼是一種信息量大，適合傳輸?shù)臅r(shí)間碼，但是由于其時(shí)間精度低，不適合應(yīng)用于高精度時(shí)鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析，本文結(jié)合這三種常用技術(shù)，提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時(shí)鐘同步控制技術(shù)。該技術(shù)既保留了GPS 授時(shí)的高精確度和高穩(wěn)定性，又具備IRIG-B時(shí)間碼易傳輸和低成本的特性，為分布式采集系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設(shè)計(jì)采用了Ublox公司的精確授時(shí)GPS芯片LEA-5T，通過(guò)對(duì)GPS芯片串行時(shí)間信息解碼，獲得準(zhǔn)確的UTC時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個(gè)采集設(shè)備的精確時(shí)間打碼。為了能夠使整個(gè)分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，本論文采用了數(shù)模混合的鎖相環(huán)技術(shù)，將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號(hào)作為參考基準(zhǔn)，生成了與秒信號(hào)高精度同步的100MHZ 高頻時(shí)鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分，將B 碼的準(zhǔn)時(shí)標(biāo)志與GPS 秒信號(hào)同步，提高了IRIG-B 碼的時(shí)間精度。在分布式采集系統(tǒng)中，IRIG-B時(shí)間碼能直接通過(guò)串口或光纖將各個(gè)采集點(diǎn)時(shí)間與UTC時(shí)間統(tǒng)一，節(jié)約了各點(diǎn)布設(shè)GPS 接收機(jī)的高昂成本。最后，通過(guò)PC104總線對(duì)時(shí)鐘同步控制卡進(jìn)行了數(shù)據(jù)讀取和測(cè)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了改進(jìn)方案。實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的時(shí)鐘同步控制方案具有很高的時(shí)鐘同步精度，對(duì)時(shí)鐘同步技術(shù)有著重大的推進(jìn)意義！
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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上傳時(shí)間： 2013-04-24
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可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)兼具通用處理器(General-Purpose Processor，GPP)和專用集成電路(Application Specific Integr—ated Circuits，ASIC)的特點(diǎn)，既可以提供硬件高速的特性，又具有軟件可以重新配置的特性。而動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)技術(shù)是可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)的最新進(jìn)展之一。該技術(shù)的要點(diǎn)就是在系統(tǒng)正常工作的情況下，修改部分模塊的功能，而系統(tǒng)其它模塊能夠照常運(yùn)行，這樣既節(jié)約硬件資源，又增強(qiáng)了系統(tǒng)靈活性。 可重構(gòu)SoC既可以在處理器上進(jìn)行編程又可以改變FPGA內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)，這使得SoC系統(tǒng)既具有處理器善于控制和運(yùn)算的特點(diǎn)，又具FPGA靈活的重構(gòu)特點(diǎn)；由于處理器和FPGA硬件是在同一塊硅片上，使得它們之間的通信寬帶大大提高，這種平臺(tái)很適合于容錯(cuò)算法的實(shí)現(xiàn)。 本文基于863計(jì)劃項(xiàng)目；動(dòng)態(tài)重構(gòu)計(jì)算機(jī)的可信實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研究應(yīng)用于惡劣環(huán)境中FPGA自我容錯(cuò)的體系結(jié)構(gòu)，提出了一套完整的SoC系統(tǒng)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方案，并研究其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的硬件平臺(tái)和軟件算法，并驗(yàn)證成功。 論文取得了如下的創(chuàng)新性研究成果： 1、設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)的硬件平臺(tái)，包括高性能的FPGA(內(nèi)含入式處理器PowcrPC)、PROM、SRAM、FLASH、串口通信等硬件模塊。 2、說(shuō)明了動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)。 3、提出了一種基于動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的方法，不需要外部處理器干預(yù)，由嵌入式處理器負(fù)責(zé)管理整個(gè)過(guò)程。 4、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了嵌入式處理器運(yùn)行時(shí)需要的軟件，主要有兩個(gè)功能，首先是從CF卡中讀入重構(gòu)所需的配置文件，并將配置文件寫(xiě)進(jìn)FPGA內(nèi)部的配置存儲(chǔ)器中，改變FPGA內(nèi)部的功能。其次，是實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)技術(shù)的算法。
標(biāo)簽： FPGA 動(dòng)態(tài) 容錯(cuò)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng) ISP并口燒寫(xiě)軟件
