隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與嵌入式控制技術(shù)的迅速發(fā)展，作為傳統(tǒng)運(yùn)輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對(duì)此也有了新的要求，列車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，國際電工委員會(huì)(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡(luò)，于1999年通過了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為兩條總線：絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通信介質(zhì)，為掛在其上的設(shè)備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實(shí)際物理層之間的接口，其主要實(shí)現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)仍被國外公司壟斷，因此開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因，本文深入研究了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)MVBC的技術(shù)特點(diǎn)，本文提出了使用FPGA來實(shí)現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設(shè)備分為五類，他們的功能各不相同。而支持4類設(shè)備的MVBC具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能，并且兼容2類和3類設(shè)備。本文的目的就是用FPGA實(shí)現(xiàn)支持4類設(shè)備的MVBC。 本文采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。整個(gè)MVBC主要?jiǎng)澐譃椋壕幋a模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報(bào)文分析單元、通信存儲(chǔ)控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個(gè)開發(fā)流程中，使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語言對(duì)上述各個(gè)模塊進(jìn)行RTL級(jí)描述，并用Synplify Pro進(jìn)行綜合。最后，在ModelSim中對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了布線后仿真和驗(yàn)證。 在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過嚴(yán)格的仿真驗(yàn)證后，其結(jié)果證明了本文設(shè)計(jì)的模塊達(dá)到了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，用FPGA實(shí)現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關(guān)鍵詞：列車通信網(wǎng)；多功能車輛總線；多功能車輛總線控制器；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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隨著通信技術(shù)的發(fā)展，視頻傳輸系統(tǒng)因具有方便、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)已成為現(xiàn)代工業(yè)管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離等優(yōu)點(diǎn)越來越受人們的關(guān)注。本論文以FPGA為核心芯片，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和時(shí)分復(fù)用技術(shù)，提出了一種無壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)分析方案的設(shè)計(jì)過程。 系統(tǒng)分A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和FPGA數(shù)據(jù)處理三大模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時(shí)鐘分頻、鎖相功能和多路數(shù)字信號(hào)的復(fù)接解復(fù)接仿真，同時(shí)完成了視頻信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字視頻信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換功能，最終實(shí)現(xiàn)了八路視頻信號(hào)在一根光纖上實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓δ?。接收視頻圖像輪廓清晰、沒有不規(guī)則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現(xiàn)，基本滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量指標(biāo)要求。各路視頻信號(hào)的輸入輸出電接口、阻抗和收發(fā)光接口均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)具高集成度、靈活性等特點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用于各場合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞：FPGA，光纖傳輸，視頻信號(hào)
標(biāo)簽： FPGA 多路 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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擴(kuò)頻通信技術(shù)因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落能力、較好的保密性、較強(qiáng)的多址能力和高精度測量等優(yōu)點(diǎn)，在軍事抗干擾和個(gè)人通信業(yè)務(wù)中得到了很大的發(fā)展。尤其是基于擴(kuò)頻理論的CDMA通信技術(shù)成為國際電聯(lián)規(guī)定的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)化建議后，標(biāo)志著擴(kuò)頻通信技術(shù)在民用通信領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)入了新階段。 近年來，隨著微電子技術(shù)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的迅速發(fā)展，以FPGA和CPLD為代表的可編程邏輯器件憑借其設(shè)計(jì)方便靈活等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。 