USB(UniversalSerialBus，通用串行總線)是當(dāng)今消費電子產(chǎn)品和儀器設(shè)備中應(yīng)用最廣的接口協(xié)議之一，然而目前國內(nèi)的USB芯片只有極少數(shù)幾款，產(chǎn)品研究善處于起步階段，絕大部分產(chǎn)品主要由國外的IC設(shè)計芯片廠商如Cypress、NEC等一些國際著名公司提供。因而，如果能夠自主開發(fā)設(shè)計USB芯片以替代國外同類產(chǎn)品，將會有很好的市場前景和利潤空間。 本論文課題是針對基于FPGA(FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編程門陣列器件)的數(shù)字電子產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計一種實際可復(fù)用的USB接口引擎軟核。該軟核主要是用于處理USB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包的通信處理，通過外接MCU(MultipointControlUnit，微控制器)就可以實現(xiàn)完整的USB接口通訊功能。它的功能相當(dāng)于一些USB引擎的專用芯片如：Philips的PDIUSBD12等，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、復(fù)用設(shè)計方便。 功能仿真和綜合測試結(jié)果顯示本論文所設(shè)計的接口引擎軟核符合設(shè)計要求，并且軟核的性能和市場上同類產(chǎn)品基本一致。本論文的創(chuàng)新之處在于：1、從可配置性角度出發(fā)設(shè)計了低速、全速、高速三種可選模式；2、支持最多31個可配置端點；3、采用了可綜合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel，寄存器傳輸級)代碼設(shè)計規(guī)則，同時也開發(fā)了可綜合的驗證測試代碼；4、完全由硬件實現(xiàn)USB通信功能。
上傳時間： 2013-07-18
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論文以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為研究對象，應(yīng)用了先進(jìn)的FPGA/CPLD技術(shù)，設(shè)計了一種全數(shù)字的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，通過了仿真、綜合和下載的各個程序測試環(huán)節(jié)，并在實驗中得到了良好的應(yīng)用。 本論文分析了反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理以及其具體的控制過程，然后闡述了FPGA的設(shè)計原理以及所涉及到的相關(guān)芯片，接著對所要應(yīng)用的硬件語言VerilogHDL方面的知識進(jìn)行了簡要地介紹，這些為論文的具體設(shè)計部分提供了理論基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)針對需要實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，設(shè)計出了一種符合要求的連續(xù)可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器，整個脈沖信號發(fā)生器有兩個大的模塊組成，最后用一個頂層的模塊將二者連接起來，并且每個子模塊以及頂層的模塊都通過了仿真測試。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計思路，為系統(tǒng)的設(shè)計和維護(hù)提供了方便，同時也提高了系統(tǒng)性能的可擴(kuò)展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設(shè)計思路，應(yīng)用了VerilogHDL硬件語言，該語言較容易理解。軟件也是采用了目前應(yīng)用比較廣泛的幾種。在最后的實物實驗中也取得了良好的效果，從而證明了設(shè)計的正確性。論文針對VerilogHDL硬件語言的應(yīng)用技巧以及實際編寫程序中經(jīng)常遇到的問題都做了詳細(xì)的解釋，并提出了幾個解決問題的方法；對于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細(xì)說明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)，是本系統(tǒng)設(shè)計的核心部分，該門技術(shù)具有操作靈活、利用廣泛以及價廉等特點。該門技術(shù)具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動著整個集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成的進(jìn)一步發(fā)展。整個系統(tǒng)設(shè)計采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經(jīng)濟(jì)節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個系統(tǒng)運行變得十分可靠，調(diào)試也極為方便。作為一種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標(biāo)簽： FPGA 步進(jìn)電機(jī)控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-20
