隨著無線通信技術的不斷發(fā)展和社會需求的日益增長，對通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和容量的要求也越來越大。現(xiàn)代通信系統(tǒng)為了追求更高的數(shù)據(jù)速率和頻譜效率，更趨向于采用非恒定包絡的調(diào)制方式，而非恒定包絡調(diào)制方式對功率放大器的非線性非常敏感，加上現(xiàn)代通信系統(tǒng)對功率放大器的效率提出了更高的要求，以及功率放大器本身有限的線性度，這就使功率放大器線性化技術成為無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。 本文對功率放大器的線性化技術進行了系統(tǒng)的研究。首先，介紹功率放大器的非線性特性、記憶效應產(chǎn)生原理和常見的各種線性化技術，重點研究了目前流行的自適應數(shù)字預失真技術原理。其次，介紹了功率放大器的無記憶模型和有記憶模型，以及兩種實用的預失真實現(xiàn)方法--查表法和多項式法，在此基礎上重點研究了基于QRD_RLS自適應算法的記憶多項式法預失真技術，對該算法進行了Matlab仿真分析，為后面的FPGA實現(xiàn)奠定基礎。最后，確定了數(shù)字預失真實現(xiàn)的架構，介紹了與QRD_RLS算法實現(xiàn)相關的CORDIC技術、復數(shù)Givens旋轉(zhuǎn)及Systolic陣等原理，詳細闡述了基于CORDIC技術的復數(shù)QRD_RLS算法的Systolic實現(xiàn)，從而在FPGA上實現(xiàn)了數(shù)字預失真。 在軟件無線電思想的指導下，本文利用System Generator軟件完成了基于QRD_RLS算法的記憶多項式法的數(shù)字預失真的FPGA設計，并且在硬件平臺上檢驗了預失真效果。
標簽： FPGA 射頻功放 數(shù)字預失真
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)代的計算機追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無論從物理性能，還是從電氣性能來看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c，得到各行業(yè)越來越多的支持。 目前市場上的SATA IP CORE都是面向IC設計的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議，對SATA技術的推廣、國內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應用層四個模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設計以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結構，給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機的設計。為滿足SATAⅡ協(xié)議3．0Gbps的速率，采用擴大數(shù)據(jù)處理位寬的方法，設計完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊，同時為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號的穩(wěn)定性，分別實現(xiàn)了鏈路層CRC校驗模塊和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結構的基礎上，給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機的設計，并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機的設計，并實現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術，從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設計應用更加廣泛，設計了基于AHB總線的用戶接口。 本設計采用Verilog HDL語言對需要實現(xiàn)的電路進行描述，并使用Modelsim軟件仿真。仿真結果表明，本文設計的邏輯電路可靠穩(wěn)定，與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
上傳時間： 2013-06-16
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數(shù)字存儲示波器在儀器儀表領域中占有重要的地位，應用范圍相當廣泛，所以對示波器的研制有重要的理論和實際意義。本文針對數(shù)字存儲示波器的設計進行了深入的研究，旨在研制出100MHz帶寬的數(shù)字存儲示波器。 從各個方面考慮，選用了DSP、FPGA和單片機的方案來設計整個系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用單通道的方式。信號進來首先經(jīng)過前端的調(diào)理電路把信號電壓調(diào)整到AD的輸入電壓范圍之內(nèi)，這里調(diào)理電路主要是由信號衰減電路和信號放大電路所組成。調(diào)理后的信號再送到AD變換電路里面完成信號的數(shù)字化。然后把AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到FPGA中，并把數(shù)據(jù)保存到FPGA中的FIFO中，F(xiàn)PGA中的電路主要包括有FIFO、觸發(fā)系統(tǒng)、峰值檢測、時基電路等。 DSP處理器主要是用來從FIFO中提取數(shù)據(jù)并進行相應的處理。因為DSP運算速度快，所以本文利用DSP來完成濾波和波形重建的時候的插值算法等功能。然后DSP利用其多緩沖串口把數(shù)據(jù)送到單片機，單片機把從DSP中發(fā)送過來的數(shù)據(jù)顯示到LCD上，同時利用單片機來管理鍵盤等功能。在軟件方面主要完成了程序的一些初始化驅(qū)動，比如說是FLASH驅(qū)動、LCD驅(qū)動、DSP串口初始化、FPGA初始化等相關工作。 由于本文采用FPGA，使得數(shù)字存儲示波器的設計比較靈活，容易升級。可以根據(jù)自己的需要進行相關的改進，例如對外圍電路做進一步地擴展。
