PCB板的線寬、覆銅厚度與通過的電流對應的關系,可作為PCB設計時的參考資料。
上傳時間: 2013-06-16
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隨著數字電子技術的發展,數字信號處理廣泛應用于聲納、雷達、通訊語音處理和圖像處理等領域。快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)在數字信號處理系統中起著很重要的作用,FFT 有效地提高了離散傅立葉變換(Discret Fourier Transform,DFT)的運算效率。 處理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和實時處理的性能,而現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)是近年來迅速發展起來的新型可編程器件,在處理大規模數據方面,有極大的優勢。論文采用了在FPGA中實現FFT算法的方案。 數字信號處理板的硬件電路設計是本論文的重要部分之一。在介紹了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基礎上,根據實時處理的要求,給出了數字信號處理板的硬件設計方案并對硬件電路的實現進行了分析和說明。 依據數字系統的設計方法,分別采用基二按時間抽取FFT算法、基四按時間抽取FFT算法以及FFT兆核函數三種方法利用硬件描述語言(VHSICHardware Description Language,VHDL)實現了1024點的FFT,接著對三種方法進行了評估,得出了FPGA完全能滿足處理器的實時處理的要求的結論。然后根據通用串行總線(Universial Serial Bus,USB)協議,利用VHDL語言編寫了USB接口芯片ISP1581的固件程序,實現了設備的枚舉過程。
上傳時間: 2013-08-01
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隨著網絡技術和通信技術的突飛猛進,人們對通信的保密性能,抗干擾能力的要求越來越高,而且對信息隱蔽、多址保密通信等特性提出了更高的要求。這些要求的實現都離不開擴頻通信技術的應用,而擴頻通信芯片作為擴頻通信網絡的核心器件,自然也成了研究的重點。本論文旨在借鑒國內外相關研究成果,并以家庭電力線通信環境為背景,驗證了一種CDMA碼分多址通信的實現方案,并通過智能家庭系統展示了其應用效果。 本課題以構建家庭電力載波通信網絡為目標,首先,以兩塊Cyclone系列FPGA開發板為基礎,分別作為發送單元和接收單元,構建了系統的硬件開發平臺;以QuartusⅡ 7.2為開發環境,運用Verilog硬件描述語言,編寫擴頻模塊和解擴模塊,并且進行了測試、仿真和綜合,驗證了通過專用芯片實現擴頻通信系統的可行性。應用方面,采用電力線載波通信芯片,提出了一種由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統。用戶通過WEB方式登陸嵌入式網關,智能插線板能夠在嵌入式網關的控制下控制電器的電源、發送紅外遙控指令,實現對家電的遠程遙控。使用兩塊FPGA開發板,實現了擴頻通信基本收發是本設計得主要成果;將擴頻通訊技術、嵌入式Web技術引入到智能家庭系統的設計當中是本文的一個特點。 仿真和實驗表明:采用電力線載波通信芯片組建家庭網絡的方案可行,由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統能靈活、便捷地實施家電控制,并具有一定的節能效果。
上傳時間: 2013-06-17
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通用異步收發器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協議。串行外設用到異步串行接口一般采用專用集成電路實現。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊,而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能,或者當在FPGA上設計時,需要將UART功能集成到FPGA內部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現主機設備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當在使用藍牙設備的時候尤其是在監控場所,接口控制器在控制數據與計算機的傳輸上就起了至關重要的作用。 