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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DDR2 SDRAM是目前內(nèi)存市場(chǎng)上的主流內(nèi)存。除了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外，大量的嵌入式系統(tǒng)也紛紛采用DDR2內(nèi)存，越來(lái)越多的SoC系統(tǒng)芯片中會(huì)集成有DDR2接口模塊。因此，設(shè)計(jì)一款匹配DDR2的內(nèi)存控制器將會(huì)具有良好的應(yīng)用前景。 論文在研究了DDR2的JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出DDR2控制器的整體架構(gòu)，采用自項(xiàng)向下的設(shè)計(jì)方法和模塊化的思想，將DDR2控制器劃分為若干模塊，并使用Verilog HDL語(yǔ)言完成DDR2控制器IP軟核中初始化模塊、配置模塊、執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)通道模塊的RTL級(jí)設(shè)計(jì)。根據(jù)在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，對(duì)DDR2控制器的整體架構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)與完善。在分析了Altera數(shù)字PHY的基本性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)DDR2控制器與數(shù)字PHY的接口模塊。搭建DDR2控制器IP軟核的仿真驗(yàn)證平臺(tái)，針對(duì)設(shè)計(jì)的具體功能進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)在Altera Stratix II GX90開(kāi)發(fā)板上對(duì)DDR2存儲(chǔ)芯片基本讀/寫(xiě)操作控制的FPGA功能演示。 論文設(shè)計(jì)的DDR2控制器的主要特點(diǎn)是： 1.支持?jǐn)?shù)字PHY電路，不需要實(shí)際的硬件電路就完成DDR2控制器與DDR2存儲(chǔ)芯片之間的物理層接口，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，縮小了硬件電路的體積。 2.將配置口從初始化模塊中分離出來(lái)，簡(jiǎn)化了具體操作。 3.支持多個(gè)DDR2存儲(chǔ)芯片，使得DDR2控制器的應(yīng)用范圍更為廣闊。 4.支持DDR2的三項(xiàng)新技術(shù)，充分發(fā)揮DDR2內(nèi)存的特性。 5.自動(dòng)DDR2刷新控制，方便用戶對(duì)DDR2內(nèi)存的控制。
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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上傳時(shí)間： 2013-08-05
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信號(hào)與信息處理是信息科學(xué)中近幾年來(lái)發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一,隨著片上系統(tǒng)(SOC,System On Chip)時(shí)代的到來(lái),FPGA正處于革命性數(shù)字信號(hào)處理的前沿。基于FPGA的設(shè)計(jì)可以在系統(tǒng)可再編程及在系統(tǒng)調(diào)試,具有吞吐量高,能夠更好地防止授權(quán)復(fù)制、元器件和開(kāi)發(fā)成本進(jìn)一步降低、開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短等優(yōu)點(diǎn)。然而,FPGA器件是基于SRAM結(jié)構(gòu)的編程工藝,掉電后編程信息立即丟失,每次加電時(shí),配置數(shù)據(jù)都必須重新下載,并且器件支持多種配置方式,所以研究FPGA器件的配置方案在FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有極其重要的價(jià)值,這也給用于可編程邏輯器件編程的配置接口電路和實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)設(shè)備提出了更高的要求。 本論文基于IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)和USB2.0技術(shù),完成了FPGA配置接口電路及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。作者在充分理解IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)和USB技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,針對(duì)Altcra公司專用的USB數(shù)據(jù)配置電纜USB-Blaster,對(duì)其內(nèi)部工作原理及工作時(shí)序進(jìn)行測(cè)試與詳細(xì)分析,完成了基于USB配置接口的FPGA芯片開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)電路的完整軟硬件設(shè)計(jì)及功能時(shí)序仿真。作者最后進(jìn)行了軟硬件調(diào)試,完成測(cè)試與驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了對(duì)Altera系列PLD的配置功能及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的功能。 本文討論的USB下載接口電路被驗(yàn)證能在Altera的QuartusII開(kāi)發(fā)環(huán)境下直接使用,無(wú)須在主機(jī)端另行設(shè)計(jì)通信軟件,其兼容性較現(xiàn)有設(shè)計(jì)有所提高。由于PLD(Programmable Logic Device)廠商對(duì)其知識(shí)產(chǎn)權(quán)嚴(yán)格保密,使得基于USB接口的配置電路應(yīng)用受到很大限制,同時(shí)也加大了自行對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的難度。 與傳統(tǒng)的基于PC并口的下載接口電路相比,本設(shè)計(jì)的基于USB下載接口電路及FPGA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板具有更高的編程下載速率、支持熱插拔、體積小、便于攜帶、降低對(duì)PC硬件傷害,且具備其它下載接口電路不具備的SignalTapII嵌入式邏輯分析儀和調(diào)試NiosII嵌入式軟核處理器等明顯優(yōu)勢(shì)。