近年來,以FPGA為代表的數字系統現場集成技術取得了快速的發展,FPGA不但解決了信號處理系統小型化、低功耗、高可靠性等問題,而且基于大規模FPGA單片系統的片上可編程系統(SOPC)的靈活設計方式使其越來越多的取代ASIC的市場。傳統的通用信號處理系統使用DSP作為處理核心,系統的可重構型不強,FPGA解決了這一問題,并且現有的FPGA中,多數已集成DSP模塊,結合FPGA較強的信號并行處理特性使其與DSP信號處理能力差距很小。因此,FPGA作為處理核心的通用信號處理系統具有很強的可實施性。 @@ 基于上述要求,作者設計和完成了一個基于多FPGA的通用實時信號處理系統。該系統采用4片XC3SD1800A作為處理核心,使用DDR2 SDRAM高速存儲實時數據。作者通過全面的分析,設計了核心板、底板和應用板分離系統架構。該平臺能夠根據實際需求進行靈活的搭配,核心板之間的數據傳輸采用了LVDS(低電壓差分信號)技術,從而使得數據能夠穩定的以非常高的速率進行傳輸。 @@ 本系統屬于高速數字電路的設計范疇,因此必須重視信號完整性的設計與分析問題,作者根據高速電路的設計慣例和軟件輔助設計的方法,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上,順利地完成了PCB繪制與調試工作。 @@ 作為系統設計的重要環節,作者還在文中研究了在系統設計過程中出現的電源完整性問題,并給出了解決辦法。 @@ LVDS高速數據通道接口和DDR2存儲器接口設計決定本系統的使用性能,本文基于所選的FPGA芯片進行了詳細的闡述和驗證。并結合系統的核心板和底板,完成了應用板,視頻圖像采集、USB、音頻、LCD和LED矩陣模塊顯示等接口的設計工作,對其中的部分接口進行了邏輯驗證。 @@ 經過測試,該通用的信號處理平臺具有實時性好、通用性強、可擴展和可重構等特點,能夠滿足當前一些信號處理系統對高速、實時處理的要求,可以廣泛應用于實時信號處理領域。通過本平臺的研究和開發工作,為進一步研究和設計通用、實時信號處理系統打下了堅實的基礎。 @@關鍵詞:通用實時信號處理;FPGA;信號完整性;DDR2;LVDS
上傳時間: 2013-05-27
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為適應組合導航計算機系統的微型化、高性能度的要求,拓寬導航計算機的應用領域,本文設計出一種基于浮點型DSP(TMS320C6713)和可編程邏輯陣列器件(FPGA: EP1C12N240C8)協同合作的導航計算機系統。 論文在闡述了組合導航計算機的特點和應用要求后,提出基于DSP和FPGA的組合導航計算機系統方案。該方案以DSP為導航解算處理器,由FPGA完成IMU信號的采集和緩存以及系統控制信號的整合;DSP通過EMIF接口實現和FPGA通信。在此基礎上研究了各擴展通信接口、系統硬件原理圖和PCB的開發,且在FPGA中使用調用IP核來實現FIR低通濾波數據處理機抖激光陀螺的機抖振動的影響。其次,詳細闡述了利用TI公司的DSP集成開發環境和DSP/BIOS準實時操作系統開發多任務系統軟件的具體方案。本文引入DSP/BIOS實時操作系統提供的多任務機制,將采集處理按照功能劃分四個相對獨立的任務,這些任務在DSP/BIOS的調度下,按照用戶指定的優先級運行,大大提高系統的工作效率。最后給了DSP芯片Bootloader的制作方法。 導航計算機系統研制開發是軟、硬件研究緊密結合的過程。在微型導航計算機系統方案建立的基礎上,本文首先討論了系統硬件整體設計和軟件開發流程;其次針對導航計算機系統各個功能模塊以及多項關鍵技術進行了設計與開發工作,涉及系統數據通信模塊、模擬信號采集模塊和數據存儲模塊;最后,對導航計算機系統進行了聯合調試工作,并對各個模塊進行了詳細的功能測試與驗證,完成了微型導航計算機系統的制作。 以DSP/FPGA作為導航計算機硬件平臺的捷聯式慣性導航實時數據系統能夠滿足系統所要求的高精度、實時性、穩定性要求,適應了其高性能、低成本、低功耗的發展方向。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著人們對于高速無線數據業務的急切需求以及新的無線通信技術的發展,頻譜資源匱乏問題日益嚴重。無線頻譜的緊缺已經成為限制無線通信與服務應用持續發展的瓶頸。