論文針對信息技術的發展和開發過程中的實際需要,設計了一個藍牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成,既可以單獨使用,也可集成到系統芯片中,并且整個設計緊湊、穩定且可靠,其用途廣泛,具有一定的使用價值。 本設計采用TOP-DOWN設計方法,整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據UART和藍牙主機控制器接口的實現原理和設計指標要求進行系統設計,對系統劃分模塊以及各個模塊的信號連接;然后進行模塊設計,設計出每個模塊的功能,并用VHDL語言編寫代碼來實現模塊功能;再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真;最后進行硬件驗證,在Virtex-II開發板上對系統進行功能驗證。實現了發送、接收和波特率發生等功能,驗證了結果,表明設計正確,功能良好,符合設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著科學技術的不斷發展,視頻圖像處理的應用越來越廣泛,各種圖像處理算法日趨成熟,相關的硬件技術更是不斷推陳出新。現代大規模集成電路VLSI技術的迅猛發展為視頻圖像處理技術提供了硬件基礎。其中,現場可編程門陣列FPGA用于嵌入式視頻圖像處理有其獨特優勢。FPGA高性能、高集成度、低功耗的特點不僅使其具備高速CPU的性能,而且其可編程性使得設計者可以方便的通過對邏輯結構的修改和配置,完成對系統的升級。 本文根據FPGA的并行處理特點,以及其在實時圖像處理方面的優勢,進行了基于FPGA的全景圖像處理系統的設計。在設計過程中,廣泛查閱了相關資料,通過分析系統的功能,進行具體器件的選型,最后確定紅色颶風Ⅱ代開發板及其擴展板作為本系統的硬件開發平臺。然后通過編寫相應的驅動程序(I2C總線控制器、SDRAM控制器),應用程序(視頻數據接收與存儲邏輯模塊),實現系統圖像采集、存儲的功能。本文的所有邏輯模塊均采用Verilog HDL語言進行描述設計。 本文最后對系統進行了調試。經實驗驗證,系統達到了圖像實時采集、存儲的功能,能進行正確可靠的工作。該系統為后續的圖像處理打下了堅實的基礎,同時整個系統的邏輯模塊資源消耗只占FPGA(EP1C12)的百分之幾,剩余資源還可以來用作一些硬件算法。
上傳時間: 2013-07-02
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軟件無線電DDC(數字下變頻)系統作為前端ADC與后端通用DSP器件之間的橋梁,通過降低數據流的速率,把低速數據送給后端通用DSP器件進行處理,其性能的優劣將對整個軟件無線電系統的穩定性產生直接影響。采用專用DDC芯片完成數字下變頻,雖然具有抽取比大、性能穩定等優點,但價格昂貴,靈活性不強,不能充分體現軟件無線電的優勢。FPGA工藝發展迅速,處理能力大大增強,相對于ASIC、DSP來說具有吞吐量高、開發周期短、可實現在線重構等諸多優勢。正因為這些優點,使得FPGA在軟件無線電的研究和開發中起著越來越重要的作用。 本次設計的目標是在一塊FPGA芯片上實現單通道數字下變頻系統。現階段主要對軟件無線電數字下變頻器的FPGA實現方法進行了研究分析,重點完成了其主要模塊的設計和仿真以及初步的系統級驗證。 論文首先對軟件無線電數字下變頻的國內外現狀進行了分析,然后對FPGA實現數字下變頻設計的優勢作了闡述。在對軟件無線電理論基礎、數字信號處理的相關知識深入研究的基礎上重點研究軟件無線電數字下變頻技術。對數字下變頻的NCO、混頻、CIC、HB、FIR模塊的實現方法進行深入研究,在:MATLAB中設定整體系統方案、完成模塊劃分和接口定義,并對部分模塊建立數學模型并仿真、對模塊的性能進行優化。從數字下變頻的系統層次上考慮了各模塊彼此問的性能制約,從而選擇合理配置、優化系統結構以獲得模塊間的性能均衡和系統性能的最優化。最后通過使用編寫'Verilog程序和調用部分lP Core相結合的方法完成數字下變頻各個模塊的設計并完成仿真和調試。結果表明設計的思想和結構是正確的,在下一步工作中主要完成系統的板級調試。
上傳時間: 2013-04-24
