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小波分析與信號(hào)處理.pdf

小波分析經(jīng)典，注重小波分析的基本理論。將一位小波理論和高維小波理論放在一起并行介紹。

標(biāo)簽： 小波分析 信號(hào)處理

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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AES加、解密算法的FPGA優(yōu)化設(shè)計(jì)

2000年10月2日，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所宣布采用Rijndael算法作為高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年5月26日正式生效，AES算法將在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，在信息安全中扮演重要角色。因此，對(duì)AES算法實(shí)現(xiàn)的研究就成為了國(guó)內(nèi)外的熱點(diǎn)，會(huì)在信息安全領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用FPGA實(shí)現(xiàn)AES算法具有快速、靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 本論文就是針對(duì)AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)問題，在深入分析了AES算法的整體結(jié)構(gòu)、基本變換以及加、解密流程的基礎(chǔ)上，對(duì)AES算法的加、解密系統(tǒng)的FPGA優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容為： 1．確定了實(shí)現(xiàn)方案以及關(guān)鍵技術(shù)，在比較了常用的結(jié)構(gòu)后，采用了適合高速并行實(shí)現(xiàn)AES加、解密算法的結(jié)構(gòu)——內(nèi)外混合的流水線結(jié)構(gòu)，并給出了總體的設(shè)計(jì)框圖。由于流水線結(jié)構(gòu)不適用于反饋模式，為了達(dá)到較高的運(yùn)算速度，該系統(tǒng)使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式； 2．對(duì)各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)分別予以詳細(xì)分析，結(jié)合算法本身和FPGA的特點(diǎn)，采用查表法優(yōu)化處理了字節(jié)代換運(yùn)算，列混合運(yùn)算和密鑰擴(kuò)展運(yùn)算。同時(shí)，考慮到應(yīng)用環(huán)境的不同，本設(shè)計(jì)支持?jǐn)?shù)據(jù)分組為128比特，密鑰長(zhǎng)度為128比特、192比特以及256比特三種模式下的AES算法加、解密過程。完成了AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)的這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)； 3．利用QLJARTUSII開發(fā)工具進(jìn)行代碼的編寫工作和綜合編譯工作，在 MODELSIM中進(jìn)行仿真并給出仿真結(jié)果，給出了各個(gè)模塊和整個(gè)設(shè)計(jì)的仿真測(cè)試結(jié)果； 4．和其他類似的設(shè)計(jì)做了橫向?qū)Ρ龋贸鼋Y(jié)論：本設(shè)計(jì)在保證了速度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了資源和速度的均衡，在性能上具有較大的優(yōu)勢(shì)。

標(biāo)簽： FPGA AES 解密 算法

上傳時(shí)間： 2013-05-25

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IEEE 802.11信道編解碼及交織解交織的FPGA實(shí)現(xiàn)

隨著糾錯(cuò)編碼理論研究的不斷深入，糾錯(cuò)碼的實(shí)際應(yīng)用越來越廣泛。卷積碼作為其中重要的一種，已被大多數(shù)通信系統(tǒng)所采用。(2,1,7)卷積碼是一種短約束長(zhǎng)度最佳碼，編、譯碼器易于實(shí)現(xiàn)，且具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。 本文研究了IEEE 802.11協(xié)議中(2,1,7)卷積碼編碼、交織解交織及其軟判決高速Viterbi譯碼的實(shí)現(xiàn)問題。 首先介紹了IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，然后介紹了信道編解碼中卷積碼編碼及Viterbi譯碼算法和FPGA 設(shè)計(jì)方法，接著通過對(duì)(2,1,7)卷積碼特點(diǎn)的具體分析，吸取目前Viterbi譯碼算法和交織解交織算法的優(yōu)點(diǎn)，采取一系列的改進(jìn)措施，基于FPGA實(shí)現(xiàn)了IEEE 802.11信道編解碼及交織和解交織系統(tǒng)。這些改進(jìn)措施包括采用并行FIFO、改進(jìn)的ACS 單元、流水式塊處理結(jié)構(gòu)、改進(jìn)的SMDO方法、雙重交織策略，使得在同樣時(shí)鐘速率下，系統(tǒng)的性能大幅度提高。最后將程序下載到Altera公司的Cyclone 系列的FPGA(型號(hào)EP1C6Q240C8)器件上進(jìn)測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果作了簡(jiǎn)單分析。

標(biāo)簽： 802.11 IEEE FPGA 信道

上傳時(shí)間： 2013-05-25

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采用FPGA實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理算法的研究及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立