認知無線電技術(Cognitive Radio)改變了傳統的固定頻譜分配方式,它以頻譜利用的高效性為目標,允許非授權用戶擇機利用授權用戶的頻譜空洞傳輸數據,以此來解決無線頻譜資源短缺的問題。它是具有自主尋找和使用空閑頻譜資源能力的智能無線電技術。本文的目標是在基于FPGA+DSP的系統硬件平臺上,以軟件編程的方式實現認知無線電數據傳輸的功能。 軟件無線電是實現認知無線電的理想平臺。本文首先闡述了軟件無線電的基本工作原理及關鍵技術途徑,對多速率信號處理中的內插和抽取、帶通采樣、數字下變頻、濾波等技術進行了分析與探討,為設計多速率調制解調系統提供了理論基礎。然后針對軟件無線電的要求給出了基于FPFA+DSP的系統設計硬件框圖,并對其中的部分硬件(FPGA、AD9857、AD9235)做了簡要的描述并給出其初始化過程。在理解基本概念和原理的基礎上,詳細論述了在系統硬件設計平臺上實現的π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調制解調技術。本文給出了調制解調系統實現方案中的各個功能模塊(差分編、解碼,加同步頭、內插和成形濾波,下變頻,系統同步等)具體的設計方案和通過硬件編程實現了板級的仿真和最后的硬件實現,并對其中得到的數據進行分析,進一步驗證方案的可行性。最后介紹了通信板同頻譜感知板協同工作原理,依據頻譜感知板獲取的各個信道狀況自適應的選擇π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調制解調方式并在FPGA上實現了其中部分功能。
上傳時間: 2013-05-30
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目前對數字化音頻處理的具體實現主要集中在以DSP或專用ASIC芯片為核心的處理平臺的開發方面,存在著并行處理性能差,系統升級和在線配置不靈活等缺點。另一方面現有解決方案的設計主要集中于處理器芯片,而對于音頻編解碼芯片的關注度較低,而且沒有提出過從芯片層到PCB板層的完整設計思路。本文針對上述問題對數字化音頻處理平臺進行了研究,主要內容包括: 1、提出了基于FPGA的通用音頻處理平臺,該方案有別于現有的基于MCU、DSP和其它專用ASIC芯片的方案,論證了基于FPGA的音頻處理系統的結構及設計工作流程,并對嵌入式音頻處理系統專門進行了研究。 2、提出了從芯片層到PCB板層的完整設計思路,并將設計思路得以實現。完成了FPGA的設計及實現過程,包括:系統整體分析,設計流程分析,配置模塊和數據通信模塊的RTL實現等;解決了FPGA與音頻編解碼芯片TLV320AIC23B之間接口不匹配問題;給出配置和數據通信模塊的功能方框圖;從多個角度完善PCB板設計,給出了各個系統組成部分的詳細設計方案和硬件電路原理圖,并附有PCB圖。 3、建立了實驗和分析環境,完成了各項實驗和分析工作,主要包括:PCB板信號完整性分析和優化,FPGA系統中各個功能模塊的實驗與分析等。實驗和分析結果論證了系統設計的合理性和實用性。 本文的研究與實現工作通過實驗和分析得到了驗證。結果表明,本文提出的由FPGA和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B組成的數字化音頻處理系統完全可以實現音頻信號的數字化處理,從而可以將FPGA在數字信號處理領域的優點充分發揮于音頻信號處理領域。
上傳時間: 2013-04-24
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視頻監控一直是人們關注的應用技術熱點之一,它以其直觀、方便、信息內容豐富而被廣泛用于在電視臺、銀行、商場等場合。在視頻圖像監控系統中,經常需要對多路視頻信號進行實時監控,如果每一路視頻信號都占用一個監視器屏幕,則會大大增加系統成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號合成一路在監視器顯示,是視頻監控系統的核心部分。 傳統的基于分立數字邏輯電路甚至DSP芯片設計的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此,本文介紹了一種基于FPGA技術的視頻圖像畫面分割器的設計與實現。 