隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合和發(fā)展，可編程邏輯技術(shù)已成為當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最具活力和發(fā)展前途的技術(shù)。通過(guò)采用FPGA/EDA技術(shù)，對(duì)通信卡的PCI接口、E1接口、外部邏輯電路進(jìn)行集成，并利用目前通用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)字信息處理能力，可大大簡(jiǎn)化CTI硬件的設(shè)計(jì)，降低制造成本，提高系統(tǒng)可靠性。 據(jù)此，本論文提出了基于FPGA/EDA技術(shù)的PCI-E1接口設(shè)計(jì)方法，文中對(duì)PCI總線接口、E1接口及兩接口的互連等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入分析，對(duì)各功能模塊和系統(tǒng)進(jìn)行了VHDL建模與仿真。 同時(shí)，論文還介紹了基于ALTERACyclone系列FPGA芯片的PCI-E1接口硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理和基于DriverWorks的WDM驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法。 本論文涉及的軟件、硬件系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)、調(diào)試完成。測(cè)試結(jié)果表明：1、論文所研究的PCI接口(主/從設(shè)備)在進(jìn)行配置讀/寫、I/O讀寫、存儲(chǔ)器讀寫及總線的猝發(fā)數(shù)據(jù)傳送等操作中，各項(xiàng)性能符合PCI2.3規(guī)范的要求。 2、論文所研究的E1接口支持成幀和不成幀兩種傳輸方式：在成幀模式下，信息的有效傳送速率為31×64Kbit/s；在不成幀的模式下，信息的有效傳送速率為2.048Mbit/s。E1輸出口各項(xiàng)參數(shù)符合CCITT相關(guān)規(guī)范要求。 3、論文所研究的PCI-E1接口在與現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備、模塊的對(duì)接測(cè)試中，性能穩(wěn)定。基于本論文的產(chǎn)品已經(jīng)正式發(fā)布。國(guó)內(nèi)部分廠家已對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行了多方面的綜合測(cè)試，并計(jì)劃將其應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)和研究中。 本論文對(duì)于CTI硬件的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)嘗試和革新。測(cè)試和應(yīng)用證明該方法行之有效，符合設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有較廣闊的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： PCIE1 FPGA 接口設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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眾所周知，信息傳輸?shù)暮诵膯?wèn)題是有效性和可靠性，調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展正是體現(xiàn)了這一思想。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日益完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調(diào)制作為一種新的調(diào)制技術(shù)，因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應(yīng)用。 本文對(duì)基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了討論和研究。首先對(duì)16QAM調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，建立了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)分析提出了基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。最后編寫Verilog代碼實(shí)現(xiàn)了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規(guī)模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417，并通過(guò)軟件編程對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)調(diào)試。文中詳細(xì)介紹了基帶成形濾波器、載波恢復(fù)和定時(shí)同步的基本原理及其設(shè)計(jì)方法。首先用Matlab對(duì)整個(gè)16QAM系統(tǒng)進(jìn)行了軟件仿真；然后用硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL在QuartusⅡ環(huán)境下完成了系統(tǒng)關(guān)鍵算法的編寫、行為仿真和綜合，最后詳細(xì)闡述了異步串口(UART)的FPGA實(shí)現(xiàn)，把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
標(biāo)簽： FPGA QAM 調(diào)制解調(diào) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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在VTS(Vessel Tramc Services船舶交管系統(tǒng))系統(tǒng)中，雷達(dá)信號(hào)的處理器的能力己成為制約雷達(dá)目標(biāo)錄取、跟蹤處理能力和可靠性以及整個(gè)VTS系統(tǒng)工作的主要因素。隨著區(qū)域性VTS的建立，要求將雷達(dá)信號(hào)以最高的質(zhì)量和最低的代價(jià)遠(yuǎn)距離傳輸，而達(dá)到這一要求的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)一雷達(dá)信息的壓縮處理也將受到雷達(dá)信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)的影響。 因此，研究更有效的VTS雷達(dá)信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)是一項(xiàng)很有價(jià)值和實(shí)際意義的工作。本文是在前人研究成果的基礎(chǔ)上，面向?qū)嶋H應(yīng)用的需求，主要研究VTS雷達(dá)信號(hào)預(yù)處理算法的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)手段，設(shè)計(jì)完成了一個(gè)數(shù)字化的雷達(dá)原始信號(hào)實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)主要包括雷達(dá)信號(hào)的采集、雜波抑制處理以及與DSP芯片的信號(hào)傳輸。在硬件結(jié)構(gòu)上，本設(shè)計(jì)采用FPGA完成信號(hào)的采集、CFAR處理和雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)，將大量的以前需要由DSP芯片來(lái)完成的算法移植到FPGA中實(shí)現(xiàn)，大大減輕了DSP芯片的工作壓力，也減小了系統(tǒng)的體積。 在算法研究中，設(shè)計(jì)中重點(diǎn)討論了雜波的抑制方法和目標(biāo)的檢測(cè)方法。本文在研究了大量現(xiàn)有的雷達(dá)信號(hào)雜波抑制及信號(hào)檢測(cè)的算法的基礎(chǔ)上，比較了各種算法的優(yōu)劣，最終選擇了一種適合本次設(shè)計(jì)要求的CFAR算法和雙極點(diǎn)濾波雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)器在FPGA中實(shí)現(xiàn)。 論文中對(duì)設(shè)計(jì)中所采用的方法給出了理論分析、試驗(yàn)仿真結(jié)果和試驗(yàn)實(shí)際調(diào)試結(jié)果。通過(guò)本文所述的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)的雷達(dá)信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)視頻信號(hào)的采集與傳輸都有很好的效果，所選用的雜波處理算法對(duì)雷達(dá)雜波、雨雪雜波和陸地回波都具有較好的抑制作用，能有效地處理雷達(dá)雜波中的尖峰成分，使信噪比得到較大改善。
