雖然印制電路板(PCB)布線在高速電路中具有關鍵的作用,但它往往是電路設計過程的最后幾個步驟之一。高速 PCB 布線有很多方面的問題,關于這個題目已有人撰寫了大量的文獻。本文主要從實踐的角度來探討高速電路的布線問題。主要目的在于幫助新用戶當設計高速電路 PCB 布線時對需要考慮的多種不同問題引起注意。另一個目的是為已經有一段時間沒接觸PCB 布線的客戶提供一種復習資料。由于版面有限,本文不可能詳細地論述所有的問題,但是我們將討論對提高電路性能、縮短設計時間、節省修改時間具有最大成效的關鍵部分。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著全球經濟不斷增長和信息技術持續發展,越來越多用戶提出了對數據、語音和視訊等寬帶接入業務的需求。傳統的接入網技術己成為新一代寬帶通信網絡建設的瓶頸,通信網絡的寬帶化成為一個必然的趨勢。在眾多新興的接入技術中,寬帶無線接入技術以其特有的優勢成為近年來通信技術市場的最大亮點。基于IEEE802.16e的WiMAX技術作為一種面向無線城域網(WMAN)的寬帶接入方案,正以其優異的性能和廣闊的市場前景而倍受關注。 本文是基于WiMAX技術的網絡終端的設計,根據IEEE802.16e協議,物理層需要對收發信息進行編解碼、調制解調等的處理,其中包含很多運算密集的算法;這些處理有些適合硬件邏輯實現,有些適合數字信號處理器實現,所以設計采用了FPGAs+DSPs的實現方式。考慮對接收和發送數據的不同處理,在詳細分析上行和下行鏈路的工作過程的基礎上,對模塊的進行了詳細劃分,并對系統的FPGA部分進行了詳細設計。 設計中本文充分考慮了FPGA和DSP之間處理的優缺點,并注意避免器件之間通信的復雜化,在滿足器件之間數據流量的同時,盡量使數據流向簡單化,避免了延時增加和接口帶寬調度的復雜化。最終整個設計完成完整的802.16e網絡終端的物理層基帶處理功能。
上傳時間: 2013-06-01
上傳用戶:123456wh
H.264作為新一代視頻編碼標準,相比上一代視頻編碼標準MPEG2,在相同畫質下,平均節約64﹪的碼流。該標準僅設定了碼流的語法結構和解碼器結構,實現靈活性極大,其規定了三個檔次,每個檔次支持一組特定的編碼功能,并支持一類特定的應用,因此。H.264的編碼器的設計可以根據需求的不同而不同。 H.264雖然具有優異的壓縮性能,但是其復雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進行了編碼復雜度分析,并統計了整個軟件編碼中計算量的分布。H.264中采用了率失真優化算法,提高了幀內預測編碼的效率。在該算法下進行幀內預測時,為了得到一個宏塊的預測模式,需要進行592次率失真代價計算。因此為了降低幀內預測模式選擇的計算復雜度,本文改進了幀內預測模式選擇算法。實踐證明,在PSNR值的損失可以忽略不計的情況下,該算法相比原算法,幀內編碼時間平均節約60﹪以上,對編碼的實時性有較大幫助。 為了實現實時編碼,考慮到FPGA的高效運算速度和使用靈活性,本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實現。首先研究了H.264編碼器硬件實現架構,并對影響編碼速度,且具有硬件實現優越性的幾個重要部分進行了算法研究和FPGA.實現。本文主要研究了H.264編碼器中整數DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數DCT變換等部分。分別對這些模塊進行了綜合和時序仿真,并將驗證后通過的系統模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中,進行了在線測試,驗證了該系統對輸入的殘差數據實時壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內預測模式選擇算法的改進,算法實現簡單,對軟件編碼的實時性有很大幫助。本文對在單片FPGA上實現H.264編碼器做出了探索性嘗試,這對H.264編碼器芯片的設計有著積極的借鑒性。
上傳時間: 2013-05-25
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準,其優良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應用領域。JPEG2000算法非常復雜,圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內存開銷,因而通過對JPEG2000算法進行優化并采用硬件電路來實現JPEG2000標準的部分或全部內容,對加快編碼速度從而擴展其應用領域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內容,其一是JPEG2000算術編碼器算法的研究與硬件設計,其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優化算法的設計。在研究算術編碼器過程中,首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術編碼器的編碼原理和編碼流程,之后采用有限狀態機和二級流水線技術,并在不影響關鍵路徑的情況下通過對算術編碼步驟優化采用硬件描述語言對算術編碼器進行了設計,并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設計不但編碼速度快,而且流水線短,硬件設計的復雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中,首先結合率失真理論建立了算法的數學模型,并驗證了該算法的有效性,之后深入分析了該數學模型的實現流程,找出影響算法效率的關鍵路徑。