本文將電路接口技術(shù)與硬件可編程技術(shù)相結(jié)合，提出了用可編程芯片來控制IDE硬盤進(jìn)行高速數(shù)據(jù)記錄，能夠滿足機(jī)載數(shù)據(jù)記錄設(shè)備重量輕、容量大、速度快的要求。 論文對(duì)硬盤ATA接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，對(duì)VHDL語言、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件(FPGA)實(shí)現(xiàn)硬件電路的原理和方法進(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)記錄控制器的設(shè)計(jì)。文中選擇了具有低功耗、低成本、高性能的FPGA芯片(型號(hào)為CycloneEP1C3T144C8)，將各功能模塊級(jí)聯(lián)成系統(tǒng)在該芯片上完成了控制器系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明了用FPGA實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)記錄控制器的可行性。所設(shè)計(jì)的VHDL代碼經(jīng)QuartusⅡ綜合、布局布線、管腳分配后，在FPGA內(nèi)部可以達(dá)到104.46Mhz的電路工作速度，F(xiàn)PGA與硬盤之間采用ATA接口的UltraDMA模式2傳輸方式，可以達(dá)到33.3MByte/s的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率。文中對(duì)所用到的FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)給予了詳細(xì)說明，對(duì)各功能模塊的設(shè)計(jì)給予了詳細(xì)闡述，對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)給出了VHDL源代碼，還討論了FPGA設(shè)計(jì)中時(shí)序約束的作用，給出了本文所做時(shí)序約束的方法。 本文中所論述的工作對(duì)以后機(jī)載數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的鋪墊作用。文中在總結(jié)所做工作的同時(shí)，還對(duì)下一步工作提出了有益的建議。
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)載 高速數(shù)據(jù) 記錄系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-05
上傳用戶：hanli8870
本文著重研究了多路數(shù)字節(jié)目復(fù)用器中的對(duì)多路預(yù)處理TS流復(fù)用的原理和基于FPGA的實(shí)現(xiàn)方法。首先論述了關(guān)于數(shù)字電視系統(tǒng)的一些基本概念，介紹了MPEG-2/DVB標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)字電視節(jié)目專用信息(PSI)，并結(jié)合多路數(shù)字節(jié)目復(fù)用的基本原理提出了一套基于FPGA的設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)復(fù)用器輸入部分、復(fù)用控制邏輯和PCR校正等一系列模塊的設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，取得了一定的研究成果。
標(biāo)簽： FPGA MPEG 預(yù)處理 TS流
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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本文主要研究基于FPGA的高速流水線工作方式的FFT實(shí)現(xiàn)。圍繞這個(gè)目標(biāo)利用Xilinx公司VIRTEX_Ⅱ系列FPGA，及其提供的ISE設(shè)計(jì)工具、modelsim仿真工具、Synplify綜合工具及MATLAB，完成了流水線工作方式的FFT中基于每一階運(yùn)算單元的高效復(fù)數(shù)乘法器的設(shè)計(jì)、各階控制單元的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)，從而完成1024點(diǎn)流水線工作方式的FFT，達(dá)到工作在50MHZ時(shí)鐘頻率的設(shè)計(jì)要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷豐富，Intenret已經(jīng)從最初以學(xué)術(shù)交流為目的而演變?yōu)樯虡I(yè)行為，網(wǎng)絡(luò)安全性需求日益增加，高速網(wǎng)絡(luò)安全保密成為關(guān)注的焦點(diǎn)，在安全得到保障的情況下，為了滿足網(wǎng)速無限制的追求，高速網(wǎng)絡(luò)硬件加密設(shè)備也必將成為需求熱點(diǎn)。另一方面，IPSec協(xié)議被廣泛的應(yīng)用于防火墻和安全網(wǎng)關(guān)中，但對(duì)IPSec協(xié)議的處理會(huì)大大增加網(wǎng)關(guān)的負(fù)載，成為千兆網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的瓶頸。本文便是針對(duì)上述現(xiàn)狀，研究基于高性能FPGA實(shí)現(xiàn)千兆IPSec協(xié)議的設(shè)計(jì)技術(shù)。 目前，國(guó)外IPSec協(xié)議實(shí)現(xiàn)已經(jīng)芯片化，達(dá)到幾千兆的速率，但是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品多以軟件實(shí)現(xiàn)，速度難以提高。本文采用的基于FPGA的IPSec技術(shù)方案，采用硬件實(shí)現(xiàn)隧道模式下的IPSec協(xié)議，為IP分組及其上層協(xié)議數(shù)據(jù)提供機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證以及數(shù)據(jù)源驗(yàn)證等安全服務(wù)。在以VPN為實(shí)施方案的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以KDIPSec為設(shè)備原型以IPSec協(xié)議為出發(fā)點(diǎn)的千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境模型，從硬件體系結(jié)構(gòu)到各個(gè)模塊的劃分以及各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能這幾個(gè)方面描述了KDIPSec實(shí)現(xiàn)技術(shù)，最后描述了一些關(guān)鍵模塊的FPGA設(shè)計(jì)和和仿真。所有處理模塊均在Xilinx公司的FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，處理速率超過1Gb/s。
標(biāo)簽： IPSec FPGA 協(xié)議 實(shí)現(xiàn)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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本文探索了自主系統(tǒng)CPU設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)80C51產(chǎn)品進(jìn)行了必要的改進(jìn)。 文章采用XILINX公司的Virtex-ⅡPro系列FPGA芯片，在相關(guān)EDA軟件平臺(tái)的支持下進(jìn)行基于FPGA的8051芯片的設(shè)計(jì)。在已公開的8051源代碼的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的程序存儲(chǔ)器、指令存儲(chǔ)器做了較大幅度的修改，增加了定時(shí)器、串行收發(fā)器的軟件編寫，VerilogHDL語句共6000余行(見附錄光盤)。在設(shè)計(jì)中筆者特別的注意了源代碼中組合邏輯循環(huán)的去除，時(shí)序設(shè)計(jì)中合理確定建立時(shí)間和保持時(shí)間，保證了工作頻率的提高(工作頻率由12MHz提高到約30MHz)，串行收發(fā)器的下載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模塊頻率的提高。對(duì)設(shè)計(jì)高頻CPU提供了有益的借鑒。本文利用Modelsim進(jìn)行了功能仿真和后仿真，利用Synplify進(jìn)行了綜合，仿真和綜合結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求，并為下載和組成系統(tǒng)作了準(zhǔn)備工作(設(shè)計(jì)了外圍電路的PCB板圖)。