標(biāo)簽： 雷達(dá)信號(hào) 法的研究 預(yù)處理
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)受到廣泛接受，視頻點(diǎn)播、視頻流和遠(yuǎn)程教育等基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)逐漸普及。為了對(duì)擁有不同終端資源，不同接入網(wǎng)絡(luò)以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)碼正是實(shí)現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 視頻轉(zhuǎn)碼對(duì)時(shí)間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成必要的運(yùn)算。因此，必須為這樣的運(yùn)算設(shè)計(jì)一個(gè)專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實(shí)現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來(lái)構(gòu)成完成轉(zhuǎn)碼算法所需的電路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設(shè)計(jì)周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據(jù)MPEG-2中可變長(zhǎng)編碼(VLC)理論，采用了兩級(jí)查找表減少了VLC存儲(chǔ)空間的使用，完成VLC編碼的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關(guān)于System Packet的定義，針對(duì)FPGA可實(shí)現(xiàn)性，以空間換取復(fù)雜度的減少，實(shí)現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼理論，完成了對(duì)系統(tǒng)解碼模塊相應(yīng)的連接和調(diào)試，對(duì)解碼模塊以真實(shí)的bit流進(jìn)行了貼近板級(jí)的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對(duì)P幀進(jìn)行相應(yīng)處理即可改進(jìn)場(chǎng)景變換對(duì)視頻質(zhì)量的影響，完成對(duì)TM5的算法的改進(jìn)。通過(guò)性能估算和電路仿真，各模塊的吞吐率能夠滿足轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺(tái)逆變器并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時(shí)其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對(duì)電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各控制器參數(shù)，并通過(guò)MATLAB仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無(wú)功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來(lái)越多地用于工程實(shí)踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實(shí)現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測(cè)試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實(shí)意義，設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測(cè)試結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： FPGA 三相逆變器 并聯(lián) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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在圖像處理及檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測(cè)技術(shù)及方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和圖像處理技術(shù)，以交通信息視頻檢測(cè)系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過(guò)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了基于FPGA架構(gòu)的圖像并行處理和檢測(cè)系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)處理能力，能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定地檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信息。可見FPGA對(duì)提高視頻檢測(cè)及處理的實(shí)時(shí)性是一個(gè)較好的選擇。 本文主要研究的內(nèi)容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)傳統(tǒng)基于PC構(gòu)架和DSP處理器的視頻檢測(cè)系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 2．應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了新一代嵌入式視頻檢測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉(zhuǎn)換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像檢測(cè)模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)膯?wèn)題，并為以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用VHDL硬件描述語(yǔ)言編程、實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運(yùn)算速度，增強(qiáng)了檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測(cè)算法，重點(diǎn)討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對(duì)圖像進(jìn)行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測(cè)精度。并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)處理技術(shù)，在FPGA系統(tǒng)上研究設(shè)計(jì)了這些算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊及相應(yīng)算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗(yàn)證是整個(gè)FPGA設(shè)計(jì)流程中最重要的步驟，針對(duì)現(xiàn)有仿真工具用手動(dòng)設(shè)置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測(cè)試基準(zhǔn)(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問(wèn)題，用TEXTIO程序包設(shè)計(jì)了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測(cè)試中因測(cè)試向量龐大而難以手動(dòng)輸入的問(wèn)題。