標簽： FPGA 數(shù)字存儲示波器
上傳時間： 2013-04-24
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作為電子類專業(yè)學生，實驗是提高學生對所學知識的印象以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，增加學生動手能力的必須環(huán)節(jié)。本設計的目的就是開發(fā)一套滿足學生實驗需求的信號源，基于此目的本信號源并不需要突出的性能，但經(jīng)濟上要求低成本，同時要求操作簡單，能夠輸出多種波形，并且利于學生在此平臺上認識信號源原理，同時方便在此平臺上進行拓展開發(fā)。 設計中運用虛擬儀器技術將計算機屏幕作為儀器面板，采用EPP接口，同時在FPGA上開發(fā)控制電路，為后續(xù)開發(fā)留下了空間，同時節(jié)省了成本。本設計采用地址線16位，數(shù)據(jù)線12位的靜態(tài)RAM作為信號源的波形存儲器，后端采用兩種濾波類型對需要濾波的信號進行濾波。啟動信號時軟件需要先將波形數(shù)據(jù)預存在存儲器中便于調(diào)用，最后得到的結果基本滿足教學實驗的需求。 本文結構上首先介紹了直接采用DDS芯片制作信號源的利弊，及作者采用這種設計的初衷，然后介紹了信號源的整體結構，總體模塊。以下章節(jié)首先介紹FPGA內(nèi)部設計，包括總體結構和幾大部分模塊，包括：時鐘產(chǎn)生電路，相位累加器，數(shù)據(jù)輸入控制電路，濾波器控制電路，信號源啟動控制電路。 然后介紹了其他模塊的設計，包括存儲器選擇，幅度控制電路的設計以及濾波器電路的設計，本設計的幅度控制采用兩級DA級聯(lián)，以及后端電阻分壓網(wǎng)絡調(diào)節(jié)的方式進行設計，提高了幅度調(diào)節(jié)的范圍。對于濾波器的設計，依據(jù)不同的信號頻率，分成了4個部分，對于500K以下的信號采用的是二階巴特沃斯有源低通濾波，對于500K以上至5M以下信號采用的五階RC低通濾波器。 在軟件設計部分，分成兩個部分，對于底層驅(qū)動程序采用以Labwindows/CVI為平臺進行開發(fā)，利用其編譯和執(zhí)行速度快，并且和LabVIEW能夠很好連接的特性。對于上層控制軟件，采用以LabVIEW為平臺進行開發(fā)，充分利用其圖化設計，易于擴展。 論文最后對所做工作進行了總結，提出了進一步改進的方向。
上傳時間： 2013-04-24
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自20世紀90年代以來，隨著計算機技術、超大規(guī)模集成電路技術和通信及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，微機保護和測控裝置的性能得到大幅提升，以此為基礎的變電站自動化系統(tǒng)在我國的電力系統(tǒng)中得到長足的發(fā)展和廣泛的應用。 @@ 為增加產(chǎn)品的市場競爭力，電力系統(tǒng)二次設備生產(chǎn)廠商緊跟市場需求，將各種具有高性價比的新型處理器芯片和外圍芯片大量應用到變電站自動化系統(tǒng)的保護、測控裝置上，如32位CPU、數(shù)字信號處理芯片DSP、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、大容量Flash存儲芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強大的器件的應用使保護測控裝置在外形上趨于小型化集成化，而在功能上則較以前有顯著提升。同時，各種成熟的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)的采用使處理器的性能得到充分發(fā)揮，裝置通信、數(shù)據(jù)存儲及處理能力更強，性能大幅提高，程序移植升級更加方便快捷。 @@ 本論文以現(xiàn)階段國內(nèi)外變電站自動化系統(tǒng)測控技術為參考，根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和要求，研究一種基于ARM和FPGA技術并采用嵌入式實時操作系統(tǒng)的高性能測控裝置，并給出硬軟件設計。 @@ 裝置硬件采用模塊化設計，按照測控裝置基本功能設計插件板。分為主CPU插件、交流采樣插件、遙信采集插件、遙控出口插件、直流采樣及輸出插件。除主CPU插件，其他插件的數(shù)量可以根據(jù)需要任意增減，滿足不同用戶的需求。 @@ 裝置主CPU采用目前先進的基于ARM技術的微處理器AT91RM9200，通過數(shù)據(jù)、地址總線和其他插件板連接，構成裝置的整個系統(tǒng)。交流采樣插件采用FPGA技術，利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10實現(xiàn)交流采樣的控制，降低了CPU的負擔。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實時操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的性能。以任務來管理不同的軟件功能模塊，利于裝置軟件的并行開發(fā)和維護。 @@關鍵詞：測控裝置；嵌入式實時操作系統(tǒng)；ARM；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設計的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來越多的用戶與設計公司開始使用FPGA進行系統(tǒng)開發(fā)，因此，PFAG的市場需求也越來越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來越先進，在如此良性循環(huán)下，不久的將來，F(xiàn)PGA可以主領集成電路設計領域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設計的首選。 @@ 隨著FPGA的開發(fā)技術日趨簡單化、軟件化，從面向硬件語言的VHDL、VerilogHDL設計語言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設計語言，硬件設計語言開始向高級語言發(fā)展。