可靠通信要求消息從信源到信宿盡量無誤傳輸，這就要求通信系統(tǒng)具有很好的糾錯能力，如使用差錯控制編碼。自仙農(nóng)定理提出以來，先后有許多糾錯編碼被相繼提出，例如漢明碼，BCH碼和RS碼等，而C。Berrou等人于1993年提出的Turbo碼以其優(yōu)異的糾錯性能成為通信界的一個里程碑。 然而，Turbo碼迭代譯碼復(fù)雜度大，導(dǎo)致其譯碼延時大，故而在工程中的應(yīng)用受到一定限制，而并行Turbo譯碼可以很好地解決上述問題。本論文的主要工作是通過硬件實現(xiàn)一種基于幀分裂和歸零處理的新型并行Turbo編譯碼算法。論文提出了一種基于多端口存儲器的并行子交織器解決方法，很好地解決了并行訪問存儲器沖突的問題。 本論文在現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)平臺上實現(xiàn)了一種基于幀分裂和籬笆圖歸零處理的并行Turbo編譯碼器。所實現(xiàn)的并行Turbo編譯碼器在時鐘頻率為33MHz，幀長為1024比特，并行子譯碼器數(shù)和最大迭代次數(shù)均為4時，可支持8.2Mbps的編譯碼數(shù)掘吞吐量，而譯碼時延小于124us。本文還使用EP2C35FPGA芯片設(shè)計了系統(tǒng)開發(fā)板。該開發(fā)板可提供高速以太網(wǎng)MAC／PHY和PCI接口，很好地滿足了通信系統(tǒng)需求。系統(tǒng)測試結(jié)果表明，本文所實現(xiàn)的并行Turbo編譯碼器及其開發(fā)板運行正確、有效且可靠。 本論文主要分為五章，第一章為緒論，介紹Turbo碼背景和硬件實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)。第二章為基于幀分裂和歸零的并行Turbo編碼的設(shè)計與實現(xiàn)，分別介紹了編碼器和譯碼器的RTL設(shè)計，還提出了一種基于多端口存儲器的并行子交織器和解交織器設(shè)計。第三章討論了使用NIOS處理器的SOC架構(gòu)，使用SOC架構(gòu)處理系統(tǒng)和基于NIOSII處理器和uC／0S一2操作系統(tǒng)的架構(gòu)。第四章介紹了FPGA系統(tǒng)開發(fā)板設(shè)計與調(diào)試的一些工作。最后一章為本文總結(jié)及其展望。
上傳時間： 2013-04-24
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多相濾波器主要應(yīng)用于脈沖多普勒雷達(dá)、通信寬帶數(shù)字接收機(jī)、雷達(dá)自適應(yīng)波束形成等信號處理領(lǐng)域。在多普勒雷達(dá)信號處理中國內(nèi)外關(guān)于FIR濾波器設(shè)計研究的報道較多，而對于IIR濾波器的設(shè)計研究相對較少，原因是IIR多相濾波器的設(shè)計復(fù)雜性，使得IIR濾波器在多普勒雷達(dá)數(shù)字信號處理中難以發(fā)揮重要作用。本文以脈沖多普勒雷達(dá)信號處理為背景，主要研究數(shù)字多相濾波器的特點和設(shè)計方法；進(jìn)而研究數(shù)字多相濾波器的數(shù)字仿真方法與FPGA實現(xiàn)技術(shù)。對于自主研究、設(shè)計和實現(xiàn)雷達(dá)信號處理的各種結(jié)構(gòu)的濾波器具有重要的意義。 本文討論了FIR數(shù)字濾波器和IIR數(shù)字濾波器的特點和區(qū)別。對IIR濾波器的多相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，重點研究了IIR多相濾波器的設(shè)計原理。根據(jù)此原理進(jìn)行IIR濾波器的多相設(shè)計并擴(kuò)展到多通道和多級結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)本文研究的多普勒雷達(dá)回波信號需要四通道處理的要求搭建軟件仿真模型，對所設(shè)計的2級4通道IIR多相濾波器組進(jìn)行了仿真實驗，給出仿真結(jié)果，并進(jìn)行了討論。 在完成2級4通道IIR多相濾波器組的軟件仿真后，利用FPGA設(shè)計平臺，對該IIR多相濾波器組進(jìn)行了設(shè)計仿真和綜合實現(xiàn)。在實現(xiàn)過程中進(jìn)行了功能仿真和時序仿真兩級仿真驗證，結(jié)果表明在模擬硬件環(huán)境中所設(shè)計的2級4通道IIR多相濾波器組能夠較好地實現(xiàn)多普勒雷達(dá)回波信號多通道的劃分和濾波功能要求，驗證了設(shè)計思路和方法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，在科研和生產(chǎn)過程中為了更加真實的反映被測對象的性質(zhì)，對測試系統(tǒng)的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的測試裝置，由于傳輸速度低或安裝不便等問題已不能滿足科研和生產(chǎn)的實際需要。USB技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了上述問題。USB總線具有支持即插即用、易于擴(kuò)展、傳輸速率高(USB2.0協(xié)議下為480Mbps)等優(yōu)點，已逐漸得到廣泛的應(yīng)用。 本課題研究并設(shè)計了一套基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。論文首先詳細(xì)介紹了USB總線協(xié)議，然后從系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、硬件電路、軟件程序以及系統(tǒng)性能檢測等幾個方面，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用雙12位A/D轉(zhuǎn)換器，提供兩條模擬信號通道，可以同時采集雙路信號，最高的采樣率為200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。論文詳細(xì)介紹了其在SlaveFIFO接口模式下的電路設(shè)計和程序設(shè)計。系統(tǒng)應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和與USB接口芯片的數(shù)據(jù)交換，并產(chǎn)生其中的邏輯控制信號和時序信號。同時應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制可提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小設(shè)備的體積。系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要包括FPGA芯片中的邏輯、時序控制程序、8051固件程序、客戶應(yīng)用程序及其驅(qū)動程序。客戶端選擇了微軟的Visual Studio6.0 C++作開發(fā)平臺，雖然增加了復(fù)雜程度，但是軟件執(zhí)行效率及重用性均得到提高。 最后，應(yīng)用基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試標(biāo)準(zhǔn)信號及電木的導(dǎo)熱系數(shù)，以驗證測試系統(tǒng)的可靠信與準(zhǔn)確性。