本文對視頻圖像畫面分割技術進行了分析,完成了基于ITU-RBT.656視頻數據格式的畫面分割方法設計;系統采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器,設計了視頻圖像畫面分割器的硬件電路,該電路在FPGA中,將數字電路集成在一起,電路結構簡潔,具有較好的穩定性和靈活性;在硬件電路平臺基礎上,以四路視頻圖像分割為例,完成了I2C總線接口模塊,異步FIFO模塊,有效視頻圖像數據提取模塊,圖像存儲控制模塊和圖像合成模塊的設計,首先,由攝像頭采集四路模擬視頻信號,經視頻解碼芯片轉換為數字視頻圖像信號后送入異步FIFO緩沖。然后,根據畫面分割需要進行視頻圖像數據抽取,并將抽取的視頻圖像數據按照一定的規則存儲到圖像存儲器。最后,按照數字視頻圖像的數據格式,將四路視頻圖像合成一路編碼輸出,實現了四路視頻圖像分割的功能。從而驗證了電路設計和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實現多路視頻圖像的采集、存儲和合成等邏輯控制功能,I2C總線對兩片視頻解碼器進行動態配置等方法,實現四路視頻圖像的輪流采集、存儲和圖像的合成,提高了系統集成度,并可根據系統需要修改設計和進一步擴展功能,同時提高了系統的靈活性。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:gundan
在測井過程中,由于測井深度直接影響到其它測井信息的準確性,所以精確的測井深度變得越來越重要。本文針對現有絞車系統的不足(CPU為單片機決定其精度不高、缺少完善的深度校正系統等),首次將DSP與FPGA應用到測井絞車系統中,充分利用FPGA硬件資源豐富、速度快及DSP軟件設計靈活的特點,使系統硬件、軟件結構更加合理,功能得到增強,性價比進一步提高,從而優化了整個系統,為今后絞車設計提供了新的方法和途徑。 本文相對其它絞車系統的設計,主要特點有:設計了比較完善的深度校正模塊(深度脈沖校正、根據磁記號與磁定位信號的校正、由張力等原因引起的電纜形變的校正)。將打標和測量一體化。設計了方便的通信接口(校正后的深度脈沖及DSP通過RS232與主測井儀的通信)。使用DSP作為CPU并且配合FPGA作預處理從而提高了測量深度的準確性。電路采用了可編程邏輯器件,提高了電路工作的可靠性,減小了電路板面積。另外,本文在研究電纜絞車系統的同時,對測井的地面信號處理也進行了初步的研究,主要是對趨膚效應的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一個完整的測量與打標系統,通過室內與現場實驗,得出該系統具有高精度、高智能化等優點。最后,本文對該系統的發展方向作了展望。
上傳時間: 2013-07-08
上傳用戶:星仔
在測井過程中,由于測井深度直接影響到其它測井信息的準確性,所以精確的測井深度變得越來越重要。本文針對現有絞車系統的不足(CPU為單片機決定其精度不高、缺少完善的深度校正系統等),首次將DSP與FPGA應用到測井絞車系統中,充分利用FPGA硬件資源豐富、速度快及DSP軟件設計靈活的特點,使系統硬件、軟件結構更加合理,功能得到增強,性價比進一步提高,從而優化了整個系統,為今后絞車設計提供了新的方法和途徑。 本文相對其它絞車系統的設計,主要特點有:設計了比較完善的深度校正模塊(深度脈沖校正、根據磁記號與磁定位信號的校正、由張力等原因引起的電纜形變的校正)。將打標和測量一體化。設計了方便的通信接口(校正后的深度脈沖及DSP通過RS232與主測井儀的通信)。使用DSP作為CPU并且配合FPGA作預處理從而提高了測量深度的準確性。電路采用了可編程邏輯器件,提高了電路工作的可靠性,減小了電路板面積。另外,本文在研究電纜絞車系統的同時,對測井的地面信號處理也進行了初步的研究,主要是對趨膚效應的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一個完整的測量與打標系統,通過室內與現場實驗,得出該系統具有高精度、高智能化等優點。最后,本文對該系統的發展方向作了展望。
上傳時間: 2013-05-18
上傳用戶:黃華強