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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本文提出了一種基于FPGA的細(xì)胞圖像識(shí)別系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)中FPGA處于核心地位，F(xiàn)PGA采用Altera公司的EP1K100QC208-1芯片，構(gòu)造專用處理功能，實(shí)現(xiàn)彩色圖像灰度化、灰度變換、中值濾波、低通濾波、灰度圖像二值化等算法。這部分處理的數(shù)據(jù)量非常大，由于采用FPGA處理，產(chǎn)生的時(shí)延變得很小；最后系統(tǒng)機(jī)進(jìn)行識(shí)別處理的是二值圖像，數(shù)據(jù)量也很小。所進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)取得了良好的效果，給出了部分源代碼和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)采用VHDL語言描述，并使用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具進(jìn)行了模擬和驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA 圖像識(shí)別 預(yù)處理 硬件
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的DES加密系統(tǒng)。 概括起來，本文主要完成了以下幾方面的主要工作：完成了DES加密系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)包括DES加密核心模塊，UART通信接口模塊和BLOCKRAM存儲(chǔ)模塊。以EITS2003開發(fā)板為硬件開發(fā)平臺(tái)，ISEwebpack為開發(fā)軟件，用Verilog硬件描述語言設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)了三大模塊的具體功能及整體連接。用PC，串口調(diào)試工具，UART通信接口和EITS2003開發(fā)板測(cè)試并驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)的功能。探討了DES加密系統(tǒng)在軍事通信總站內(nèi)的應(yīng)用。
標(biāo)簽： FPGA DES 加密 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)模混合電路過渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設(shè)計(jì)，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究越來越受到關(guān)注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個(gè)成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，依次對(duì)專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運(yùn)行穩(wěn)定性等問題進(jìn)行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間的數(shù)學(xué)模型，以及基于極點(diǎn)配置的單相電壓型PWM逆變器電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，同時(shí)給出了仿真結(jié)果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動(dòng)、靜態(tài)性能，并且具有自動(dòng)限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結(jié)構(gòu)。在給出本芯片應(yīng)用目標(biāo)的基礎(chǔ)上，制定了FPGA目標(biāo)器件的選擇原則和芯片的技術(shù)規(guī)格，完成了器件選型及相關(guān)的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復(fù)雜FPGA設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法學(xué)，詳細(xì)介紹了基于FPGA的ASIC設(shè)計(jì)流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結(jié)合使用的開發(fā)流程。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對(duì)：DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產(chǎn)生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設(shè)計(jì)。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)和模型，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實(shí)現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，并針對(duì)逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結(jié)構(gòu)，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復(fù)雜，不利于直接采用流水線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提出一種全新的“分層多級(jí)流水線”設(shè)計(jì)技術(shù)，有效地解決了復(fù)雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。本文最后對(duì)芯片運(yùn)行穩(wěn)定性等問題進(jìn)行了初步研究。指出了設(shè)計(jì)中的“競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題，分析了產(chǎn)生機(jī)理，并給出了常用的解決措施。
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，基于生物特征的識(shí)別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對(duì)生物特征市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，該領(lǐng)域的收入的年增長(zhǎng)率30-50％，到2008年，全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，恰好符合了市場(chǎng)的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識(shí)別系統(tǒng)對(duì)速度的要求。 本文對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對(duì)算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識(shí)別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高，可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲(chǔ)器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對(duì)硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的。基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對(duì)這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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如今電力電子電路的控制旨在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)的計(jì)算機(jī)控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)、高速度、低功耗等優(yōu)勢(shì)，又具有全集成化、適用性強(qiáng)，便于開發(fā)和維護(hù)(升級(jí))等顯著優(yōu)點(diǎn)。與單片機(jī)和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點(diǎn)順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產(chǎn)生多路PWM脈沖，具有開關(guān)頻率可調(diào)、各路脈沖間的相位可調(diào)、接口簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、易修改、可現(xiàn)場(chǎng)編程等特點(diǎn)，可應(yīng)用于PWM的全數(shù)字化控制。文中對(duì)方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較詳細(xì)的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實(shí)現(xiàn)、PWM波形的產(chǎn)生、各模塊的工作原理等。 本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器，詳細(xì)的分析了該變換器的工作過程，并采用基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器對(duì)這種軟開關(guān)Boost變換器進(jìn)行控制，給出了比較完滿的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，
標(biāo)簽： FPGA PWM 數(shù)字化 制器設(shè)計(jì)
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