信號與信息處理是信息科學中近幾年來發展最為迅速的學科之一,隨著片上系統(SOC,System On Chip)時代的到來,FPGA正處于革命性數字信號處理的前沿。基于FPGA的設計可以在系統可再編程及在系統調試,具有吞吐量高,能夠更好地防止授權復制、元器件和開發成本進一步降低、開發時間也大大縮短等優點。然而,FPGA器件是基于SRAM結構的編程工藝,掉電后編程信息立即丟失,每次加電時,配置數據都必須重新下載,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系統設計中具有極其重要的價值,這也給用于可編程邏輯器件編程的配置接口電路和實驗開發設備提出了更高的要求。 本論文基于IEEE1149.1標準和USB2.0技術,完成了FPGA配置接口電路及實驗開發板的設計與實現。作者在充分理解IEEE1149.1標準和USB技術原理的基礎上,針對Altcra公司專用的USB數據配置電纜USB-Blaster,對其內部工作原理及工作時序進行測試與詳細分析,完成了基于USB配置接口的FPGA芯片開發實驗電路的完整軟硬件設計及功能時序仿真。作者最后進行了軟硬件調試,完成測試與驗證,實現了對Altera系列PLD的配置功能及實驗開發板的功能。 本文討論的USB下載接口電路被驗證能在Altera的QuartusII開發環境下直接使用,無須在主機端另行設計通信軟件,其兼容性較現有設計有所提高。由于PLD(Programmable Logic Device)廠商對其知識產權嚴格保密,使得基于USB接口的配置電路應用受到很大限制,同時也加大了自行對其進行開發設計的難度。 與傳統的基于PC并口的下載接口電路相比,本設計的基于USB下載接口電路及FPGA實驗開發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試NiosII嵌入式軟核處理器等明顯優勢。從成本來看,本設計的USB配置接口電路及FPGA實驗開發板與其同類產品相比有較強的競爭力。
上傳時間： 2013-06-07
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區截裝置測速法是現代靶場中彈丸測速的普遍方法，測時儀作為區截裝置測速系統的主要組成部分，其性能直接影響彈丸測速的可靠性和精度。本文根據測時儀的發展現狀，按照設計要求，設計了一種基于單片機和FPGA的高精度智能測時儀，系統工作穩定、操作方便、測時精度可達25ns。 本文詳細給出了系統的設計方案。該方案提出了一種在后端用單片機處理干擾信號的新方法，簡化了系統硬件電路的設計，提高了測時精度；提出了一種基于系統基準時間的測時方案，相對于傳統的測時方法，該方案為分析試驗過程提供了有效數據，進一步提高了系統工作的可靠性；給出了一種輸入信息處理的有效方法，保證了系統工作的穩定性。 本文設計了系統FPGA邏輯電路，包括輸入信號的整形濾波、輸入信號的捕捉、時基模塊、異步時鐘域間數據傳遞、與單片機通信、單片機I/O總線擴展等；實現了系統單片機程序，包括單片機和。FPGA的數據交換、干擾信號排除和彈丸測速測頻算法的實現、LCD液晶菜單的設計和打印機的控制、FLASH的讀寫、上電后對FPGA的配置、與上位機的通信等；分析了系統的誤差因素，給出了系統的誤差和相對誤差的計算公式；通過實驗室模擬測試以及靶場現場測試，結果表明系統工作可靠、精度滿足設計要求、人機界面友好。
上傳時間： 2013-07-25
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在超深亞微米技術工藝下，布局成為超大規模集成電路物理設計中至關重要的一步。由于現場可編程門陣列(Field Programable Gate Array，FPGA)布線資源的預先確定性，使得FPGA的布局更為重要。本文以建立高性能、低擁擠的布局為目標，從FPGA芯片結構和布局算法兩方面進行了深入研究。論文提出了一種通用的層次式FPGA(HFPGA)結構模型及布局模型，并且給出了該模型的數學計算公式；提出將元件之間的層次距離轉化為線長的方法，實現了基于線網模型的高精度布局算法：提出利用矩形的對角線元件之間層次來代替線長，從而達到優化線長的同時提高布通率的快速布局算法。實驗結果表明，兩種算法均在北卡羅來納微電子中心(MCNC)學術芯片測試案例上取得了較理想的布局實驗效果，為下一步的布線工作建立了良好的基礎接口，并且完成了初始布線的工作。本FPGA結構模型的提出和布局算法的實現也都為工業界提供了借鑒價值。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究了認知無線電頻譜感知功能的關鍵技術以及硬件實現方法。首先，提出了認知無線電頻譜感知功能的硬件實現框圖，包括射頻前端部分和數字信號處理部分，接著簡單介紹了射頻前端電路的功能與特性，最后重點介紹了數字信號處理部分的FPGA實現與驗證過程。 數字處理部分主要實現寬帶信號的短時傅立葉分析，將中頻寬帶數字信號通過基于多相濾波器組的下變頻模塊，實現并行多通道的數字下變頻，然后對每個信道進行重疊加窗處理，最后再做快速傅立葉分析(FFT)，從而得到信號的時頻關系。整個系統主要包括：延時抽取模塊、多相濾波器模塊、32點開關式流水線FFT模塊、滑動窗緩沖區、256點流水線FFT模塊等。 本設計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設計，基于Xilinx公司的Virtex-4XC4VSX35芯片。整個系統采用全同步設計，可穩定工作于200MHz，其分析帶寬高達65MHz，具有很高的使用價值。