本論文正是采用基于FPGA硬件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)了一個(gè)直接序列擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)涉及擴(kuò)頻通信和有關(guān)FPGA的相關(guān)知識(shí)，以及實(shí)現(xiàn)這些模塊的VHDL硬件描述語言和QuartusⅡ開發(fā)平臺(tái)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)集成度高、靈活性強(qiáng)、并具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力的擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)。 本論文中首先對(duì)擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)理論做了探討，著重對(duì)直序擴(kuò)頻的理論進(jìn)行了分析；其次根據(jù)理論分析，設(shè)計(jì)了全數(shù)字直接序列擴(kuò)頻基帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，完成了擴(kuò)頻序列的產(chǎn)生、信息碼的輸入和擴(kuò)頻。重點(diǎn)完成了對(duì)基帶擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)和幾種同步捕獲電路的設(shè)計(jì)，將多種專用芯片的功能集成在一片大規(guī)模FPGA芯片上。在論文中列出了部分模塊的VHDL程序，并在QuartusⅡ仿真平臺(tái)上完成各部分模塊的功能仿真。
標(biāo)簽： FPGA 直擴(kuò)通信 同步設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)無論是在軍事領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域，都有著重要的作用和廣泛的應(yīng)用市場及前景。迫切的軍用和民用需求，推動(dòng)著視頻監(jiān)控技術(shù)持續(xù)而迅猛的發(fā)展。為了提高監(jiān)控視頻的圖像質(zhì)量，使設(shè)備小型化，以便能滿足各種條件下的適用場合，目前基于FPGA的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)已成為一種主流的解決方案。 本文設(shè)計(jì)了一種可以在戰(zhàn)場上使用的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備了12路攝像頭，當(dāng)偵察車或者裝甲車在向前進(jìn)的時(shí)候，可以做到對(duì)周圍的環(huán)境全方位的偵察監(jiān)控，從而對(duì)判斷戰(zhàn)場的情況起到了巨大的作用。 本文首先介紹了數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，視頻數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及接收特性和FPGA技術(shù)的基本概念，在此基礎(chǔ)上研究了視頻信號(hào)的組成方式、VGA、DVI顯示接口以及顯示器的工作原理，分析了采用FPGA實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的可能性。接著，在充分考慮了要求達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)以后，選用了視頻解碼芯片SAA7111A、視頻編碼芯片ADV7125、DVI發(fā)送芯片TFP410、CY7C1061AV33型SRAM以及EP2C35FBGA672型FPGA芯片應(yīng)用于硬件電路設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)出電路原理圖以及PCB版圖。最后，根據(jù)系統(tǒng)工作要求，本文設(shè)計(jì)了FPGA系統(tǒng)中的片內(nèi)邏輯模塊，包括視頻采集緩沖異步FIFO（先進(jìn)先出）模塊、I2C總線配置模塊、視頻幀存控制模塊、VGA視頻顯示模塊、DVI視頻顯示模塊等。在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)軟硬件調(diào)試，最終成功的實(shí)現(xiàn)了12路攝像頭的切換顯示和對(duì)周圍環(huán)境的全方位監(jiān)控，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 監(jiān)控
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無論從物理性能，還是從電氣性能來看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，得到各行業(yè)越來越多的支持。 目前市場上的SATA IP CORE都是面向IC設(shè)計(jì)的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實(shí)現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議，對(duì)SATA技術(shù)的推廣、國內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應(yīng)用層四個(gè)模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設(shè)計(jì)以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結(jié)構(gòu)，給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)。為滿足SATAⅡ協(xié)議3．0Gbps的速率，采用擴(kuò)大數(shù)據(jù)處理位寬的方法，設(shè)計(jì)完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊，同時(shí)為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號(hào)的穩(wěn)定性，分別實(shí)現(xiàn)了鏈路層CRC校驗(yàn)?zāi)K和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術(shù)，從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設(shè)計(jì)應(yīng)用更加廣泛，設(shè)計(jì)了基于AHB總線的用戶接口。 本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語言對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的電路進(jìn)行描述，并使用Modelsim軟件仿真。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的邏輯電路可靠穩(wěn)定，與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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當(dāng)今，移動(dòng)通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動(dòng)通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準(zhǔn)4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對(duì)基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對(duì)LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點(diǎn)化IDFT/DFT達(dá)到較好的性能，本文采用數(shù)字自動(dòng)增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過大輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問題。 