并將系統(tǒng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果的分析與調(diào)試。系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)基本符合要求，可以排除行走路人等移動(dòng)物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測(cè)出正確的目標(biāo)。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)FPGA技術(shù)的特點(diǎn)對(duì)某些算法提出了改進(jìn)，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺(tái)上仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文的研究對(duì)智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測(cè)做了有益探索，對(duì)其他場(chǎng)合的圖像高速處理及檢測(cè)也具有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像 檢測(cè)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(Digital Radio FreqlJencyr：Memory DRFM)具有對(duì)射頻信號(hào)和微波信號(hào)的存儲(chǔ)、處理及傳輸能力，已成為現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的重要部件。現(xiàn)代雷達(dá)普遍采用了諸如脈沖壓縮、相位編碼等更為復(fù)雜的信號(hào)處理技術(shù)，DRFM由于具有處理這些相干波形的能力，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于電子對(duì)抗領(lǐng)域作為射頻頻率源。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)DRFM技術(shù)的研究還處于起步階段，DRFM部件在采樣率、采樣精度及存儲(chǔ)容量等方面，還不能滿足現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理的要求。 本文介紹了DRFM的量化類型、基本組成及其工作原理，在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上提出了一種便于工程實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，給出了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array FPGA)實(shí)現(xiàn)的幅度量化DRFM設(shè)計(jì)方案。本方案的采樣率為1 GHz、采樣精度12位，具體實(shí)現(xiàn)是采用4個(gè)采樣率為250 MHz的ADC并行交替等效時(shí)間采樣以達(dá)到1 GHz的采樣率。單通道內(nèi)采用數(shù)字正交采樣技術(shù)進(jìn)行相干檢波，用于保存信號(hào)復(fù)包絡(luò)的所有信息。利用FPGA器件實(shí)現(xiàn)DRFM的控制器和多路采樣數(shù)據(jù)緩沖器，采用硬件描述語(yǔ)言(Very High Speed}lardware Description Language VHDL)實(shí)現(xiàn)了DRFM電路的FPGA設(shè)計(jì)和功能仿真、時(shí)序分析。方案中采用了大量的低壓差分信號(hào)(Low Voltage Differential Signaling LVDS)邏輯的芯片，從而大大降低了系統(tǒng)的功耗，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。本文最后對(duì)采用的數(shù)字信號(hào)處理算法進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果證明了設(shè)計(jì)方案的可行性。 本文提出的基于FPGA的多通道DRFM系統(tǒng)與基于專用FIFO存儲(chǔ)器的DRFM相比，具有更高的性能指標(biāo)和優(yōu)越性。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字射頻 存儲(chǔ)器
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)的采集和處理在無(wú)人機(jī)中占有很重要的位置和作用，它是保障飛機(jī)安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導(dǎo)飛機(jī)、順利完成飛行任務(wù)的關(guān)鍵所在。在目前廣泛應(yīng)用的無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中，多數(shù)采用單片機(jī)作為大氣數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，但是單片機(jī)在高速數(shù)據(jù)采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點(diǎn)，使測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性受到了很大的影響。 本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片作為大氣數(shù)據(jù)處理器，以大氣數(shù)據(jù)中的氣壓高度為例，介紹了一種基于FPGA技術(shù)的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)。由于該測(cè)量系統(tǒng)中的FPGA數(shù)據(jù)處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強(qiáng)等特點(diǎn)，有效地解決了單片機(jī)在高速無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中處理速度較慢、實(shí)時(shí)性較差的問(wèn)題。 論文首先介紹了FPGA的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)設(shè)計(jì)流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語(yǔ)言，還介紹了數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的基本組成和工作原理，并且詳細(xì)闡述了氣壓高度測(cè)量的原理和方法；然后提出了基于FPGA的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，并對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)各組成部分的硬件電路進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)；隨后論文又介紹了氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)中FPGA的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，并就FPGA內(nèi)部所設(shè)計(jì)的各功能模塊的作用、模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行詳細(xì)的論述；最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行功能和時(shí)序的仿真，以驗(yàn)證FPGA內(nèi)部各功能模塊和FPGA總體設(shè)計(jì)的正確性，并在所有仿真通過(guò)后將程序產(chǎn)生的配置文件下載到FPGA芯片中，在制作和安裝測(cè)量系統(tǒng)的電路板后對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與理論值比較并分析測(cè)量系統(tǒng)的誤差來(lái)源。 根據(jù)系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果，本文驗(yàn)證了以FPGA芯片為核心的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)的可行性，并對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)提出了今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 無(wú)人機(jī) 氣壓 測(cè)量系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著各種非線性電力電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重。