上傳時間： 2013-06-13
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H.264視頻編解碼標準以其高壓縮比、高圖像質量、良好的網絡適應性等優點在數字電視廣播、網絡視頻流媒體傳輸、視頻實時通信等許多方面得到了廣泛應用。提高H.264幀內預測的速度，對于實時性要求較高的場合具有重大的意義。為此，論文在總結國內外相關研究的基礎上，針對H.264幀內預測的軟件實現具有運算量大、實時性差等缺點，提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結構的幀內預測算法的硬件實現。 論文在詳細闡述H.264幀內預測編碼技術的基礎上，分析了17種預測模式算法，通過Matlab仿真建模，直觀地給出了預測模式的預測效果，并在JM12.2官方驗證平臺上測試比較各種預測模式對編碼性能的影響，以此為根據對幀內預測模式進行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內預測系統的設計方案，將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉換模塊轉換成YCbCr圖像，存入片外SDRAM中，控制模塊負責讀寫數掘送入幀內預測模塊進行處理。幀內預測模塊中，采用一種并行結構的可配置處理單元，即先求和再移位最后限幅的電路結構，來計算各預測模式下的預測值，極大地減小了預測電路的復雜度。針對預測模式選擇算法，論文采用多模式并行運算的方法，即多個結構相同的殘差計算模塊，同時計算各種預測模式對應的SATD值，充分發揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法，采用蝶形快速變換、流水線設計提高硬件的工作效率。最后，論文設計了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預測模式。 整個幀內預測系統被劃分成多個功能模塊，采用層次化、模塊化的設計思想，并采用流水線結構和乒乓操作來提高系統的并行性、運行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設計，由Modelsim仿真和集成開發環境ISE9.1綜合。仿真與綜合結果表明，系統時鐘頻率最高達到106.7MHz。該設計在完成功能的基礎上，能夠較好地滿足實時性要求。論文對于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統進行了有益的探索，具有一定的實用價值。
上傳時間： 2013-07-21
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LT8900是LDT公司生產的一款低成本，高集成度的2.4GHZ的無線收發芯片，片上集成發射機，接收機，頻率綜合器，GFSK調制解調器。發射機支持功率可調，接收機采用數字擴展通信機制，在復雜環境和強干擾條件下，可以達到優良的收發性能。外圍電路簡單，只需搭配MCU以及少數外圍被動器件。LT8900傳輸GFSK信號，發射功率約為2dBm，最大可以到6dBm。接收機采用低中頻結構，接收靈敏度可以達到-87dBm。數字信道能量檢測可以隨時監控信道質量。 片上的發射接收FIFO寄存器可以和MCU進行通信，存儲數據，然后以1Mbps數據率在空中傳輸。它內置了CRC，FEC，auto-ack和重傳機制，可以大大簡化系統設計并優化性能。 數字基帶支持4線SPI和2線I2C接口，此外還有Reset，Pkt_flag, Fifo_flag三個數字接口。 為了提高電池使用壽命，芯片在各個環節都降低功耗，芯片最低工作電壓可以到1.9V，在保持寄存器值條件下，最低電流為1uA。 芯片有QFN24 4*4mm和SSOP16封裝，都符合RoHS標準。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式技術和網絡技術的發展，通過嵌入Web服務器來管理和控制設備成為嵌入式設備管理的一種發展趨勢。越來越多的嵌入式系統將Web服務器引入其中，可方便有效地管理這些掛接在網絡上的嵌入式設備，用戶可以使用瀏覽器通過互聯網來控制它們。本文所設計的嵌入式Web服務器就是基于HTTP協議和TCP／IP協議上的一種界面友好的Web服務器。 本文首先介紹了嵌入式Web系統的基本概念、歷史和發展狀況，同時闡述了設計及實現嵌入式Web服務器的關鍵技術和相關的理論基礎。然后介紹了本系統的軟硬件開發平臺及其建立：選擇了一款具有優秀網絡性能并且開源的操作系統—uClinux，為其在宿主機上搭建開發和編譯環境，并介紹了如何進行內核配置；確定使用以S3C44BOX為處理器的開發平臺為系統硬件平臺，并提出了嵌入式Web服務器的實現方案。本系統在boa服務器的基礎上實現了動態Web技術，完成了真正的人機交互功能，用戶可以通過Web瀏覽器監控嵌入式設備。為了實現用戶對嵌入式產品數據進行更有效的管理，在基于ARM的嵌入式Web服務器中內嵌一小型數據庫sqlite，用戶能夠借此在嵌入式產品中方便地插入、刪除或修改數據，在服務器端應用程序中調用數據庫提供的API函數完成服務器對數據庫的訪問與更新，進一步擴展嵌入式Web服務器的功能。為了使所設計的嵌入式Web服務器能動態保存少量的數據，本文對uClinux系統進行了適當的改動，實現了一個可讀寫的文件系統，使JFFS2文件系統在嵌入式Web服務器中得到應用。文章最后將該嵌入式Web服務器應用于智能家居管理，給出了智能家居管理數據庫的設計及實現，并探討了該嵌入式Web服務器潛在的應用前景。