標(biāo)簽： FPGA USB 接口 數(shù)據(jù)采集
上傳時間： 2013-04-24
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測試儀廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域，是科研和生產(chǎn)不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號發(fā)生裝置向被測對象發(fā)送激勵信號，同時由信號采集與處理裝置通過傳感器采集被測對象的響應(yīng)信號，并送到上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。本文研究采用靈活的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA為核心，協(xié)調(diào)整個儀器的運轉(zhuǎn)，并采用先進(jìn)的USB總線技術(shù)，將信號發(fā)生、信號采集與處理有機(jī)地集成為一體的多功能測試儀。 本文的第一章介紹了測試儀及其研究應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發(fā)展趨勢，提出了本課題的研究任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)； 第二章從硬件和軟件兩個方面討論了測試儀的總體設(shè)計方案，并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個功能模塊的硬件設(shè)計； 第三章討論了USB模塊相關(guān)的軟件設(shè)計，其中包含USB固件設(shè)計、驅(qū)動程序設(shè)計和客戶應(yīng)用程序設(shè)計三個方面的內(nèi)容，詳細(xì)論述了各部分軟件的架構(gòu)和主要功能模塊的實現(xiàn)。 第四章討論了主控器FPGA的設(shè)計，是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設(shè)計方案，然后從MCU模塊、信號采集模塊、信號發(fā)生模塊三部分具體描述了其實現(xiàn)方式。軟件設(shè)計上采用了模塊化的設(shè)計思想，使得結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)，易于進(jìn)一步開發(fā)；并且靈活的使用了有限狀態(tài)機(jī)，大大提高了程序的穩(wěn)定性和運行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設(shè)計，討論了波形生成的原理及實現(xiàn)，并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細(xì)描述了實驗的步驟和結(jié)果，分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實驗，驗證了儀器的性能和設(shè)計的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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目前，數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計周期、提高了設(shè)計的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實時測控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點，把FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對數(shù)據(jù)采集與處理，對FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個控制系統(tǒng)分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計。FFT算法在數(shù)字信號處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實現(xiàn)FFT的一種設(shè)計思想，給出了總體實現(xiàn)框圖。分別設(shè)計了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運算單元，存儲器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點設(shè)計實現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計實現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運算速度，降低了運算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對各個模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲控制模塊的設(shè)計。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，設(shè)計了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點，把整個系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊進(jìn)行設(shè)計和仿真。設(shè)計采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對實時信號的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時間： 2013-07-06
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從生產(chǎn)制作工藝的角度介紹了多層印制電路板(以下簡稱多層板)設(shè)計時應(yīng)考慮的主要因素,闡述了外形與布局,層數(shù)與厚度,孔與焊盤,線寬與間距的影響因素,設(shè)計原則及其計算關(guān)系.文中結(jié)合生產(chǎn)實踐對重
上傳時間： 2013-05-25
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針對CDMA系統(tǒng)多徑衰落信道條件下采用MATLAB仿真軟件對單用戶RAKE接收機(jī)和多用戶RAKE接收機(jī)之間分別進(jìn)行了仿真。并采用最大比合并、等增益合并、選擇式合并這三種合并方式進(jìn)行比較。給出仿真結(jié)果及誤碼率性能參數(shù)。通過比較三種合并方式的比較得出最大合并比方式更適合RAKE接收機(jī)。通過單用戶與多用戶RAKE接收機(jī)的比較，得出RAKE接收機(jī)更適合于多用戶情況。并通過多用戶間的比較得出增多用戶對同狀態(tài)下信噪比要求增加不大。
上傳時間： 2013-04-24