從成本來(lái)看,本設(shè)計(jì)的USB配置接口電路及FPGA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板與其同類產(chǎn)品相比有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LED顯示屏作為一項(xiàng)高新科技產(chǎn)品正引起人們的高度重視，它以其動(dòng)態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長(zhǎng)，工作性能穩(wěn)定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于廣告、證券、交通、信息發(fā)布等各方面，且隨著全彩屏顯示技術(shù)的日益完善，LED顯示屏有著廣闊的市場(chǎng)前景。 本文主要研究的對(duì)象為全彩色LED同步顯示屏控制系統(tǒng)，提出了一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，整個(gè)系統(tǒng)分三部分組成：DVI解碼電路、發(fā)送系統(tǒng)以及接收系統(tǒng)。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)T.D.M.S.解碼恢復(fù)出可供LED屏顯示的紅、綠、藍(lán)共24位像素?cái)?shù)據(jù)和一些控制信號(hào)。發(fā)送系統(tǒng)用于將收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行緩存，經(jīng)處理后發(fā)送至以太網(wǎng)芯片進(jìn)行以太網(wǎng)傳輸。接收系統(tǒng)接收以太網(wǎng)上傳來(lái)的視頻數(shù)據(jù)流，經(jīng)過(guò)位分離操作后存入SRAM進(jìn)行緩存，再串行輸入至LED顯示屏進(jìn)行掃描顯示。然后，從多方面論述了該方案的可行性，仔細(xì)推導(dǎo)了LED顯示屏各技術(shù)參數(shù)之間的聯(lián)系及約束關(guān)系。 本課題采用可編程邏輯器件來(lái)完成系統(tǒng)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(diǎn)，不僅可以滿足高速圖像數(shù)據(jù)處理對(duì)速度的要求，而且增加了設(shè)計(jì)的靈活性，不需修改電路硬件設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，還可以進(jìn)行在線升級(jí)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于FPGA的智能小車(chē)系統(tǒng)就是本地計(jì)算機(jī)通過(guò)接入Internet小車(chē)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端工作現(xiàn)場(chǎng)、危險(xiǎn)工作地段等特殊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)。智能小車(chē)是智能行走機(jī)器人的一種，這種智能小車(chē)可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響，可以在人類無(wú)法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無(wú)法完成的探測(cè)任務(wù)。適用于國(guó)防及民用多個(gè)領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)以遙控小車(chē)裝置為基礎(chǔ)，通過(guò)配置在上面的攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像的采集及對(duì)行車(chē)道的檢測(cè)，通過(guò)配置的紅外測(cè)溫儀探測(cè)環(huán)境和目標(biāo)的溫度，具有一定的智能性。其明顯的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制小車(chē)運(yùn)行及采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度、圖像等相關(guān)信息，完成人類在特定條件下無(wú)法完成的工作。對(duì)人類的科學(xué)研究、探索未知領(lǐng)域、遠(yuǎn)程監(jiān)控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的智能小車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以充分利用現(xiàn)有的IP核，功能擴(kuò)展容易，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本低，上市時(shí)間快，修改方便，甚至可以遠(yuǎn)程重構(gòu)系統(tǒng)。與單片機(jī)相比，集成度高，可靠性好，調(diào)試和維護(hù)方便。 論文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：在對(duì)智能小車(chē)功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)，并在FPGA上構(gòu)建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)，配置了SPI、串行口和以太網(wǎng)接口模塊和驅(qū)動(dòng)程序，以及各種存儲(chǔ)器。移植了μClinux操作系統(tǒng)，配置嵌入式Web服務(wù)器，編寫(xiě)CGI程序，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)；并對(duì)行車(chē)道檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在DSP Builder中構(gòu)建了該模塊，并在Matlab中進(jìn)行了仿真。在研究數(shù)碼相機(jī)模塊和紅外測(cè)溫模塊的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)了圖像采集和溫度測(cè)量程序以及小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，初步達(dá)到通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。
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