作為一個軟件設計人員，會很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z言。現(xiàn)在軟件的設計中，算法處理的瓶頸就是速度的問題，如果采用專用的硬件電路，可以解決這個問題，本文在第一章第二節(jié)詳細介紹了軟硬結合的開發(fā)優(yōu)勢。另外，在第一章中還介紹了知識產(chǎn)權核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Core中軟核的設計與開發(fā)，許多FGPA的開發(fā)公司開始爭奪軟核的開發(fā)市場。 @@ 數(shù)字電路設計中最長遇到的就是通信的問題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設計中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進行通信，但是由于集成電路資源的問題，不可能所有的外部設備都要用并行總線進行通信，因此其外部通信就需要進行串行傳輸。又因為需要連接的外部設備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個小型CPU的內(nèi)部構造，以及這三個通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 @@ 在硬件的設計開發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開發(fā)流程也相對的復雜。本文由于篇幅的問題，只對總的開發(fā)流程作了簡要的介紹，并且將其中最復雜但是又很重要的靜態(tài)時序分析進行了詳細的論述。在通信協(xié)議的開發(fā)中，需要注意接口的設計、時序的分析、驗證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設計作為一個開發(fā)范例，從協(xié)議功能的研究到最后的驗證測試，將FPGA 的開發(fā)流程與關鍵技術等以實例的方式進行了詳細的論述。在SPI通信協(xié)議的開發(fā)中，不僅對協(xié)議進行了詳細的功能分析，而且對架構中的每個模塊的設計都進行了詳細的論述。@@關鍵詞：FPGA；SPI；I2C；UART；靜態(tài)時序分析；驗證環(huán)境
上傳時間： 2013-04-24
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DDR2 SDRAM是目前內(nèi)存市場上的主流內(nèi)存。除了通用計算機系統(tǒng)外，大量的嵌入式系統(tǒng)也紛紛采用DDR2內(nèi)存，越來越多的SoC系統(tǒng)芯片中會集成有DDR2接口模塊。因此，設計一款匹配DDR2的內(nèi)存控制器將會具有良好的應用前景。 論文在研究了DDR2的JEDEC標準的基礎上，設計出DDR2控制器的整體架構，采用自項向下的設計方法和模塊化的思想，將DDR2控制器劃分為若干模塊，并使用Verilog HDL語言完成DDR2控制器IP軟核中初始化模塊、配置模塊、執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)通道模塊的RTL級設計。根據(jù)在設計中遇到的問題，對DDR2控制器的整體架構進行改進與完善。在分析了Altera數(shù)字PHY的基本性能的基礎上，設計DDR2控制器與數(shù)字PHY的接口模塊。搭建DDR2控制器IP軟核的仿真驗證平臺，針對設計的具體功能進行仿真驗證，并實現(xiàn)在Altera Stratix II GX90開發(fā)板上對DDR2存儲芯片基本讀/寫操作控制的FPGA功能演示。 論文設計的DDR2控制器的主要特點是： 1.支持數(shù)字PHY電路，不需要實際的硬件電路就完成DDR2控制器與DDR2存儲芯片之間的物理層接口，節(jié)約了設計成本，縮小了硬件電路的體積。 2.將配置口從初始化模塊中分離出來，簡化了具體操作。 3.支持多個DDR2存儲芯片，使得DDR2控制器的應用范圍更為廣闊。 4.支持DDR2的三項新技術，充分發(fā)揮DDR2內(nèi)存的特性。 5.自動DDR2刷新控制，方便用戶對DDR2內(nèi)存的控制。
上傳時間： 2013-06-10
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本項目完成的是基于中國“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結構、信道編碼和調(diào)制”國家標準的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設計與實現(xiàn)。在本設計中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎構建的主硬件處理平臺。對于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機化)、前向糾錯編碼(FEC)、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調(diào)制)、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設計實現(xiàn)的。其中關鍵技術：TDS-OFDM技術及其和絕對時間同步的復幀結構、信號幀的頭和幀體保護技術、低密度校驗糾錯碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國標的自主創(chuàng)新特點，為數(shù)字電視領域首次采用。其硬件實現(xiàn)，亦尚未有具體產(chǎn)品參考。 本文首先介紹了當今國內(nèi)外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國數(shù)字電視地面廣播傳輸國家標準的頒布背景。并對國標系統(tǒng)技術原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結構以及FPGA設計的相關知識進行了簡要介紹。