本項(xiàng)目完成的是中國地面數(shù)字電視融合方案發(fā)端系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用Stratix系列的EP1S80F1020C5FPGA為基礎(chǔ)構(gòu)建了主硬件處理平臺(tái)。系統(tǒng)中能量擴(kuò)散、LDPC編碼、符號交織、星座映射、同步PN頭插入、3780點(diǎn)IFFTOFDM調(diào)制以及信號成形4倍插值滾降濾波器等都是基于FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。本文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，融合方案發(fā)端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及FPGA設(shè)計(jì)的相關(guān)知識。第三章重點(diǎn)、詳細(xì)地介紹了基于FPGA的融合方案發(fā)端系統(tǒng)除LDPC編碼部分的各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)，并對級連后的整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真、分析和驗(yàn)證。第四章簡要介紹了與融合方案發(fā)端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似的一個(gè)窄帶LDPC解碼-誤碼測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)端的FPGA設(shè)計(jì)，并對該測試平臺(tái)的性能進(jìn)行了分析驗(yàn)證。我在項(xiàng)目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解中國地面數(shù)字電視融合方案的整體結(jié)構(gòu)和原理。 2.制定了整個(gè)發(fā)端系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)的框架以及各模塊的接口定義。 3.完成了3780點(diǎn)IFFTOFDM的FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。 4.完成了4倍插值169階滾降濾波器的算法改進(jìn)和FPGA設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。 5.完成了整個(gè)融合方案系統(tǒng)的功能仿真、分析和驗(yàn)證。 6.完成了窄帶LDPC解碼-誤碼測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)端的FPGA設(shè)計(jì)以及仿真、驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA 地面數(shù)字電視 仿真 方案
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)越來越多的應(yīng)用于數(shù)字信號處理領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的ASIC(專用集成電路)和DSP(數(shù)字信號處理器)相比，基于FPGA和CPLD實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號處理系統(tǒng)具有更高的實(shí)時(shí)性和可嵌入性，能夠方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成與功能擴(kuò)展。 FFT的硬件結(jié)構(gòu)主要包括蝶形處理器、存儲(chǔ)單元、地址生成單元與控制單元。本文提出的算法在蝶形處理器內(nèi)引入流水線結(jié)構(gòu)，提高了FFT的運(yùn)算速度。同時(shí)，流水線寄存器能夠寄存蝶形運(yùn)算中的公共項(xiàng)，這樣在設(shè)計(jì)蝶形處理器時(shí)只用到了一個(gè)乘法器和兩個(gè)加法器，降低了硬件電路的復(fù)雜度。 為了進(jìn)一步提高FFT的運(yùn)算速度，本文在深入研究各種乘法器算法的基礎(chǔ)上，為蝶形處理器設(shè)計(jì)了一個(gè)并行乘法器。在實(shí)現(xiàn)該乘法器時(shí)，本文采用改進(jìn)的布斯算法，用以減少部分積的個(gè)數(shù)。同時(shí)，使用華萊士樹結(jié)構(gòu)和4-2壓縮器對部分積并行相加。 本文以32點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT為例進(jìn)行設(shè)計(jì)與邏輯綜合。通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，地址生成單元和控制單元完成FFT電路。電路的仿真結(jié)果與軟件計(jì)算結(jié)果相符，證明了本文所提出的算法的正確性。 另外，本文還對設(shè)計(jì)結(jié)果提出了進(jìn)一步的改進(jìn)方案，在乘法器內(nèi)加入一級流水線寄存器，使FFT的速度能夠提高到當(dāng)前速度的兩倍，這在實(shí)時(shí)性要求較高的場合具有極高的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、核心路由器(CR)、光交叉連接設(shè)備(OXC)、分插復(fù)用器(ADM)和波分復(fù)用(WDM)終端等不同層次設(shè)備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點(diǎn),是光通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)全新領(lǐng)域,逐漸成為國際通用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標(biāo)準(zhǔn),在其技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)和傳輸要求,提出并設(shè)計(jì)了用VSR技術(shù)實(shí)現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實(shí)現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設(shè)計(jì)均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實(shí)現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設(shè)計(jì)和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設(shè)計(jì)均能正確的實(shí)現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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本文主要對基于FPGA芯片的橢圓曲線密碼算法的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。由于點(diǎn)乘運(yùn)算極大影響了橢圓曲線密碼系統(tǒng)的加/解密速度，本文對點(diǎn)乘運(yùn)算的FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化。首先比較分析了三種點(diǎn)乘算法，從運(yùn)算復(fù)雜度的角度確定了蒙哥馬里算法是最利于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)的。然后根據(jù)蒙哥馬里算法，用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了基于FPGA芯片的橢圓域中的基本運(yùn)算(模加、模乘、模平方和模逆)。通過三種模乘算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)出一種串并混合的乘法器，達(dá)到了面積與速度的最佳匹配。 本文利用Modelsim對本課題設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)完成了橢圓曲線密碼算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。最后使用SynplifyPro進(jìn)行綜合及布局布線，綜合報(bào)告文件證明了本課題所設(shè)計(jì)的ECC加密系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)化芯片速度和面積的目的。