為了保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證電氣設(shè)備和用電人員的安全，治理電磁環(huán)境污染、維護(hù)綠色環(huán)境，研究實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的電力諧波分析系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、分析和監(jiān)控，都具有重要的理論和工程實(shí)際意義。 目前實(shí)際應(yīng)用的電力諧波分析系統(tǒng)大多是以單片機(jī)為核心組成。單片機(jī)運(yùn)行速度慢，實(shí)時(shí)性較差，不能滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性越來(lái)越高的要求。另外，單片機(jī)的地址線和數(shù)據(jù)線位數(shù)較少，這使得由單片機(jī)構(gòu)成的電力諧波分析系統(tǒng)外圍電路龐大，系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性上都大打折扣。 本文首先研究了電力諧波的產(chǎn)生，危害及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)電力諧波檢測(cè)中常用的各種算法進(jìn)行分析和比較；然后介紹了FPGA芯片的特性和SOPC系統(tǒng)的特點(diǎn)，并分析比較了傳統(tǒng)測(cè)量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測(cè)量?jī)x器的特性。綜述了可編程元器件的發(fā)展過(guò)程、主要工藝發(fā)展及目前的應(yīng)用情況。 然后，對(duì)整個(gè)諧波處理器系統(tǒng)的框架及結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，包括系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)分配，外圍硬件電路的結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)流程。其后，針對(duì)系統(tǒng)外圍硬件電路、FFTIP核設(shè)計(jì)和SOPC系統(tǒng)的組建，進(jìn)行詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用NiosⅡ處理器核和FFT運(yùn)算協(xié)處理器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。FFT運(yùn)算用專門的FFT運(yùn)算協(xié)處理器核完成，使得系統(tǒng)克服的單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差和速度慢的缺點(diǎn)。FFTIP核采用現(xiàn)在ASIC領(lǐng)域的一種主流硬件描述語(yǔ)言VHDL進(jìn)行編寫，采用順序的處理結(jié)構(gòu)和IEEE浮點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占用硬件資源少和高運(yùn)算精度的優(yōu)點(diǎn)。諧波分析儀系統(tǒng)組建采用SOPC系統(tǒng)。SOPC系統(tǒng)具有可對(duì)硬件剪裁和添加的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)的更簡(jiǎn)單，應(yīng)用面更廣，專用性更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。最后，給出了對(duì)系統(tǒng)中各模塊進(jìn)行仿真及系統(tǒng)生成的結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)采用的大多是專用的封閉式結(jié)構(gòu)，它能提供給用戶的選擇有限，用戶無(wú)法對(duì)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備的功能進(jìn)行修改以滿足自己的特殊要求；各種廠商提供給用戶的操作方式各不相同，用戶在培訓(xùn)人員、設(shè)備維護(hù)等方面要投入大量的時(shí)間和資金。這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了CNC制造商、系統(tǒng)集成者和用戶采用快速而有創(chuàng)造性的方法解決當(dāng)今制造環(huán)境中數(shù)控加工和系統(tǒng)集成中的問(wèn)題。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正朝向柔性化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)已存在的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，本文致力于建立一個(gè)適合現(xiàn)場(chǎng)加工特征的開放結(jié)構(gòu)數(shù)控平臺(tái)，使系統(tǒng)具備軟硬件可重構(gòu)的柔性特征，同時(shí)把監(jiān)控診斷和網(wǎng)絡(luò)模塊融入數(shù)控系統(tǒng)的框架體系之內(nèi)，滿足智能化和網(wǎng)絡(luò)化的要求。 本文在深入研究嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入可重構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，選擇具體的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)進(jìn)行嵌入式可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)的研發(fā)。硬件結(jié)構(gòu)以MOTOROLA的高性能32位嵌入式處理器MC68F375和ALTERA的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片為核心，配以系統(tǒng)所需的外圍模塊；軟件系統(tǒng)以性能卓越的VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為核心，開發(fā)所需要的應(yīng)用軟件，將VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)擴(kuò)展為一個(gè)完整、實(shí)用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅具有可靠性高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且具有良好的可移植性和軟硬件可裁減性，便于根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行功能的擴(kuò)展和重構(gòu)。 本論文的主要研究工作如下： (1)深入研究了以高性能微處理器MC68F375為核心的主控制板的硬件電路設(shè)計(jì)，以及存儲(chǔ)、采集、通訊和網(wǎng)絡(luò)等模塊的設(shè)計(jì)。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重構(gòu)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出基于FPGA的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)床IO控制、鍵盤陣列和液晶顯示控制等接口模塊電路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在硬件平臺(tái)上的移植和任務(wù)調(diào)度原理，合理分配控制系統(tǒng)的管理任務(wù)，開發(fā)系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。 最后，本文總結(jié)了系統(tǒng)的開發(fā)工作，并對(duì)嵌入式可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提出了自己的一些想法，以指引后續(xù)研究工作。
標(biāo)簽： 嵌入式 可重構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)
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