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《計算機組成原理》是計算機系的一門核心課程。但是它涉及的知識面非常廣,內容包括中央處理器、指令系統、存儲系統、總線和輸入輸出系統等方面,學生在學習該課程時,普遍覺得內容抽象難于理解。但借助于該計算機組成原理實驗系統,學生通過實驗環節,可以進一步融會貫通學習內容,掌握計算機各模塊的工作原理,相互關系的來龍去脈。 為了增強實驗系統的功能,提高系統的靈活性,降低實驗成本,我們采用FPGA芯片技術來徹底更新現有的計算器組成原理實驗平臺。該技術可根據用戶要求為芯片加載由VHDL語言所編寫出的不同的硬件邏輯,FPGA芯片具有重復編程能力,使得系統內硬件的功能可以像軟件一樣被編程,這種稱為“軟”硬件的全新系統設計概念,使實驗系統具有極強的靈活性和適應性。它不僅使該系統性能的改進和擴充變得十分簡易和方便,而且使學生自己設計不同的實驗變為可能。計算機組成原理實驗的最終目的是讓學生能夠設計CPU,但首先,學生必須知道CPU的各個功能部件是如何工作,以及相互之間是如何配合構成CPU的。因此,我們必須先設計出一個教學用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺,然后在此基礎上開發出VHDL部件庫及主要邏輯功能,并設計出一套實驗。 本文重點研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統,由于VHDL的高標準化和硬件描述能力,現代CPU的主要功能如計算,存儲,I/O操作等均可由VHDL來實現。同時設計實驗內容,包括時序電路的組成及控制原理實驗、八位運算器的組成及復合運算實驗、存儲器實驗、數據通路實驗、浮點運算器實驗、多流水線處理器實驗等,這些實驗形成一個相互關聯的系統。每個實驗先由教師講解原理及原理圖,學生根據教師提供的原理圖,自己用MAX+PLUSII完成電路輸入,學生實驗實際上是編寫VHDL,不需要寫得很復雜,只要能調用接口,然后將程序燒入平臺,這樣既不會讓學生花太多的時間在畫電路圖上,又能讓學生更好的理解每個部件的工作原理和工作過程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實驗平臺,即實驗系統的硬件組成。系統采用FPGA-XC4010EPC84,62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244,74LS275)組成。根據不同的實驗要求,規劃不同實驗控制邏輯。用戶可選擇不同的實驗邏輯,通過把實驗邏輯下載到FPGA芯片中構成自己的實驗平臺。 其次,論文詳細的闡述了VHDL模塊化設計,如何運用VHDL技術來依次實現CPU的各個功能部件。VHDL語言作為一種國際標準化的硬件描述語言,自1987年獲得IEEE批準以來,經過了1993年和2001年兩次修改,至今已被眾多的國際知名電子設計自動化(EDA)工具研發商所采用,并隨同EDA設計工具一起廣泛地進入了數字系統設計與研發領域,目前已成為電子業界普遍接受的一種硬件設計技術。再次,論文針對實驗平臺中遇到的較為棘手的多流水線等問題,也進行了深入的闡述和剖析。學生需要什么樣的實驗條件,實驗內容及步驟才能了解當今CPU所采用的核心技術,才能掌握CPU的設計,運行原理。另外,本論文的背景是需要學生熟悉基本的VHDL知識或技能,因為實驗是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實驗室的環境下,基本上較為完整的實現了一個基于FPGA的實驗平臺方案。在此基礎上,進行了部分功能的測試和部分性能方面的分析。本論文的研究,為FPGA在實際系統中的應用提供研究思路和參考方案。論文的研究結果將對FPGA與VHDL標準的進一步發展具有重要的理論和現實意義。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展,尤其是現場可編程器件的出現,為滿足實時處理系統的要求,誕生了一種新穎靈活的技術——可重構技術。它采用實時電路重構技術,在運行時根據需要,動態改變系統的電路結構,從而使系統既有硬件優化所能達到的高速度和高效率,又能像軟件那樣靈活可變,易于升級,從而形成可重構系統。可重構系統的關鍵在于電路結構可以動態改變,這就需要有合適的可編程邏輯器件作為系統的核心部件來實現這一功能。 論文利用可重構技術和“FD-ARM7TDMLCSOC”實驗板的可編程資源實現了一個8位微程序控制的“實驗CPU”,將“實驗CPU”與實驗板上的ARMCPU構成雙內核CPU系統,并對雙內核CPU系統的工作方式和體系結構進行了初步研究。 首先,文章研究了8位微程序控制CPU的開發實現。通過設計實驗CPU的系統邏輯圖,來確定該CPU的指令系統,并給出指令的執行流程以及指令編碼。“實驗CPU”采用的是微程序控制器的方式來進行控制,因此進行了微程序控制器的設計,即微指令編碼的設計和微程序編碼的設計。為利用可編程資源實現該“實驗CPU”,需對“實驗CPU”進行VHDL描述。 其次,文章進行了“實驗CPU”綜合下載與開發。文章中使用“Synplicity733”作為綜合工具和“Fastchip3.0”作為開發工具。將“實驗CPU”的VHDL描述進行綜合以及下載,與實驗箱上的ARMCPU構成雙內核CPU,實現了基于可重構技術的雙內核CPU的系統。根據實驗板的具體環境,文章對雙內核CPU系統存在的關鍵問題,如“實驗CPU”的內存讀寫問題、微程序控制器的實現,以及“實驗CPU'’框架等進行了改進,并通過在開發工具中添加控制模塊和驅動程序來實現系統工作方式的控制。 最后,文章對雙核CPU系統進行了功能分析。經分析,該系統中兩個CPU內核均可正常運行指令、執行任務。利用實驗板上的ARMCPU監視用“實驗CPU”的工作情況,如模擬“實驗CPU”的內存,實現機器碼運行,通過串行口發送的指令來完成單步運行、連續運行、停止、“實驗CPU"指令文件傳送、“實驗CPU"內存修改、內存察看等工作,所有結果可顯示在超級終端上。該系統通過利用ARMCPU來監控可重構CPU,研究雙核CPU之間的通信,嘗試新的體系結構。
