現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)具有開發(fā)周期短、成本小、風險低和現(xiàn)場可靈活配置等優(yōu)點,可以在更短的時間實現(xiàn)更復雜的功能,使得基于FPGA的開發(fā)平臺的研究成為工業(yè)界和學術(shù)界日益關(guān)注的問題.基于FPGA的高集成度、高可靠性,可將整個設(shè)計系統(tǒng)下載于同一芯片中,實現(xiàn)片上系統(tǒng),從而大大縮小其體積,因此以FPGA為代表的可編程邏輯器件應用日益廣泛.在國外,FPGA技術(shù)發(fā)展與應用已達到相當高的程度;而在國內(nèi),FPGA技術(shù)發(fā)展仍處在起步階段,與國外相比還存在較大的差距.本文提出了一種FPGA通用接口開發(fā)平臺的設(shè)計思路,研制了一種FPGA快速實驗開發(fā)裝置,對研制過程中遇到的軟、硬件問題加以歸納總結(jié),提高了系統(tǒng)運行效率.分別研究了基于FPGA器件Altera公司的FLEX6000的字符型LCD、PC機ISA總線,基于FLEX10K的圖像點陣型LCD、PC機PCI總線接口中.最后通過一個通用實驗裝置系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn),綜合上述應用,介紹了FPGA實驗系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,實現(xiàn)了基于FGPA的交通信號燈邏輯控制和電子鐘,研究了FPGA技術(shù)在通用接口控制器設(shè)計中的應用.
標簽： FPGA 現(xiàn)場可編程 應用研究 邏輯門
上傳時間： 2013-04-24
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隨著通信網(wǎng)的發(fā)展和用戶需求的提高,光纖通信中的PDH體系逐漸被SDH體系所取代.SDH光纖通信系統(tǒng)以其通信容量大、傳輸性能好、接口標準、組網(wǎng)靈活方便、管理功能強大等優(yōu)點獲得越來越廣泛的應用.但是在某些對傳輸容量需求不大的場合,SDH的巨大潛力和優(yōu)越性無法發(fā)揮出來,反而還會造成帶寬浪費.相反,PDH因其容量適中,配置靈活,成本低廉和功能齊全,可針對客戶不同需要設(shè)計不同的方案,在某些特定的接入場合具有一定的優(yōu)勢.本課題根據(jù)現(xiàn)實的需要,提出并設(shè)計了一種基于PDH技術(shù)的多業(yè)務單片F(xiàn)PGA傳輸系統(tǒng).系統(tǒng)可以同時提供12路E1的透明傳輸和一個線速為100M以太網(wǎng)通道,主要由一塊FPGA芯片實現(xiàn)大部分功能,該解決方案在集成度、功耗、成本以及靈活性等方面都具有明顯的優(yōu)勢.本文首先介紹數(shù)字通信以及數(shù)字復接原理和以太網(wǎng)的相關(guān)知識,然后詳細闡述了本系統(tǒng)的方案設(shè)計,對所使用的芯片和控制芯片F(xiàn)PGA做了必要的介紹,最后具體介紹了系統(tǒng)硬件和FPGA編碼設(shè)計,以及后期的軟硬件調(diào)試.歸納起來,本文主要具體工作如下:1.實現(xiàn)4路E1信號到1路二次群信號的復分接,主要包括全數(shù)字鎖相環(huán)、HDB3-NRZ編解碼、正碼速調(diào)整、幀頭檢測和復分接等.2.將以太網(wǎng)MII接口來的25M的MII信號通過碼速變換到25.344M,進行映射.3.將三路二次群信號和變換過的以太網(wǎng)MII信號進行5b6b編解碼,以利于在光纖上傳輸.4.高速時提取時鐘采用XILINX的CDR方案.并對接收到的信號經(jīng)過5b6b解碼后,分接出各路信號.