在對算法優化時采用黃金分割點算法代替原來的二分查找法,并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實驗證明,采用優化算法在增加少量系統資源的情況下使得計算效率提高了60%以上。之后,分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實現,又提出了一種失真更低的比特分配方案,即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進行編碼,通過對該算法的仿真驗證,得出在固定碼率條件下新算法將產生更少的失真。
上傳時間: 2013-07-13
上傳用戶:long14578
JPEG2000是新一代的靜態圖像壓縮標準,它相比JPEG有很多新的特性,如漸進傳輸和感興趣區域編碼等,因而它具有廣闊的應用前景,特別是在數碼相機、PDA等便攜式設備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優化截斷點的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法,其計算復雜度遠遠高于JPEG,完全采用軟件方案實現將會占用大量的處理器時間和內存開銷,而且速度較慢,實時處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產品、消費類電子產品中的應用,打開巨大的潛在市場,研究硬件實現的算法實時處理方案具有重要的應用價值。 EBCOT算法是一個兩層的編碼引擎,其中的上下文編碼的運算量約占到總運算量的50%,是提高編碼速度的關鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運算,沒有復雜的數學運算,但邏輯控制流程復雜繁瑣,對存儲器訪問頻繁,采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實現該算法,未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片,以電路邏輯的方式來實現該算法并進行優化,在研究和分析了上下文編碼算法運算特點的基礎上,設計了列判斷和交錯存儲相結合的硬件實現方案,并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級描述了相應的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后,所獲得的上下文編碼模塊最大時鐘頻率為101MHz,且能在130ms內完成對一幅512×512灰度圖像的編碼,性能比Jasper軟件中的實現方案提高了75%。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸的能力,而碼流組織是獲得漸進傳輸特性的技術關鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數據包的先后順序來實現漸進傳輸的目的。本文對JPEG2000中實現漸進傳輸的機制進行了分析,并研究了碼流組織的算法實現。 為了對JPEG2000算法實現進行驗證,本文設計了基于FPGA和ARM的驗證實驗平臺,其中FPGA主要完成算法中運算量較大的小波變換、上下文編碼和算術編碼,而ARM處理器則完成碼流組織、數據打包以及和PC機的通信。本文在該平臺上對所設計的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設計進行了驗證,實驗結果表明本文設計的算法模塊功能正確,并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:獨孤求源
JPEG2000是新一代圖像壓縮標準,JPEG2000與傳統JPEG最大的不同,在于它放棄了JPEG所采用的以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)為主的區塊編碼方式,而采用以小波轉換(Wavelet Transform)為主的多解析編碼方式.離散小波變換算法是現代譜分析工具,在圖像處理與圖像分析領域正得到越來越廣泛的應用.由于JPEG2000標準具有復雜的算法,全部用軟件來實現將會占用很大的處理器時間開銷和內存開銷,尤其對于實時圖像傳輸和處理系統,因而用硬件電路來實現JPEG2000標準的部分或全部,就具有重要的意義,本課題的目的就是用硬件電路來實現JPEG2000標準中的離散小波變換部分,論文研究的主要工作就是設計了一個符合JPEG2000標準的、高性能的多級二維離散小波變換的硬件電路.論文研究的內容主要分為兩部分,第一部分首先分析了JPEG2000標準和離散小波變換的原理,重點研究了離散小波變換的快速算法,包括第一代小波變換所采用的卷積算法和第二代小波變換所采用的提升算法,然后具體分析了離散小波變換在JPEG2000中的具體實現.論文第二部分對兩種離散小波變換快速算法的硬件實現進行了比較,并選擇卷積濾波算法作為硬件實現的對象,并采用Daubechies9/7小波基.然后具體設計了離散小波變換的各個模塊,所有的模塊都是有硬件描述語言(Verilog HDL)來實現,經過仿真和邏輯綜合,在一塊自行設計的FPGA開發板上進行了驗證.仿真和驗證的結果表明了該小波變換的硬件電路符合JPEG2000標準,具有較高的速度和信噪比.