上傳時間: 2013-04-24
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確保產品之制造性, R&D在設計階段必須遵循Layout相關規范, 以利制造單位能順利生產, 確保產品良率, 降低因設計而重工之浪費. “PCB Layout Rule” Rev1.60 (發文字號: MT-8-2-0029)發文后, 尚有訂定不足之處, 經補充修正成“PCB Layout Rule” Rev1.70. PCB Layout Rule Rev1.70, 規范內容如附件所示, 其中分為: (1) ”PCB LAYOUT 基本規范”:為R&D Layout時必須遵守的事項, 否則SMT,DIP,裁板時無法生產. (2) “錫偷LAYOUT RULE建議規范”: 加適合的錫偷可降低短路及錫球. (3) “PCB LAYOUT 建議規范”:為制造單位為提高量產良率,建議R&D在design階段即加入PCB Layout. (4) ”零件選用建議規范”: Connector零件在未來應用逐漸廣泛, 又是SMT生產時是偏移及置件不良的主因,故制造希望R&D及采購在購買異形零件時能顧慮制造的需求, 提高自動置件的比例. (5) “零件包裝建議規范”:,零件taping包裝時, taping的公差尺寸規范,以降低拋料率.
上傳時間: 2013-04-24
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在數字通信中,采用差錯控制技術(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段,并發揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復雜程度相同的情況下,卷積碼的性能優于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數譯碼和概率譯碼。代數譯碼是基于碼的代數結構;而概率譯碼不僅基于碼的代數結構,還利用了信道的統計特性,能充分發揮卷積碼的特點,使譯碼錯誤概率達到很小。 卷積碼譯碼器的設計是由高性能的復雜譯碼器開始的,對于概率譯碼最初的序列譯碼,隨著譯碼約束長度的增加,其譯碼錯誤概率可達到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化,對不太長的約束長度,維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時,Viterbi譯碼算法效率很高,速度很快,譯碼器也較簡單。 目前,卷積碼在數傳系統,尤其是在衛星通信、移動通信等領域已被廣泛應用。 本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設計原理及其FPGA實現方案進行了研究。同時,將交織和解交織技術應用于編碼和解碼的過程中。 首先,簡要介紹了卷積碼的基礎知識和維特比譯碼算法的基本原理,并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進行了比較。其次,討論了交織和解交織技術及其在糾錯碼中的應用。然后,介紹了FPGA硬件資源和軟件開發環境Quartus Ⅱ,包括數字系統的設計方法和設計規則。再有,對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應算法實現、優化進行了研究。最后,在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進行了仿真,并根據仿真結果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結果表明,系統的誤碼率達到了設計要求,從而驗證了譯碼器設計的可靠性,所設計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數據傳輸的場合。
上傳時間: 2013-04-24
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