上傳時間： 2013-07-23
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進入20世紀90年代后，隨著全球信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展空間。 嵌入式系統(tǒng)的最大特點之_是其所具有的目的性或針對性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計都有其特殊的應用場合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通剛的計算機系統(tǒng)最主要的區(qū)別。由于嵌入式系統(tǒng)是為特定的目的而設(shè)計的，且常常受到體積、成本、功能、處理能力等各種條件的限制。因此，如果可以最大限度地提高應用系統(tǒng)硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時間，快速的完成功能的轉(zhuǎn)換。 本課題的目的在于提出并設(shè)計一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴展功能嵌入式系統(tǒng)平臺，并完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設(shè)計。設(shè)計過程中采用美國ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開發(fā)了系統(tǒng)的硬件部分。在整個硬件開發(fā)環(huán)節(jié)中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設(shè)計原則，并進行全面的電路仿真試驗，保證了硬件系統(tǒng)的高度可靠性。本系統(tǒng)承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點，并充分考慮到用戶的需要，擴展了多種常用的外部設(shè)備接口以及藍牙無線接口等，為將米各種可能的應用提供了完善的硬件基礎(chǔ)。概括總結(jié)起來本文具體工作如下： 1．完全自主設(shè)計了具有高擴展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)平臺。基于該硬件平臺，可以實現(xiàn)許多基于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式應剛而無需對硬什系統(tǒng)作出大的改變，如多協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN(Control Area Network)總線網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)關(guān)、各種工業(yè)控制應用等。并在具體的設(shè)計實踐中，總結(jié)出了嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計原則及設(shè)計方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設(shè)計，在ARM硬件平臺上成功擴展了PCI設(shè)備，成功解決了ARM處理器和PCI從設(shè)備之間通訊的問題。 3．完成了對所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的測試工作，完成了基于AT89C51的PCI測試卡軟硬件設(shè)計。基于此測試卡，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中的PCI通訊功能進行有效測試，以保證整個硬件系統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定地運行。本系統(tǒng)的設(shè)計完成，使其可以作為嵌入式應用的二次開發(fā)或?qū)嶒炂脚_，用于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)及高校相關(guān)專業(yè)的實踐教學。
標簽： CPLD ARM 擴展 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-05-22
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介紹了一種高速、高性能的單片機C8051F330，該單片機內(nèi)部集成了眾多的功能部件，是真正的混合信號在片系統(tǒng)。本文對單片機的功能和特點做了詳細的介紹，并以一個實際的多路溫濕度測控系統(tǒng)為例，給出
標簽： C8051F330 單片機 多路 溫濕度測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-28
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第三代移動通信系統(tǒng)及技術(shù)是目前通信領(lǐng)域的研究熱點。本系統(tǒng)采用了第三代移動通信系統(tǒng)的部分關(guān)鍵技術(shù)，采用直接序列擴頻方式實現(xiàn)多路寬帶信號的碼分復用傳輸。在系統(tǒng)設(shè)計中，我們綜合考慮了系統(tǒng)性能要求，功能實現(xiàn)復雜度與系統(tǒng)資源利用率，選擇了并行導頻體制、串行滑動相關(guān)捕獲方式、延遲鎖相環(huán)跟蹤機制、導頻信道估計方案和相干解擴方式，并在Quartus軟件平臺上采用VHDL語言，在FPGA芯片CycloneEP1C12Q240C8上完成了系統(tǒng)設(shè)計。通過對硬件測試板的測試表明文中介紹的方案和設(shè)計方法是可行和有效的。并在測試的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)提出了改進意見。
標簽： FPGA 多路 分 通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-27
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隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來，傳統(tǒng)的高速電互連技術(shù)面臨著越來越嚴重的瓶頸問題，而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優(yōu)勢，成為未來電互連的理想替代者，也成為科學研究的熱點問題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網(wǎng)絡(luò)論壇)論壇提出的甚短距離光互連協(xié)議，主要面向主干網(wǎng)，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協(xié)議具有非常重要的研究意義。 本論文將協(xié)議功能分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層來設(shè)計，鏈路層功能包括了協(xié)議原語設(shè)計，數(shù)據(jù)幀格式和數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計，流量控制機制設(shè)計，協(xié)議通道初始化設(shè)計，錯誤檢測機制設(shè)計和空閑字符產(chǎn)生、時鐘補償方式設(shè)計；物理層功能包含了數(shù)據(jù)的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數(shù)據(jù)編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)實現(xiàn)了定制協(xié)議的單通道模式。重點是數(shù)據(jù)鏈路層的實現(xiàn)，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產(chǎn)權(quán))——RocketIO來實現(xiàn)。實現(xiàn)的過程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發(fā)環(huán)境)開發(fā)流程，使用的設(shè)計工具包括:ISE，ModelSim，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對實現(xiàn)的協(xié)議進行了軟件仿真和上扳測試，訪真和測試結(jié)果表明，實現(xiàn)的單通道模式，支持的最高串行頻率達到3.5GHz，完全滿足了光互連驗證系統(tǒng)初期的要求，同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質(zhì)量良好，表明對物理層IP的定制是成功的。
