在圖像處理、數據傳輸、雷達接收等現代信號處理領域,對信號處理的穩定性、實時性和靈活性都有很高的要求。FIR數字濾波器因其線性相位特性滿足了現代信號處理領域對濾波器的高性能要求,成為應用最廣泛的數字濾波器之一。高密度的FPGA兼顧實時性和靈活性,為FIR數字濾波器的實現提供了強大的硬件支持。 現今FIR數字濾波器的FPGA實現方法中最常用的是基于DA的實現方法和基于CSD編碼的實現方法,本文對這兩種實現方法進行了深入的探討,并進行了一定的改進。本論文所做的主要工作和創新如下: 1、對FIR數字濾波器的硬件實現方法進行了理論研究,其中著重對并行FIR數字濾波器的實現方法進行了深入探討并提出了一個改進的實現方法:基于CSD-DA的改進實現方法。這個實現方法在一定情況下比單純的基于CSD編碼的實現方法和基于DA的實現方法都要節約芯片面積。 2、經過電路建模和數學推導提出了“CSD-DA擇優比較法”。該比較法可以從基于CSD編碼的實現方法、基于DA的實現方法以及基于CSD-DA的改進實現方法中較精確的選擇出最佳實現方法。 3、用Cyclone EPEC6Q240C8芯片和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B實現了一個可以濾除音頻信號中高頻噪聲的音頻FIR數字低通濾波器。
上傳時間: 2013-06-07
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隨著計算機及其外圍設備的發展,傳統的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避,并逐漸成為計算機通信的瓶頸。在這種情況下,通用串行總線(Universal Serial Bus,USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標準化和易于擴展等優點,目前已經成為計算機外設接口的主流技術,在計算機外圍設備和消費類電子領域正獲得越來越多的應用。 @@ 本文基于USB2.0協議規范,設計了一款支持高速和全速傳輸的USB2.0設備控制器IP核。文中著重介紹了這款設備控制器IP核的設計和FPGA驗證工作,詳細研究并分析了USB2.0規范,根據規范提出了一種USB2.0設備控制器整體構架方案,描述了各個功能子模塊硬件電路的功能及實現。從可重用的角度出發,對設備控制器模塊進行優化設計,增加多個靈活的配置選項,根據不同的應用對硬件進行配置,使其在滿足要求的情況下去除冗余電路,以減少占用面積和功耗,從而使其靈活地應用于各種USB系統。本文還研究了IP核的驗證方法,并對所設計的USB2.0設備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗證環境,搭建了FPGA硬件驗證平臺,設計了具有AHB接口的設備控制器和帶有8051的設備控制器,并分別在FPGA平臺上進行了功能驗證。 @@ 本文所設計的USB2.0設備控制器IP核可配置性高,使用者可以自由配置所需端點的個數以及每個端點類型等,可以集成于多種USB系統中,適于各類USB設備的開發。本課題所取得的成果為USB2.0設備類的研究和開發積累了經驗,并為后來實驗室某項目測試芯片的USB數據采集提供了參考方案,也為未來USB3.0接口IP核的開發和應用奠定了基礎。 @@關鍵詞USB2.0控制器;IP核;FPGA;驗證
上傳時間: 2013-06-30
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上傳時間: 2013-04-24
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現場可編程門陣列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種,它的出現是隨著微電子技術的發展,設計與制造集成電路的任務已不完全由半導體廠商來獨立承擔。系統設計師們更愿意自己設計專用集成電路(ASIC,Application Specific Integrated Circuit).芯片,而且希望ASIC的設計周期盡可能短,最好是在實驗室里就能設計出合適的ASIC芯片,并且立即投入實際應用之中。現在,FPGA已廣泛地運用于通信領域、消費類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個大模塊之一,它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口,將外部信號引入FPGA內部進行邏輯功能的實現并把結果輸出給外部電路,并且根據需要可以進行配置來支持多種不同的接口標準。FPGA允許使用者通過不同編程來配置實現各種邏輯功能,在IO端口中它可以通過選擇配置方式來兼容不同信號標準的I/O緩沖器電路。總體而言,可選的I/O資源的特性包括:IO標準的選擇、輸出驅動能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時間控制等。 