首先，本文簡單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點(diǎn)關(guān)注近年來為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動(dòng)態(tài)范圍以防止其飽和。針對(duì)基帶處理中具有累加特性的定點(diǎn)化IDFT/DFT技術(shù)，進(jìn)一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實(shí)施對(duì)象，實(shí)現(xiàn)方法等上的異同點(diǎn)，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對(duì)基于DFT的信道估計(jì)方法的缺點(diǎn)，使用簡單的兩點(diǎn)替換實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，通過高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達(dá)到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進(jìn)行調(diào)制，也能達(dá)到在SNR高于17dB時(shí)，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時(shí)域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時(shí)，通過對(duì)幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實(shí)現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對(duì)時(shí)域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進(jìn)行基帶DAGC算法的實(shí)現(xiàn)。 最后，本文對(duì)選定的基帶DAGC算法進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)，仿真、綜合和上板結(jié)果說明，時(shí)域和頻域DAGC實(shí)現(xiàn)方法占用資源較少，容易進(jìn)行集成，能夠達(dá)到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個(gè)IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化測量技術(shù)的日益發(fā)展，測量儀器和計(jì)算機(jī)的關(guān)系日益密切。計(jì)算機(jī)的很多成果很快就應(yīng)用到測量和儀器領(lǐng)域，與計(jì)算機(jī)相結(jié)合已經(jīng)成為測量儀器和自動(dòng)測試系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。高度集成的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是超大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，由于FPGA器件具備集成度高、體積小、可以利用基于計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺(tái)，用編寫軟件的方法來實(shí)現(xiàn)專門硬件的功能等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性。 本文研究基于網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問題。論文完成了以FPGA結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)硬件平臺(tái)，uClinux為核心的系統(tǒng)的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，進(jìn)行信號(hào)的采集和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測的功能。 論文從軟硬件兩方面入手，闡述了基于FPGA器件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以及基于uClinux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 硬件方面，F(xiàn)PGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片，用verilog HDL硬件描述語言在Xilinx公司提供的ISE輔助設(shè)計(jì)軟件中實(shí)現(xiàn)FPGA編程。將微處理器MicroBlaze、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器等數(shù)字邏輯電路通過CoreConnect技術(shù)用OPB總線集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)（SOPC）。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級(jí)，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。 軟件方面，為了更好更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，移植了uClinux到MicroBlaze軟處理器上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)上的ADC設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序。并通過修訂內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了利用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議來訪問數(shù)據(jù)采集程序獲得的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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近年來，以FPGA為代表的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)取得了快速的發(fā)展，F(xiàn)PGA不但解決了信號(hào)處理系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題，而且基于大規(guī)模FPGA單片系統(tǒng)的片上可編程系統(tǒng)(SOPC)的靈活設(shè)計(jì)方式使其越來越多的取代ASIC的市場。傳統(tǒng)的通用信號(hào)處理系統(tǒng)使用DSP作為處理核心，系統(tǒng)的可重構(gòu)型不強(qiáng)，F(xiàn)PGA解決了這一問題，并且現(xiàn)有的FPGA中，多數(shù)已集成DSP模塊，結(jié)合FPGA較強(qiáng)的信號(hào)并行處理特性使其與DSP信號(hào)處理能力差距很小。