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利用端口串行通信接口卡來擴(kuò)展多個串行口是解決工業(yè)過程中集散控制系統(tǒng)的一種有效方法,文中介紹了利用MOXA公司生產(chǎn)的8端口串行通信接口板在PC機(jī)與89C51單片機(jī)之間進(jìn)行串行通信的擴(kuò)展方法,給出了使用多
上傳時間： 2013-07-20
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人體血液成份的無創(chuàng)檢測是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尚未攻克的前沿課題之一，動態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測方法難以逾越的障礙——個體差異和測量條件對檢測結(jié)果的影響。實現(xiàn)動態(tài)光譜檢測，其關(guān)鍵在于采集多波長的光電容積脈搏波信號，并對其進(jìn)行處理。針對動態(tài)光譜檢測中信號微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點，本文設(shè)計了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，提高檢測精度，采集出滿足動態(tài)光譜信號提取要求的光電脈搏波；并對動態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實現(xiàn)進(jìn)行研究。 課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實現(xiàn)對多波長的光電容積脈搏波的檢測。結(jié)合面陣CCD的二維圖像特點，采用信號累加法去除噪聲，提高信號的信噪比。 創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號累加方法——將處于同一行的視頻信號在采樣過程中直接累加，然后再進(jìn)行傳輸和存儲。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號的信噪比，同時減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對存儲器容量的要求，改善了動態(tài)光譜信號檢測系統(tǒng)的性能。 針對面陣CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號的特點，設(shè)計視頻信號解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號和準(zhǔn)確的視頻同步信號，用于后續(xù)的視頻信號采集與處理。 根據(jù)動態(tài)光譜信號檢測和視頻信號采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了視頻信號的精確定位，通過光譜信號的高速同行累加，實現(xiàn)了光電脈搏波信號的高精度檢測。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過對其應(yīng)用程序的開發(fā)，可靠的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開發(fā)成本。 為實現(xiàn)動態(tài)光譜信號的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實現(xiàn)方案，對各關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計，為動態(tài)光譜信號的進(jìn)一步處理打下良好的基礎(chǔ)。 最后，通過實驗證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號預(yù)處理的可行性，得到了符合動態(tài)光譜信號提取要求的脈搏波信號。
標(biāo)簽： 動態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理
上傳時間： 2013-04-24
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多功能車輛總線一類設(shè)備是一個在列車通信網(wǎng)(TCN，TrainCommunication Network)中普遍使用的網(wǎng)絡(luò)接口單元。目前我國的新式列車大多采用列車通信網(wǎng)傳輸列車中大量的控制和服務(wù)信息。但使用的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品主要為國外進(jìn)口，因此迫切需要研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品。 論文以一類設(shè)備控制器的設(shè)計為核心，采取自頂向下的模塊設(shè)計方法。將設(shè)備控制器分為同步層和數(shù)據(jù)處理層來分別實現(xiàn)對幀的發(fā)送與接收處理和對幀數(shù)據(jù)的提取與存儲處理。 同步層包含幀的識別模塊、曼徹斯特譯碼模塊、曼徹斯特編碼與幀封裝三個模塊。幀識別模塊檢測幀的起始位并對幀類型進(jìn)行判斷。譯碼模塊根據(jù)采集的樣本值來判斷曼徹斯特編碼的值，采樣的難點在于非理想信號帶來的采樣誤差，論文使用結(jié)合位同步的多點采樣法來提高采樣質(zhì)量。幀分界符中的非數(shù)據(jù)符不需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，編碼時在非數(shù)據(jù)符位關(guān)閉編碼電路使非數(shù)據(jù)符保持原來的編碼輸出。 數(shù)據(jù)處理層以主控單元(MCU，Main Control Unit)和通信存儲器為設(shè)計核心。MCU是控制器的核心，對接收的主幀進(jìn)行分析，判斷是從通信存儲器相應(yīng)端口取出應(yīng)答從幀并發(fā)送，還是準(zhǔn)備接收從幀并存入通信存儲器。通信存儲器存儲設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，合適的地址分配能簡化MCU的控制程序，論文固定了通信存儲器端口大小使MCU可以根據(jù)一個固定的公式進(jìn)行端口的遍歷從而簡化了MCU程序的復(fù)雜度。數(shù)據(jù)在傳輸中由于受到干擾和沖突等問題而出現(xiàn)錯誤，論文采用循環(huán)冗余檢驗碼結(jié)合偶檢驗擴(kuò)展來對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯控制。 最后，使用FPGA和硬件描述語言Verilog HDL開發(fā)出了MVB一類設(shè)備。目前該一類設(shè)備已運用在SS4G電力機(jī)車的制動控制單元(BCU．Brake Control Unit)中并在鐵道科學(xué)研究院通過了TCN通信測試。一類設(shè)備的成功研制為列車通信網(wǎng)中總線管理器等高類設(shè)備的開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-07-27
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