上傳時間: 2013-04-24
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上傳時間: 2013-05-24
上傳用戶:杏簾在望
加密算法一直在信息安全領域起著極其重要的作用,它直接影響著國家的安全和發展.隨著計算機技術的飛速發展,原有的數據加密標準(DES)已不能滿足人們的保密要求.在未來的20年內,高級數據加密標準(AES)將替代DES成為新的數據加密標準.在不對原有應用系統作大的改動的情況下,3-DES算法有了很大的生存空間.該文介紹了DES和3-DES算法的概要,給出了一種電路實現模型,并基于XILINX公司的FPGA器件設計了IP核,介紹了I P核設計中主要模塊的設計方法.最后對該IP核進行了分析,給出它的性能參數.該課題系統地論述了基3-DES算法的密碼IP核設計全過程.文章首先闡述了該設計的課題背景,給出了使用VHDL方法設計密碼電路的特點和研究思路和特點,然后對IP核的設計環境和密碼算法進行了介紹.在此基礎上,詳細討論了3-DES算法的密碼芯片設計方法和各個電路模塊實現的結構圖,包括算法電路、譯碼電路、接口電路和控制模塊電路等.通過對各個模塊設計的介紹,闡明了使用VHDL語言設計專用集成電路的原理和特點.
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:萌萌噠小森森
隨著電信數據傳輸對速率和帶寬的要求變得越來越迫切,原有建成的網絡是基于話音傳輸業務的網絡,已不能適應當前的需求.而建設新的寬帶網絡需要相當大的投資且建設工期長,無法滿足特定客戶對高速數據傳輸的近期需求.反向復用技術是把一個單一的高速數據流在發送端拆散并放在兩個或者多個低速數據鏈路上進行傳輸,在接收端再還原為高速數據流.該文提出一種基于FPGA的多路E1反向復用傳輸芯片的設計方案,使用四個E1構成高速數據的透明傳輸通道,支持E1線路間最大相對延遲64ms,通過鏈路容量調整機制,可以動態添加或刪除某條E1鏈路,實現靈活、高效的利用現有網絡實現視頻、數據等高速數據的傳輸,能夠節省帶寬資源,降低成本,滿足客戶的需求.系統分為發送和接收兩部分.發送電路實現四路E1的成幀操作,數據拆分采用線路循環與幀間插相結合的方法,A路插滿一幀(30時隙)后,轉入B路E1間插數據,依此類推,循環間插所有的數據.接收電路進行HDB3解碼,幀同步定位(子幀同步和復幀同步),線路延遲判斷,FIFO和SDRAM實現多路數據的對齊,最后按照約定的高速數據流的幀格式輸出數據.整個數字電路采用Verilog硬件描述語言設計,通過前仿真和后仿真的驗證.以30萬門的FPGA器件作為硬件實現,經過綜合和布線,特別是寫約束和增量布線手動調整電路的布局,降低關鍵路徑延時,最終滿足設計要求.
上傳時間: 2013-07-16
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本文將EDA技術與傳統的控制理論相結合,研制了一種全新的基于FPGA技術之上的PID和模糊控制器,并加以優化后應用于FESTO液位控制系統上.該控制器基于PLD組成的系統,很自然地避開CPU的程序跑飛、死循環、復位不可靠等缺點,最大程度的提高設計效率和系統的可靠性;同時相對于傳統的硬件控制器而言,它的高集成度所需較少外圍電路,降低設計成本,為控制器地實現提供了一種新方案.此外,本文的模糊控制器對傳統規則表進行改進,在被控量接近穩態值時規則表部分自適應于具體的期望值,消除了穩態值附近的震蕩,大大提高了系統的穩定性.
上傳時間: 2013-06-21
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