標(biāo)簽： FPGA ECC 密碼算法 優(yōu)化設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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采用自動(dòng)增益控制(AGC)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的寬頻帶放大器在雷達(dá)系統(tǒng)及其他相關(guān)電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 本文詳細(xì)討論了基于FPGA和可編程增益放大器(PGA)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)增益控制寬帶視頻放大器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法。首先給出了自動(dòng)增益控制寬帶放大器取樣反饋、數(shù)字控制部分的多種實(shí)現(xiàn)方案，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況及性能指標(biāo)要求進(jìn)行了方案論證。接著，分別介紹了模擬通道部分、數(shù)字取樣模塊、FPGA邏輯控制模塊及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，包括它們的芯片選擇、實(shí)現(xiàn)方法和注意事項(xiàng)等。最后，對FPGA邏輯控制模塊進(jìn)行了功能分解，并以XilinxISE和Modelsim為開發(fā)平臺(tái)完成了其子模塊的程序設(shè)計(jì)及相關(guān)階段的仿真。 本文實(shí)現(xiàn)的電路板可對帶寬達(dá)40M的信號進(jìn)行平穩(wěn)的放大并輸出較平坦的信號波形。同時(shí)，該電路板具有自動(dòng)增益及固定增益選擇能力。當(dāng)選擇自動(dòng)增益方式時(shí)，增益的改變通過增益同步脈沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖可由系統(tǒng)內(nèi)部周期產(chǎn)生或外部提供。
標(biāo)簽： FPGA 自動(dòng)增益控制 放大器設(shè)計(jì) 視頻
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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本文著重研究了多路數(shù)字節(jié)目復(fù)用器中的對多路預(yù)處理TS流復(fù)用的原理和基于FPGA的實(shí)現(xiàn)方法。首先論述了關(guān)于數(shù)字電視系統(tǒng)的一些基本概念，介紹了MPEG-2/DVB標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)字電視節(jié)目專用信息(PSI)，并結(jié)合多路數(shù)字節(jié)目復(fù)用的基本原理提出了一套基于FPGA的設(shè)計(jì)方案。通過對復(fù)用器輸入部分、復(fù)用控制邏輯和PCR校正等一系列模塊的設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，取得了一定的研究成果。
標(biāo)簽： FPGA MPEG 預(yù)處理 TS流
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中，合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號，采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對象。首先對模擬器的幾項(xiàng)主要技術(shù)進(jìn)行分析，在對點(diǎn)目標(biāo)回波信號模型分析研究的基礎(chǔ)上，對點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗(yàn)證，從而為硬件實(shí)現(xiàn)提供了正確的信號模型；針對傳統(tǒng)的“波形存儲(chǔ)直讀法”方案，即在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，再通過計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號這一過程，分析指出該方案在實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)的速度和容量瓶頸。 針對具體的設(shè)計(jì)要求，圍繞速度和容量問題，本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實(shí)現(xiàn)研究，指出FPGA實(shí)時(shí)生成點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實(shí)現(xiàn)的核心；針對這一核心問題，充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計(jì)中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源，在時(shí)間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式，將速度和容量問題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問題；給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想，該方案不需要大容量存儲(chǔ)器單元，大大減少模擬器復(fù)雜度；對原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，對該模擬器片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性，給出了人機(jī)界面的設(shè)計(jì)思路。 分析指出了點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊通過并行擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成；最后對復(fù)雜場景目標(biāo)模擬器的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思，指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實(shí)現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成的思想，為國內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實(shí)踐上的有益探索，對于國內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實(shí)際意義。