本文是關于FPGA中多標準兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設計和實現,該課題是成都華微電子系統有限公司FPGA大項目中的一子項,目的為在更新的工藝水平上設計出能夠兼容單端標準的I/O電路模塊;同時針對以前設計的I/O模塊不支持雙端標準的缺點,要求新的電路模塊中擴展出雙端標準的部分。文中以低壓雙端差分標準(LVDS)為代表構建雙端標準收發轉換電路,與單端標準比較,LVDS具有很多優點: (1)LVDS傳輸的信號擺幅小,從而功耗低,一般差分線上電流不超過4mA,負載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數據傳輸。 (2)LVDS信號擺幅小,從而使得該結構可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號電壓可以從0V到2.4V變化,單端信號擺幅為400mV,這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內變化,也就是說LVDS允許收發兩端地電勢有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝,輔助Xilinx公司FPGA開發軟件ISE,設計完成了可以用于Virtex系列各低端型號FPGA的IOB結構,它有靈活的可配置性和出色的適應能力,能支持大量的I/O標準,其中包括單端標準,也包括雙端標準如LVDS等。它具有適應性的優點、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結構特征,這些特點可以改進和簡化系統級的設計,為最終的產品設計和生產打下基礎。設計中對包括20種IO標準在內的各電器參數按照用戶手冊描述進行仿真驗證,性能參數已達到預期標準。
上傳時間: 2013-05-15
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現場可編程門陣列(FPGA)的發展已經有二十多年,從最初的1200門發展到了目前數百萬門至上千萬門的單片FPGA芯片。現在,FPGA已廣泛地應用于通信、消費類電子和車用電子類等領域,但國內市場基本上是國外品牌的天下。 在高密度FPGA中,芯片上時鐘分布質量變的越來越重要,時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統性能的重要因素。目前,為了消除FPGA芯片內的時鐘延遲,減小時鐘偏差,主要有利用延時鎖相環(DLL)和鎖相環(PLL)兩種方法,而其各自又分為數字設計和模擬設計。雖然用模擬的方法實現的DLL所占用的芯片面積更小,輸出時鐘的精度更高,但從功耗、鎖定時間、設計難易程度以及可復用性等多方面考慮,我們更愿意采用數字的方法來實現。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎,對全數字延時鎖相環(DLL)電路進行分析研究和設計,在此基礎上設計出具有自主知識產權的模塊電路。 本文作者在一年多的時間里,從對電路整體功能分析、邏輯電路設計、晶體管級電路設計和仿真以及最后對設計好的電路仿真分析、電路的優化等做了大量的工作,通過比較DLL與PLL、數字DLL與模擬DLL,深入的分析了全數字DLL模塊電路組成結構和工作原理,設計出了符合指標要求的全數字DLL模塊電路,為開發自我知識產權的FPGA奠定了堅實的基礎。 本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術的發展,然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設計考慮,給出了全數字DLL整體架構設計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析,驗證電路功能,得出應用參數。在設計中,用Verilog-XL對部分電路進行數字仿真,Spectre對進行部分電路的模擬仿真,而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模,設計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz,工作電壓為1.8V,工作溫度為-55℃~125℃,最大抖動時間為28ps,在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW,達到了國外同類產品的相應指標。最后完成了輸出電路設計,可以實現時鐘占空比調節,2倍頻,以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。
上傳時間: 2013-06-10