在此基礎上，第三章重點、詳細地介紹了基于FPGA實現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結構設計，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設計和實現(xiàn)，包括設計方案、算法和結構的選取、FPGA實現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對整個系統(tǒng)的級連調(diào)試過程中，對系統(tǒng)結構進行的優(yōu)化調(diào)整，并對級連后的整個系統(tǒng)的性能進行了仿真、分析和驗證。作者在項目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關資料，了解并分析國標系統(tǒng)的技術結構和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國標的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調(diào)整和改進了3780點IFFT OFDM調(diào)制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設計并驗證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯編碼、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設計和驗證。 5.在系統(tǒng)級連調(diào)試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結構特點，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結構。 6.完成了整個發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調(diào)試、分析和驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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信息安全在當今的社會生產(chǎn)生活中已經(jīng)被廣為關注，對敏感信息進行加密是提高信息安全性的一種常見的和有效的手段。 常見的加密方法有軟件加密和硬件加密。軟件加密的方法因為加密速度低、安全性差以及安裝不便，在一些高端或主流的加密處理中都采用硬件加密手段對數(shù)據(jù)進行處理。硬件加密設備如加密狗和加密卡已經(jīng)廣泛地應用于信息加密領域當中。 但是加密卡和加密狗因為采用的是多芯片結構，即采用獨立的USB通信芯片和獨立的加密芯片來分別實現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB傳輸和加密功能，如果在USB芯片和加密芯片之間進行數(shù)據(jù)竊聽的話，很輕易地就可以獲得未加密的明文數(shù)據(jù)。作者提出了一種新的基于單芯片實現(xiàn)的USB加密接口芯片的構想，采用一塊芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB2.0通信和AES加密功能，命名為USB2.0加密接口芯片。 USB2.0加密接口芯片采用了USB2.0接口標準和AES加密算法。該加密芯片可以實現(xiàn)與主機的快速通信，具有快速的密碼處理能力，對外提供USB接口，支持基于USB密碼載體的自身安全初始化方式。 根據(jù)設計思想，課題研究并設計了USB2.0加密接口芯片的總體硬件架構，設計了USB模塊和AES加密模塊。為了解決USB通信模塊與AES加密模塊之間存在的數(shù)據(jù)處理單元匹配以及速度匹配問題，本文設計了AESUSB緩沖器，優(yōu)化了AES有限域加密算法。最后，利用VerilogHDL語言在FPGA芯片上實現(xiàn)了USB2.0加密接口芯片的功能，并在此基礎之上對加密芯片的通信和加密性能進行了測試和驗證。
上傳時間： 2013-05-24
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現(xiàn)代社會對各種無線通信業(yè)務的需求迅猛增長，這就要求無線通信在具有較高傳輸質(zhì)量的同時，還必須具有較大的傳輸容量。這種需求要求在無線通信中必須采用效率較高的線性調(diào)制方式，以提高有限頻帶帶寬的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率，而效率較高的調(diào)制方式通常會對發(fā)端發(fā)射機的線性要求較高，這就使功率放大器線性化技術成為下一代無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。 在本文中，研究了前人所提出的各種功放線性化技術，如功率回退法、正負反饋法、預失真和非線性器件法等等，針對功率放大器對信號的失真放大問題進行研究，對比和研究了目前廣泛流行的自適應數(shù)字預失真算法。在一般的自適應數(shù)字預失真算法中，主要有兩類：無記憶非線性預失真和有記憶非線性預失真。無記憶非線性預失真主要是通過比較功率放大器的反饋信號和已知輸入信號的幅度和相位的誤差來估計預失真器的各種修正參數(shù)。而有記憶非線性預失真主要是綜合考慮功率放大器非線性和記憶性對信號的污染，需要同時分析信號的當前狀態(tài)和歷史狀態(tài)。在對比完兩種數(shù)字預失真算法之后，文章著重分析了有記憶預失真算法，選擇了其中的多項式預失真算法進行了具體分析推演，并通過軟件無線電的方法將數(shù)字信號處理與FPGA結合起來，在內(nèi)嵌了System Generator軟件的Matlab/Simulink上對該算法進行仿真分析，證明了這個算法的性能和有效性。 本文另外一個最重要的創(chuàng)新點在于，在FPGA設計上，使用了系統(tǒng)級設計的思路，與Xilinx公司提供的軟件能夠很好的配合，在完成仿真后能夠直接將代碼轉(zhuǎn)換成FPGA的網(wǎng)表文件或者硬件描述語言，大大簡化了開發(fā)過程，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
上傳時間： 2013-06-20
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