標(biāo)簽： FPGA 高分辨率 合成孔徑 雷達(dá)視頻
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中，合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號，采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對象。首先對模擬器的幾項(xiàng)主要技術(shù)進(jìn)行分析，在對點(diǎn)目標(biāo)回波信號模型分析研究的基礎(chǔ)上，對點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗(yàn)證，從而為硬件實(shí)現(xiàn)提供了正確的信號模型；針對傳統(tǒng)的“波形存儲(chǔ)直讀法”方案，即在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，再通過計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號這一過程，分析指出該方案在實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)的速度和容量瓶頸。 針對具體的設(shè)計(jì)要求，圍繞速度和容量問題，本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實(shí)現(xiàn)研究，指出FPGA實(shí)時(shí)生成點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實(shí)現(xiàn)的核心；針對這一核心問題，充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計(jì)中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源，在時(shí)間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式，將速度和容量問題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問題；給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想，該方案不需要大容量存儲(chǔ)器單元，大大減少模擬器復(fù)雜度；對原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，對該模擬器片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性，給出了人機(jī)界面的設(shè)計(jì)思路。 分析指出了點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊通過并行擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成；最后對復(fù)雜場景目標(biāo)模擬器的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思，指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實(shí)現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成的思想，為國內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實(shí)踐上的有益探索，對于國內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實(shí)際意義。
標(biāo)簽： FPGA USB 性能 數(shù)據(jù)采集模塊
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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作者研究了當(dāng)前流行的縮放算法，對圖像紋理相關(guān)性大小和邊緣方向的判斷上提出了一種新的方法，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一套適用于數(shù)字視頻芯片的圖像縮放算法。仿真結(jié)果表明此算法由優(yōu)于目前流行的圖像縮放算法。 介紹了FPGA的開發(fā)工作大致可以分為設(shè)計(jì)和驗(yàn)證兩大部分，在具體開發(fā)流程上可以根據(jù)要求靈活控制。縮放芯片的開發(fā)可以分為：芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器讀寫控制、IP核復(fù)用設(shè)計(jì)、計(jì)算精度控制等方面的電路設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成各級子模塊以后拼接各子模快完成整個(gè)縮放模塊的設(shè)計(jì)。通過測試發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，修改再測試，最終完成整個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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本文通過對當(dāng)前國際上現(xiàn)有的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字電視中間件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,根據(jù)我國市場的實(shí)際情況,選擇了歐洲數(shù)字電視(DVB)中間件標(biāo)準(zhǔn)DVB-MHP,深入分析了基于MHP的數(shù)字電視中間件模型.Java平臺(tái)是基于MHP中間件模型的核心,本文通過深入分析Java平臺(tái)的構(gòu)成和Java虛擬機(jī)(JVM)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理,并結(jié)合適合嵌入式環(huán)境的KVM的原理及體系結(jié)構(gòu),提出了將KVM以FPGA的硬件方式實(shí)現(xiàn)的方案.根據(jù)數(shù)字電視的實(shí)際需要對KVM進(jìn)行適當(dāng)剪裁,以適應(yīng)數(shù)字電視的嵌入式環(huán)境,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的功能模塊,最后在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上用VHDL加以實(shí)現(xiàn),對于核心模塊做了仿真和驗(yàn)證.此外,本文還綜述了EDA技術(shù)和FPGA器件的發(fā)展概況,并較為詳細(xì)的介紹利用EDA技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的一般流程,最后在FPGA上實(shí)現(xiàn)JVM.
標(biāo)簽： FPGA JVM 數(shù)字電視 環(huán)境
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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