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隨著存儲技術(shù)的迅速發(fā)展，存儲業(yè)務(wù)需求的不斷增長，獨立的磁盤冗余陣列可利用多個磁盤并行存取提高存儲系統(tǒng)的性能。磁盤陣列技術(shù)采用硬件和軟件兩種方式實現(xiàn)，軟件RAID（Redundant Array of Independent Disks）主要利用操作系統(tǒng)提供的軟件實現(xiàn)磁盤冗余陣列功能，對系統(tǒng)資源利用率高，節(jié)省成本。硬件RAID將大部分RAID功能集成到一塊硬件控制器中，系統(tǒng)資源占用率低，可移植性好。 分析了軟件RAID的性能瓶頸，使用硬件直接完成部分計算提高軟件RAID性能。針對RAID5采用FPGA（Field Programmable Gate Array）技術(shù)實現(xiàn)RAID控制器硬件設(shè)計，完成磁盤陣列啟動、數(shù)據(jù)緩存（Cache）以及數(shù)據(jù)XOR校驗等功能。基于硬件RAID的理論，提出一種基于Virtex-4的硬件RAID控制器的系統(tǒng)設(shè)計方案：獨立微處理器和較大容量的內(nèi)存；實現(xiàn)RAID級別遷移，在線容量擴(kuò)展，在線數(shù)據(jù)熱備份等高效、用戶可定制的高級RAID功能；利用Virtex-4內(nèi)置硬PowerPC完成RAID服務(wù)器部分配置和管理工作，運行Linux操作系統(tǒng)、RAID管理軟件等。控制器既可以作為RAID控制卡在服務(wù)器上使用，也可作為一個獨立的系統(tǒng)，成為磁盤陣列的調(diào)試平臺。 隨著集成電路的發(fā)展，芯片的體積越來越小，電路的布局布線密度越來越大，信號的工作頻率也越來越高，高速電路的傳輸線效應(yīng)和信號完整性問題越來越明顯。RAID控制器屬于高速電路的范疇，在印刷電路板（Printed Circuit Block, PCB）實現(xiàn)時分別從疊層設(shè)計、布局、電源完整性、阻抗匹配和串?dāng)_等方面考慮了信號完整性問題，并基于IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型進(jìn)行了信號完整性分析及仿真。
上傳時間： 2013-04-24
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在團(tuán)簇與激光相互作用的研究中和在團(tuán)簇與加速器離子束的碰撞研究中，需要對加速器束流或者激光束進(jìn)行脈沖化與時序同步，同時用于測量作用產(chǎn)物的探測系統(tǒng)如飛行時間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時序匹配。在整個實驗中，需要用到符合要求的多路脈沖時序信號控制器，而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復(fù)頻率等方便可調(diào)。為此，本論文基于FPGA設(shè)計完成了一款多路脈沖時序控制電路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8，設(shè)計出了一款可以同時輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調(diào)高精度延遲、可調(diào)脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結(jié)構(gòu)及開發(fā)流程，著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實現(xiàn)方法，以及如何利用VHDL語言實現(xiàn)硬件電路軟件化設(shè)計的技巧與方法，給出了整個系統(tǒng)設(shè)計的原理與實現(xiàn)。討論了高精密電源的PWM技術(shù)原理及實現(xiàn)，并由此設(shè)計了FPGA所需電源系統(tǒng)。給出了配置電路設(shè)計、數(shù)據(jù)通信及接口電路的實現(xiàn)。開發(fā)了上層控制軟件來控制各路脈沖時序及屬性。 該電路工作頻率200MHz，輸出脈沖最小寬度可達(dá)到10ns，最大寬度可達(dá)到us甚至ms量級。可以同時提供l路同步脈沖和7路脈沖，并且7路脈沖相對于同步脈沖的延遲時間可調(diào)，調(diào)節(jié)步長為5ns。
上傳時間： 2013-06-15
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經(jīng)典 的 硬件 工程師 培訓(xùn)資料
上傳時間： 2013-07-18
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本文以數(shù)字信號處理系統(tǒng)為應(yīng)用背景，圍繞基于FPGA的ⅡR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)技術(shù)展開了研究。 首先以ⅡR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計基本理論為依據(jù)，研究了在頻域上的最小均方誤差設(shè)計法和在時域上的最小平方誤差設(shè)計法。以四階和六階兩個ⅡR低通數(shù)字濾波器設(shè)計為例，利用Matlab軟件進(jìn)行輔助設(shè)計，探討了濾波器的設(shè)計過程。 然后著重研究了FPGA的設(shè)計方法和設(shè)計流程，在設(shè)計中采用了層次化、模塊化的設(shè)計思想，將整個濾波器劃分為多個功能模塊，利用VHDL語言編程和原理圖兩種設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了ⅡR濾波器的各個功能模塊的設(shè)計，采用EPlCl2Q240器件實現(xiàn)了基于FPGA的二個二階節(jié)級聯(lián)型結(jié)構(gòu)的四階ⅡR低通數(shù)字濾波器，并類推了設(shè)計六階ⅡR低通數(shù)字濾波器。