因此，F(xiàn)PGA作為處理核心的通用信號(hào)處理系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可實(shí)施性。 @@ 基于上述要求，作者設(shè)計(jì)和完成了一個(gè)基于多FPGA的通用實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用4片XC3SD1800A作為處理核心，使用DDR2 SDRAM高速存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。作者通過全面的分析，設(shè)計(jì)了核心板、底板和應(yīng)用板分離系統(tǒng)架構(gòu)。該平臺(tái)能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活的搭配，核心板之間的數(shù)據(jù)傳輸采用了LVDS(低電壓差分信號(hào))技術(shù)，從而使得數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定的以非常高的速率進(jìn)行傳輸。 @@ 本系統(tǒng)屬于高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)范疇，因此必須重視信號(hào)完整性的設(shè)計(jì)與分析問題，作者根據(jù)高速電路的設(shè)計(jì)慣例和軟件輔助設(shè)計(jì)的方法，在分析和論證了阻抗控制、PCB堆疊、PCB布局布線等約束的基礎(chǔ)上，順利地完成了PCB繪制與調(diào)試工作。 @@ 作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，作者還在文中研究了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的電源完整性問題，并給出了解決辦法。 @@ LVDS高速數(shù)據(jù)通道接口和DDR2存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)決定本系統(tǒng)的使用性能，本文基于所選的FPGA芯片進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和驗(yàn)證。并結(jié)合系統(tǒng)的核心板和底板，完成了應(yīng)用板，視頻圖像采集、USB、音頻、LCD和LED矩陣模塊顯示等接口的設(shè)計(jì)工作，對(duì)其中的部分接口進(jìn)行了邏輯驗(yàn)證。 @@ 經(jīng)過測試，該通用的信號(hào)處理平臺(tái)具有實(shí)時(shí)性好、通用性強(qiáng)、可擴(kuò)展和可重構(gòu)等特點(diǎn)，能夠滿足當(dāng)前一些信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)高速、實(shí)時(shí)處理的要求，可以廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)信號(hào)處理領(lǐng)域。通過本平臺(tái)的研究和開發(fā)工作，為進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)通用、實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞：通用實(shí)時(shí)信號(hào)處理；FPGA；信號(hào)完整性；DDR2；LVDS
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)信號(hào) 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-27
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現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：zgu489
互感器是電力系統(tǒng)中電能計(jì)量和繼電保護(hù)中的重要設(shè)備，其精度和可靠性與電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式互感器已經(jīng)暴露出一系列的缺陷，電子式互感器能很好的解決電磁式互感器的缺點(diǎn)，電子式互感器逐步替代電磁式互感器代表著電力工業(yè)的發(fā)展方向。目前，國產(chǎn)的互感器校驗(yàn)儀主要是電磁式互感器校驗(yàn)儀，電子式互感器校驗(yàn)儀依賴于進(jìn)口。電子式互感器的發(fā)展，使得電子式互感器校驗(yàn)儀的研制勢(shì)在必行。 本課題依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60044-7、IEC60044-8和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB20840[1].7-2007、GB20840[1].8-2007，設(shè)計(jì)了電子式互感器檢驗(yàn)儀。該校驗(yàn)儀采用直接法對(duì)電子式互感器進(jìn)行校驗(yàn)，即同時(shí)測試待校驗(yàn)電子式互感器和標(biāo)準(zhǔn)電磁式互感器二次側(cè)的輸出信號(hào)，比較兩路信號(hào)的參數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果完成電子式互感器的校驗(yàn)工作。論文首先介紹了電子式互感器結(jié)構(gòu)及輸出數(shù)字信號(hào)的特征，然后詳細(xì)論述了電子式互感器校驗(yàn)儀的硬件及軟件設(shè)計(jì)方法。硬件主要采用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)以太網(wǎng)控制器RTL8019的控制電路，以實(shí)現(xiàn)電子式互感器信號(hào)的遠(yuǎn)程接收，同時(shí)設(shè)計(jì)A/D芯片MAX125的控制電路，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電磁式互感器模擬輸出的數(shù)字化。軟件主要采用FPGA的SOPC技術(shù)，研制了MAX125和RTL8019的IP核，在NiosIIIDE集成開發(fā)環(huán)境下，完成對(duì)硬件電路的底層控制，運(yùn)用準(zhǔn)同步算法和DFT算法開發(fā)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理。最終完成電子式互感器校驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)。 最后進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，所研制的電子式互感器校驗(yàn)儀對(duì)0.5準(zhǔn)確級(jí)的電子式電壓互感器和0.5準(zhǔn)確級(jí)電子式電流互感器分別進(jìn)行了校驗(yàn)，對(duì)其額定負(fù)荷的20％、100％、120％點(diǎn)做為測量點(diǎn)進(jìn)行測量。經(jīng)過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析可知，校驗(yàn)儀對(duì)電子式互感器的校驗(yàn)精度滿足0.5％的比差誤差和20’的相位差。本課題的研究為電子式互感器校驗(yàn)儀的研制工作提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 電子式互感器 校驗(yàn)儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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