上傳時間： 2013-07-29
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在為所有 Xilinx® Virtex®-6 和 Spartan®-6 FPGA 產品系列提供全面生產支持的同時，ISE 12 版本作為業界唯一一款領域專用設計套件，不斷發展和演進，可以為邏輯、數字信號處理(DSP)、嵌入式處理以及系統級設計提供互操作性設計流程和工具配置。此外，賽靈思還在 ISE 12 套件中采用了大量軟件基礎架構，并改進了設計方法，從而不僅可縮短運行時間，提高系統集成度，而且還能在最新一代器件產品系列和目標設計平臺上擴展 IP 互操作性
上傳時間： 2013-07-26
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數字電視按傳輸方式分為地面、衛星和有線三種。其中，DVB-S和DVB-C這兩個全球化的衛星和有線傳輸方式標準，目前已作為世界統一標準被大多數國家所接受。而對于地面數字電視廣播標準，經國際電訊聯盟(ITU)批準的共有三個，包括歐盟的DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，數字視頻地面廣播)標準、美國的ATSC(Advanced Television System Committee，先進電視制式委員會)標準和日本的ISDB-T(Terrestrial Integrated Services DigitalBroadcasting，綜合業務數字廣播)標準。綜合比較起來，歐洲的DVB-T標準在技術及應用實踐上都更加成熟。 本論文首先介紹了DVB-T系統的主要結構，針對DVB-T標準中各模塊的實現進行了闡述，并根據發射機端各個模塊討論了接收機端相關模塊的算法設計。 隨后，論文給出了基于Microsoft Visual Studio 2005平臺實現的數字電視基帶信號產生與接收的軟件仿真系統的總體設計流程，重點討論了內編解碼器和內交織/解交織器的算法與實現，并在實現的多參數可選的數字電視基帶信號產生與接收軟件仿真平臺上，重點分析了內編/解碼模塊在接收端Viterbi譯碼算法中采用硬判決、簡化軟判決以及不同調制方式時對DVB-T系統整體性能的影響。 最后，論文討論了內碼譯碼算法的實現改進，使得Viterbi譯碼更適合在FPGA上實現，同時針對邏輯設計進行優化以便節省硬件資源。論文重點討論了對幸存路徑信息存儲譯碼模塊的改進，比較了此模塊三種不同的實現方式帶來的硬件速率和資源的優劣，通過利用4塊RAM對幸存路徑信息的交互讀寫，完成了對傳統回溯算法的改進，實現了加窗回溯的譯碼輸出，同時實現了回溯長度可配置以實現系統不同的性能要求。
上傳時間： 2013-08-02
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FPGA(Field Programmable Gate Arrays)是目前廣泛使用的一種可編程器件，FPGA的出現使得ASIC(Application Specific Integrated Circuits)產品的上市周期大大縮短，并且節省了大量的開發成本。目前FPGA的功能越來越強大，滿足了目前集成電路發展的新需求，但是其結構同益復雜，規模也越來越大，內部資源的種類也R益豐富，但同時也給測試帶來了困難，FPGA的發展對測試的要求越來越高，對FPGA測試的研究也就顯得異常重要。 本文的主要工作是提出一種開關盒布線資源的可測性設計，通過在FPGA內部加入一條移位寄存器鏈對開關盒進行配置編程，使得開關盒布線資源測試時間和測試成本減少了99％以上，而且所增加的芯片面積僅僅在5％左右，增加的邏輯資源對FPGA芯片的使用不會造成任何影響，這種方案采用了小規模電路進行了驗證，取得了很好的結果，是一種可行的測試方案。 本文的另一工作是采用一種FPGA邏輯資源的測試算法對自主研發的FPGA芯片FDP250K的邏輯資源進行了嚴格、充分的測試，從FPGA最小的邏輯單元LC開始，首先得到一個LC的測試配置，再結合SLICE內部兩個LC的連接關系得到一個SLICE邏輯單元的4種測試配置，并且采用陣列化的測試方案，同時測試芯片內部所有的邏輯單元，使得FPGA內部的邏輯資源得完全充分的測試，測試的故障覆蓋率可達100％，測試配置由配套編程工具產生，測試取得了完滿的結果。
上傳時間： 2013-06-29
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