最后用QuartusⅡ4.0軟件進(jìn)行了綜合與仿真，用MATLAB7.0軟件對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，最終在GW48-PK2開發(fā)系統(tǒng)中進(jìn)行了硬件電路驗證，得出了實際濾波效果測試波形，驗證了所設(shè)計濾波器的正確性。 本設(shè)計對于用二階節(jié)級聯(lián)型結(jié)構(gòu)構(gòu)成的ⅡR數(shù)字濾波器硬件電路具有通用性，通過改變二階節(jié)級聯(lián)型結(jié)構(gòu)的數(shù)量，可以構(gòu)成任意偶數(shù)階的濾波器；同時，通過上模型中系數(shù)的變換，也可以構(gòu)成相應(yīng)階數(shù)的高通、帶通、帶阻等濾波器。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-20
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伴隨高速DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實時快速可靠地進(jìn)行數(shù)字信號處理成為用戶追求的目標(biāo)。同時，由于可編程器件在速度和集成度方面的飛速提高，使得利用硬件實現(xiàn)數(shù)字信號實時快速可靠處理有了新的途徑。 FIR濾波器是數(shù)字信號處理中常用部件，它的最大優(yōu)點在于：設(shè)計任何幅頻特性時，可以具有嚴(yán)格的線性相位，這一點對數(shù)字信號的實時處理非常關(guān)鍵。 FPGA是常用的可編程器件，它所具有的查找表結(jié)構(gòu)非常適用于實現(xiàn)實時快速可靠的FIR濾波器，在加上VHDL語言靈活的描述方法以及與硬件無關(guān)的特點，使得使用VHDL語言基于FPGA芯片實現(xiàn)FIR濾波器成為研究的方向。 本文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)進(jìn)行了研究，并設(shè)計了一個16階的FIR低通濾波器。所做的主要工作為： 1.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù)，使用分布式算法作為濾波器的硬件實現(xiàn)算法，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點，采用多塊查找表的方式減小硬件規(guī)模。 2.在設(shè)計中采用了自頂向下的層次化、模塊化的設(shè)計思想，將整個濾波器劃分為多個模塊，利用VHDL語言的描述方法進(jìn)行了各個功能模塊的設(shè)計，最終完成了FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)設(shè)計。 3.采用FLEX10K系列器件實現(xiàn)一個16階的FIR低通濾波器的設(shè)計實例，用MAX+PLUSII軟件進(jìn)行了仿真，并用MATLAB對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，證明所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器功能正確。 仿真結(jié)果表明，本論文所設(shè)計的FIR濾波器硬件規(guī)模較小，采樣率達(dá)到了17.73MHz。同時只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動，就能分別實現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器，體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著FPGA(FieldProgrammableGateArray)器件的應(yīng)用越來越廣泛且重要，F(xiàn)PGA的測試技術(shù)也得到了廣泛重視和研究。基于FPGA可編程的特性，應(yīng)用獨立的測試(工廠測試)需要設(shè)計數(shù)個測試編程和測試向量來完成FPGA的測試，確保芯片在任何用戶可能的編程下都可靠工作。 本論文正是針對上述問題，以XilinxXC4000E系列FPGA為主要的研究對象，在詳細(xì)研究FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于“分治法”的基本思路對FPGA的測試?yán)碚摵头椒ㄗ隽颂剿餍匝芯俊?研究完成了對可編程邏輯模塊(ConfigrableLogicBlock)及其子模塊的測試。主要基于“分治法”對CLB及其子模塊進(jìn)位邏輯(CLM)、查找表(LUT)的RAM工作模式等進(jìn)行了測試劃分，分別實現(xiàn)了以“一維陣列”為基礎(chǔ)的測試配置和測試向量，以較少了測試編程次數(shù)完成了所有CLB資源的測試。 研究完成了對互連資源(ConfigrableInterconnectResource)的測試。基于普通數(shù)據(jù)總線的測試方法，針對互連資源主要由線段和NMOS開關(guān)管組成的特點及其自身的故障模型，通過手工連線實現(xiàn)測試配置，僅通過4次編程就實現(xiàn)了對其完全測試。 在測試?yán)碚撗芯康幕A(chǔ)上，我們開發(fā)了能對FPGA器件進(jìn)行實際測試的測試平臺。基于硬件仿真器的測試平臺通過高速光纖連接工作站上的EDA仿真軟件，把軟件語言描述的測試波形通過硬件仿真器轉(zhuǎn)化為真實測試激勵，測試響應(yīng)再讀回到仿真軟件進(jìn)行觀察，能夠靈活、快速的完成FPGA器件的配置和測試。該平臺在國內(nèi)首次實現(xiàn)了軟硬件協(xié)同在線測試FPGA。在該平臺支持下，我們成功完成了對各軍、民用型號FPGA的測試任務(wù)。 本研究成果為國內(nèi)自主研發(fā)FPGA器件提供了有力保障，具有重大科研與實踐價值，成功解決了國外公司在FPGA測試技術(shù)上的壟斷問題，幫助國產(chǎn)FPGA器件實現(xiàn)完全國產(chǎn)化。