該文針對(duì)復(fù)雜信號(hào)實(shí)時(shí)處理的困難,提出了采用FPGA來實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的方法,并根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)了一個(gè)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái).根據(jù)FPGA實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的關(guān)鍵點(diǎn):設(shè)計(jì)合理的FPGA結(jié)構(gòu),體現(xiàn)算法的并行性和流水性,論文著重分析了用FPGA實(shí)現(xiàn)陣列結(jié)構(gòu)處理的具體方法和實(shí)現(xiàn)過程.論文從分析算法的并行度入手,提出用相關(guān)圖方法直觀反映算法的相關(guān)性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了算法的信號(hào)流圖結(jié)構(gòu)和脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu).并針對(duì)典型信號(hào)處理算法(矩陣運(yùn)算、卷積運(yùn)算)進(jìn)行了并行度分析,相關(guān)圖設(shè)計(jì)和從相關(guān)圖導(dǎo)出脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)的研究.同時(shí)針對(duì)FPGA特點(diǎn),提出了采用CORDIC結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)通用運(yùn)算單元,給出其流水實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu),結(jié)合脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)提高了矩陣運(yùn)算性能.最后設(shè)計(jì)一個(gè)以32位CPU為核心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),編寫了啟動(dòng)程序和診斷程序.

標(biāo)簽： FPGA 信號(hào)處理 法的研究 實(shí)驗(yàn)

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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FPGA用于160Gbs高速光纖通信系統(tǒng)中PMD補(bǔ)償?shù)难芯?/a>

標(biāo)簽： FPGA 160 Gbs PMD

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于FPGA的JPEG編解碼芯片設(shè)計(jì)

近年來,隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)字圖像壓縮編碼技術(shù)的逐漸成熟,實(shí)時(shí)圖象處理在多媒體、HDTV、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用,圖像壓縮/解壓的IC芯片也已成為多媒體技術(shù)的核心,實(shí)現(xiàn)這些算法芯片的研究成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn).該文基于FPGA設(shè)計(jì)了JPEG圖像壓縮編解碼芯片,通過改進(jìn)算法優(yōu)化結(jié)構(gòu),在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性.在JPEG編碼器設(shè)計(jì)中,改進(jìn)了JEONG的DCT變換算法,采用流水線優(yōu)化算法解決時(shí)間并行性問題,提高了DCT/IDCT模塊的運(yùn)算速度;設(shè)計(jì)了基于查找表結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)乘法器,便于在設(shè)計(jì)中共享乘法單元,以適應(yīng)流水線設(shè)計(jì)的要求;依據(jù)Huffman編碼表的規(guī)律性,采用并行查找表結(jié)構(gòu),用較少的存儲(chǔ)單元完成Huffman編解碼的運(yùn)算,同時(shí)也提高了編解碼速度.在JPEG解碼器設(shè)計(jì)中,根據(jù)Huffman碼字本身的特點(diǎn)和JPEG標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)了一種Huffman碼字分組結(jié)構(gòu),基于該結(jié)構(gòu)提出分組Huffman查找表及地址編碼的設(shè)計(jì)方法,進(jìn)而完成了新的快速Huffman解碼算法及其模塊設(shè)計(jì).整個(gè)設(shè)計(jì)及其各個(gè)模塊都在ALTERA公司的EDA工具QUARTUSII平臺(tái)上進(jìn)行了邏輯綜合及功能和時(shí)序仿真.綜合和仿真結(jié)果表明,基于FPGA的JPEG圖像編解碼芯片消耗很少的FPGA硬件資源,達(dá)到了較高的工作頻率,在速度和資源利用率方面均達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài),可滿足實(shí)時(shí)JPEG圖像編解碼的要求.在邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,該設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步作硬件仿真和實(shí)驗(yàn),將源代碼燒錄進(jìn)FPGA芯片,作為獨(dú)立器件或有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的JPEG IP模塊,應(yīng)用于可視電話、手機(jī)和會(huì)議電視等低成本JPEG編解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).

標(biāo)簽： FPGA JPEG 編解碼 芯片設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-05-31

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基于FPGA的混沌加密芯片技術(shù)研究

利用混沌的對(duì)初值和參數(shù)敏感、偽隨機(jī)以及遍歷等特性設(shè)計(jì)的加密方案,相對(duì)傳統(tǒng)加密方案而言,表現(xiàn)出許多優(yōu)越性能,尤其在快速置亂和擴(kuò)散數(shù)據(jù)方面.目前,大多數(shù)混沌密碼傾向于軟件實(shí)現(xiàn),這些實(shí)現(xiàn)方案中數(shù)據(jù)串行處理且吞吐量有限,因而不適合硬件實(shí)現(xiàn).該論文分別介紹了適合FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)并行實(shí)現(xiàn)的序列密碼和分組密碼方案.序列密碼方案,對(duì)傳統(tǒng)LFSR(線性反饋移位寄存器)進(jìn)行改進(jìn),采用非線性的混沌方程代替LFSR中的線性反饋方程,進(jìn)而構(gòu)造出基于混沌偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的加密算法.分組密碼方案,從圖像置亂的快速性考慮,將兩維混沌映射擴(kuò)展到三維空間;同時(shí),引入另一種混沌映射對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)散操作,以有效地抵抗統(tǒng)計(jì)和差分攻擊.對(duì)于這兩種方案,文中給出了VHDL(硬件描述語言)編程、FPGA片內(nèi)功能模塊設(shè)計(jì)、加密效果以及硬件性能分析等.其中,序列密碼硬件實(shí)現(xiàn)方案,在不考慮通信延時(shí)的情況下,可以達(dá)到每秒61.622兆字節(jié)的加密速度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這兩種加密算法的FPGA實(shí)現(xiàn)方案是可行的,并且能夠得到較高的安全性和較快的加密速度.