隨著汽車技術的不斷發展,越來越多的的人擁有了自己的汽車,基于汽車安全的汽車輔助系統也日益受到了人們的重視。汽車輔助安全系統可以對汽車駕駛過程中出現的緊急情況進行報警和控制。可以預見,基于汽車安全的輔助駕駛系統有著良好的發展前景和廣闊的應用空間。 本文通過將圖像檢測技術和激光測距技術相結合,應用ARM+DSP的雙核架構,設計出一款高性能的汽車主動安全系統。系統通過圖像識別技術對行車路況進行監控,并通過激光測距技術對前方車距進行檢測。當自車與前方的車距小于系統計算出來的安全車距,并有可能發生碰撞時,系統將予以報警,提醒駕駛員注意減速或制動,從而達到有效預防追尾碰撞事故發生的目的。本文的主要內容包括以下幾個方面: 1)完成系統的整體硬件設計工作。針對汽車安全系統對準確性和實時性的要求,系統設計采用S3C2410作為系統的主控制器、TMS320DM6437作為系統的協處理器。雙核架構的應用將大幅度提升系統在圖像檢測方面的運算能力。 2)為提高系統與各子模塊的通信效率,系統采用CAN總線作為主控制器與其他子模塊的主要通信總線。并開發出相應的驅動軟件。 3)系統采用嵌入式Linux操作系統,應用Linux強大的事務管理能力,來提高系統的處理能力和響應速度。 4)通過對汽車碰撞過程的分析,研究開發出一套汽車防撞決策算法,對駕駛員預警和對車輛進行輔助制動,保障駕駛人員的安全。 最后,論文在總結全文工作的基礎上,指出了系統的不足之處和進一步研究的工作方向。 總之,在汽車安全技術在國內剛剛起步的今天,對該系統的研究對于中國自主的汽車主動安全系統無論是在理論研究還是實際應用上都具有一定的價值。
上傳時間: 2013-07-08
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正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術是一種多載波傳輸技術,它的基本思想是在頻域內將給定信道劃分成幾個相互正交的子信道,每個子信道使用一個子載波進行調制,各子載波并行傳輸。該技術可以有效提高頻譜利用率,能夠對抗多徑效應產生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾,在時變、頻變、多徑干擾嚴重的水聲信道中具有較強的優勢。 隨著計算機和多媒體通信技術的發展,嵌入式系統在各個領域的應用不斷深入。其中,基于ARM技術知識產權(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴展的特點,在工業控制、無線通信、消費電子等多個領域得到廣泛的應用;隨著嵌入式系統復雜度的提高,操作系統已成為嵌入式系統不可缺少的一部分。其中,嵌入式Linux憑借免費開源、功能強大、成熟穩定等特點,目前已成為主要的嵌入式操作系統之一。 數字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)具有很強的數字信號處理能力,可以滿足各種高實時要求,但其尋址范圍小,I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結構可以充分利用ARM和DSP各自的優勢實現協同工作。 本論文的主要工作是研究和實現一個基于OFDM技術的由ARM+DSP硬件平臺實現的能夠完成水下聲信道圖像傳輸的系統。主要研究內容包括OFDM系統的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅動和控制,Linux操作系統的移植、MiniGUI人機界面的設計、相關應用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實現OFDM的調制解調,以期對今后水下圖像傳輸系統的實現能具有較大的參考價值。
上傳時間: 2013-05-20
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本文深入研究基于美國德州儀器公司(TI)TMS320C5410DSP芯片的濾波器系統軟件實現方法,用窗冂設計法實現FIR濾波器,給出了MATLAB仿真結果,并在以TI TMS320C5410為微處理器的DSK上實現,實驗結果表明濾波結果效果良好,達到了預期的性能指標,用時間抽取法實現的FFT/IFFT算法,介紹了自適應濾波器的基本原理及應用,并對LMS算法進行了深入的研究。
上傳時間: 2013-06-29
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