上傳時間： 2013-05-17
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本項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)計與實現(xiàn)。采用Stratix系列的EP1S80F1020C5FPGA為基礎(chǔ)構(gòu)建了主硬件處理平臺。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)計實現(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)計的相關(guān)知識。第三章重點、詳細(xì)地介紹了基于FPGA的融合方案發(fā)端系統(tǒng)除LDPC編碼部分的各個模塊的具體實現(xiàn)，并對級連后的整個系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真、分析和驗證。第四章簡要介紹了與融合方案發(fā)端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似的一個窄帶LDPC解碼-誤碼測試實驗平臺發(fā)端的FPGA設(shè)計，并對該測試平臺的性能進(jìn)行了分析驗證。我在項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.制定了整個發(fā)端系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)的框架以及各模塊的接口定義。 3.完成了3780點IFFTOFDM的FPGA設(shè)計和驗證。 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)計與驗證。 5.完成了整個融合方案系統(tǒng)的功能仿真、分析和驗證。 6.完成了窄帶LDPC解碼-誤碼測試實驗平臺發(fā)端的FPGA設(shè)計以及仿真、驗證。
標(biāo)簽： FPGA 地面數(shù)字電視 仿真 方案
上傳時間： 2013-07-05
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現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)廣泛采用脈沖壓縮技術(shù)，用以解決作用距離與分辨能力之間的矛盾。脈沖壓縮是指雷達(dá)通過發(fā)射寬脈沖，保證足夠的最大作用距離，而接收時，采用相應(yīng)的脈沖壓縮法獲得窄脈沖以提高距離分辨率的過程。同時，數(shù)字信號處理技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為雷達(dá)脈沖壓縮處理的數(shù)字化實現(xiàn)提供了可能。 本文主要研究雷達(dá)多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)實現(xiàn)。在匹配濾波理論的指導(dǎo)下，成功研制了基于FPGAEP1K100QC208-1和4片高性能ADSP21160M的多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)可處理時寬在42μs以內(nèi)、帶寬在5MHz以下的線性調(diào)頻信號(LFM)，非線性調(diào)頻信號(NLFM)和Taylor四相碼信號，且技術(shù)指標(biāo)完全滿足實用系統(tǒng)的設(shè)計要求。 本文完成的主要工作和創(chuàng)新之處有：(1)基于雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD10242設(shè)計高精度數(shù)據(jù)采集電路，為整個脈壓系統(tǒng)的工作提供必要的條件。完成了前端模擬信號輸入電路的優(yōu)化和差分輸入時鐘的產(chǎn)生，以實現(xiàn)高精度采樣。 (2)根據(jù)協(xié)議和脈壓系統(tǒng)的工作要求，以基于FPGAEP1K100QC208完成系統(tǒng)控制，使整個脈壓系統(tǒng)正確穩(wěn)定地工作。同時以該FPGA生成雙口RAM，實現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，以匹配采樣速率和脈壓系統(tǒng)頻率。 (3)設(shè)計基于4片高性能ADSP21160M的緊耦合并行處理系統(tǒng)，以完成多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮的全部運算工作。4片DSP共享外部總線，且各DSP以鏈路口互連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。各DSP還使用一個鏈路口連接到接口板DSP，將脈壓結(jié)果送出。 (4)以一片ADSP21160M和一片EP1K100QC208為核心，設(shè)計輸出板電路，完成數(shù)據(jù)對齊、求模和數(shù)據(jù)向下一級的輸出，并產(chǎn)生模擬輸出。 (5)調(diào)試并改進(jìn)處理板和輸出板。
標(biāo)簽： FPGA DSP 多波形 壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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