標(biāo)簽： FPGA 混沌 加密芯片 技術(shù)研究

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于FPGA的計(jì)算機(jī)可編程外圍接口芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著電子技術(shù)和EDA技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模可編程邏輯器件PLD(Programmable Logic Device)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gates Array)完全可以取代大規(guī)模集成電路芯片,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)可編程接口芯片的功能,并可將若干接口電路的功能集成到一片PLD或FPGA中.基于大規(guī)模PLD或FPGA的計(jì)算機(jī)接口電路不僅具有集成度高、體積小和功耗低等優(yōu)點(diǎn),而且還具有獨(dú)特的用戶可編程能力,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能重構(gòu).該課題以Altera公司FPGA(FLEX10K)系列產(chǎn)品為載體,在MAX+PLUSⅡ開發(fā)環(huán)境下采用VHDL語言,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)可編程并行接芯片8255的功能.設(shè)計(jì)采用VHDL的結(jié)構(gòu)描述風(fēng)格,依據(jù)芯片功能將系統(tǒng)劃分為內(nèi)核和外圍邏輯兩大模塊,其中內(nèi)核模塊又分為RORT A、RORT B、OROT C和Control模塊,每個(gè)底層模塊采用RTL(Registers Transfer Language)級(jí)描述,整體生成采用MAX+PLUSⅡ的圖形輸入法.通過波形仿真、下載芯片的測(cè)試,完成了計(jì)算機(jī)可編程并行接芯片8255的功能.

標(biāo)簽： FPGA 計(jì)算機(jī) 可編程 外圍接口

上傳時(shí)間： 2013-06-08

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基于FPGA的數(shù)字相位計(jì)的研究與實(shí)現(xiàn)

本文結(jié)合工程需要詳細(xì)論述了一種數(shù)字相位計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法是基于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片運(yùn)用FFT(快速傅立葉變換)算法完成的。首先，從相位測(cè)量的原理出發(fā)，分析了傳統(tǒng)相位計(jì)的缺點(diǎn)，給出了一種高可靠性的相位檢測(cè)實(shí)用算法，其算法核心是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行FFT變換，通過頻譜分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)初相位的檢測(cè)，并同時(shí)闡述了FPGA在實(shí)現(xiàn)數(shù)字相位計(jì)核心FFT算法中的優(yōu)勢(shì)。在優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)中，利用多個(gè)乘法器并行運(yùn)算的方式加快了蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算速度；內(nèi)置雙端口RAM、旋轉(zhuǎn)因子ROM使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的速度得到提高；采用了流水線的工作方式使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、運(yùn)算在時(shí)間上達(dá)到匹配。整個(gè)設(shè)計(jì)采用VHDL(超高速硬件描述語言)語言作為系統(tǒng)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的描述手段，在Altera的QuartusⅡ軟件支持下完成。仿真結(jié)果表明，基于FPGA實(shí)現(xiàn)的FFT算法無論在速度和精度上都滿足了相位測(cè)量的需要，其運(yùn)算64點(diǎn)數(shù)據(jù)僅需27.5us，最大誤差在1％之內(nèi)。

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字 相位計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-05-16

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高速Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)

本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。這種Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)方案既可以制成高性能的單片差錯(cuò)控制器，也可以集成到大規(guī)模ASIC通信芯片中，作為全數(shù)字接收的一部分。 本文所設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器采用了基四算法，與基二算法相比，其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在，本文在加一比一選模塊中采用了全并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，這種方法雖然增加了硬件的使用面積，卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設(shè)計(jì)方法，與寄存器交換法相比，回溯算法更適用于FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯(cuò)，本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進(jìn)行合并。實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的誤碼測(cè)試儀，在FPGA內(nèi)部完成誤碼驗(yàn)證和誤碼計(jì)數(shù)的工作。 與基于軟件實(shí)現(xiàn)譯碼過程的DSP芯片不同，F(xiàn)PGA芯片完全采用硬件平臺(tái)對(duì)Viterbi譯碼器加以實(shí)現(xiàn)，這使譯碼速率得到很大的提升。針對(duì)于具體的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設(shè)計(jì)。通過對(duì)譯碼器的綜合仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達(dá)到60Mbps。

標(biāo)簽： Viterbi FPGA 譯碼器

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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