上傳時間： 2013-06-28
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擴頻通信具有較強的抗干擾、抗偵查和抗衰落能力,可以實現(xiàn)碼分多址,目前廣泛應用于通信抗干擾、衛(wèi)星通信、導航、保密通信、測距和定位等各個方面。另外,隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字接收機和軟件無線電也已經(jīng)是現(xiàn)代通信研究的一個熱點。 本文正是順應這種發(fā)展趨勢,在某工程項目的通信分系統(tǒng)中建立CDMA直接序列擴頻通信系統(tǒng)。 本文作者承擔了多點無線擴頻通信系統(tǒng)的研究,建立了一個完整的仿真系統(tǒng)。提出了適合于本系統(tǒng)的實現(xiàn)算法,同時還建立了基于軟件無線電平臺的系統(tǒng)的全FPGA設(shè)計和實現(xiàn),包括各個模塊的測試和整個系統(tǒng)的聯(lián)合測試。 文章的主要內(nèi)容如下： 1.簡述了擴頻通信及軟件無線電的發(fā)展及現(xiàn)狀。 2. 對直擴系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)中采用的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述。相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)包括擴頻碼的研究和選取,擴頻碼同步的研究,包括捕獲算法和跟蹤算法的研究,以及自適應門限的研究。 3.詳細討論了該多點無線通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),提出了適合于本系統(tǒng)的算法。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案和設(shè)計參數(shù),接著分為物理層和鏈路層詳細闡述了各個模塊的設(shè)計與仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中給出了大量的仿真結(jié)果圖。仿真結(jié)果證明算法的正確性,仿真性能也能滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。 4.介紹了該多點無線通信系統(tǒng)的硬件平臺與系統(tǒng)調(diào)試。首先介紹了系統(tǒng)的硬件平臺和硬件框圖,介紹了系統(tǒng)的相關(guān)器件及其配置,接著介紹了FPGA的開發(fā)流程、開發(fā)工具、設(shè)計原則及遇到的相關(guān)問題,最后介紹了系統(tǒng)的設(shè)計驗證與性能分析,給出了系統(tǒng)的調(diào)試方案和調(diào)試結(jié)果。 本文所討論的多點無線通信系統(tǒng)已經(jīng)在某工程項目的通信分系統(tǒng)中實現(xiàn)。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理論及實用價值。
標簽： 多點 無線擴頻 通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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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[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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移動通信是目前通信技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，CDMA技術(shù)憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優(yōu)勢成為第三代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動通信系統(tǒng)的設(shè)計提供了新的技術(shù)手段。 本文在深入分析CDMA通信系統(tǒng)的原理和特點的基礎(chǔ)上，提出了CDMA基站基帶系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，論述了CDMA基站基帶系統(tǒng)前向鏈路和反向鏈路中各個信號處理模塊的工作原理，對CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發(fā)生器、基帶成形濾波器、QPSK調(diào)制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統(tǒng)的各個模塊進行了基于FPGA的建模和設(shè)計，取得了一些有價值的階段性成果。這些對CDMA移動通信系統(tǒng)進行深入探索、研究和設(shè)計，具有一定的學術(shù)意義和應用價值。
標簽： FPGA CDMA 基站 基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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直接數(shù)字頻率合成(DDS)是七十年代初提出的一種新的頻率合成技術(shù)，其數(shù)字結(jié)構(gòu)滿足了現(xiàn)代電子系統(tǒng)的許多要求，因而得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)的出現(xiàn)，改變了現(xiàn)代電子數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法，提供了一種全新的設(shè)計模式。本論文結(jié)合這兩項技術(shù)，并利用單片機控制靈活的特點，開發(fā)了一種雙通道波形發(fā)生器。在實現(xiàn)過程中，選用了Altera公司的EP1C6Q240C8芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用ATMAL的AT89C51單片機作為控制芯片。本設(shè)計中，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計和與控制芯片的接口設(shè)計是一個難點，本文利用Altera的設(shè)計工具Quartus Ⅱ并結(jié)合Verilog-HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。 本文首先介紹了波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用EP1C6Q240C8完成DDS模塊的設(shè)計過程，這是設(shè)計的基礎(chǔ)。接著分析了整個設(shè)計中應處理的問題，根據(jù)設(shè)計原理就功能上進行了劃分，將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現(xiàn)。然后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。并且通過系列實驗，詳細地分析了該波形發(fā)生器的功能、性能、實現(xiàn)和實驗結(jié)果。最后，結(jié)合在設(shè)計中的一些心得體會，提出了本設(shè)計中的一些不足和改進意見。通過實驗說明，本設(shè)計達到了預定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA實現(xiàn)基于DDS架構(gòu)的雙路波形發(fā)生器是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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