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圖像顯示器是人類接受外部信息的重要手段之一。而立體顯示則能再現場景的三維信息,提供場景更為全面、詳實的信息,在醫學、軍事、娛樂具有廣泛的應用前景。而現有的3D立體顯示設備價格都比較貴,基于此,本人研究了基于SDRAM存儲器和FPGA處理器的3D頭盔顯示設備并且設計出硬件和軟件系統。該系統圖像效果好,并且價格成本便宜,從而具有更大的實用性。本文完成的主要工作有三點: 1.設計了基于FPGA處理器和SDRAM存儲器的3D頭盔顯示器。該方案有別于現有的基于MCU、DSP和其它處理芯片的方案。本方案能通過線性插值算法把1024×768的分辨率變成800×600的分辨率,并能實現120HZ圖像刷新率,采用SDRAM作為高速存儲器,并且采用乒乓操作,有別于其它的開關左右眼視頻實現立體圖像。在本方案中每時每刻都是左右眼視頻同時輸出,使得使用者感覺不到視頻圖像有任何閃爍,減輕眼睛疲勞。本方案還實現了圖像對比對度調節,液晶前照光調節(調節輸出脈沖的占空比),立體圖像源自動識別,還有人性化的操作界面(OSD)功能。 2.完成了該系統的硬件平臺設計和軟件設計。從便攜性角度考慮,盡量減小PCB板面積,給出了它們詳細的硬件設計電路圖。完成了FPGA系統的設計,包括系統整體分析,各個模塊的實現原理和具體實現的方法。完成了單片機對AD9883的配置設計。 3.完成了本方案的各項測試和調試工作,主要包括:數據采集部分測試、數據存儲部分測試、FPGA器件工作狀態測試、以電腦顯示器作為顯示器的聯機調試和以HX7015A作為顯示器的聯機調試,并且最終調試通過,各項功能都滿足預期設計的要求。實驗和分析結果論證了系統設計的合理性和使用價值。 本文的研究與實現工作通過實驗和分析得到了驗證。結果表明,本文提出的由FPGA和SDRAM組成的3D頭盔顯示系統完全可以實現高質量的立體視覺效果,從而可以將該廉價的3D頭盔顯示系統用于我國現代化建設中所需要的領域。
上傳時間: 2013-07-16
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51單片機綜合學習系統 STC芯片燒寫軟件
上傳時間: 2013-04-24
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51單片機綜合學習系統 SST芯片燒寫軟件
上傳時間: 2013-07-21
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隨著我國國防現代化建設進程的不斷深化,MIL-STD-1553B標準總線已經廣泛應用于各種軍事應用領域。MIL-STD-1553B標準總線是我國上世紀八十年代引進的一種現代化通訊總線,國內稱為GJB289A-97。該總線技術以其高穩定性和使用靈活等特點成為現代航空電子綜合系統所廣泛采用的通訊總線技術。 1553B總線接口模塊作為總線通訊的基本單元,其性能成為影響航電綜合系統整體性能的一個關鍵因素。目前國內關于1553B總線通訊模塊的對外接口類型較多,而基于嵌入式處理芯片的接口設計并不多見。嵌入式設備具有體積小、重量輕、實時性強、功耗小、穩定性好以及接口方便等優點。 基于以上考慮,論文中提出了以DSP+FPGA為平臺實現MIL-STD-1553B總線的收發控制,通過收發控制器和變壓器實現MIL-STD-1553B總線的電氣連接。根據項目需求,設計分為硬件和軟件兩部分完成。在對MIL-STD-1553B總線協議進行詳細研究后提出了總體設計方案原理圖。再根據方案需求設計各功能模塊。使用硬件描述語言VHDL對各功能模塊進行邏輯和行為描述,最終實現在FPGA中,使其能夠完成1553B數據碼的接受、發送、轉換和與處理器的信息交換等功能。DSP部分采用的是TI公司的TMS320F2812,使用C語言進行軟件的編譯,使其實現總體控制和通訊的調度等功能。 該方案經過實際參與1553B總線通訊系統驗證實驗,證明各項技術指標均達到預定的目標,可以投入實際應用。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,語音識別研究大部分集中在算法設計和改進等方面,而隨著半導體技術的高速發展,集成電路規模的不斷增大與各種研發技術水平的不斷提高,新的硬件平臺的推出,語音識別實現平臺有了更多的選擇。語音識別技術在與DSP、FPGA、ASIC等器件為平臺的嵌入式系統結合后,逐漸向實用化、小型化方向發展。 本課題通過對現有各種語音特征參數與孤立詞語音識別模型進行研究的基礎上,重點探索基于動態時間規整算法的DTW模型在孤立詞語音識別領域的應用,并結合基于FPGA的SOPC系統,在嵌入式平臺上實現具有較好精度與速度的孤立詞語音識別系統。 本系統整體設計基于DE2開發平臺,采用基于Nios II的SOPC技術。采用這種解決方案的優點是實現了片上系統,減少了系統的物理體積和總體功耗;同時系統控制核心都在FPGA內部實現,可以極為方便地更新和升級系統,大大地提高了系統的通用性和可維護性。 此外,由于本系統需要大量的高速數據運算,在設計中作者充分利用了Cyclone II芯片的豐富的硬件乘法器,實現了語音信號的端點檢測模塊,FFT快速傅立葉變換模塊,DCT離散余弦變換模塊等硬件設計模塊。為了提高系統的整體性能,作者充分利用了FPGA的高速并行的優勢,以及配套開發環境中的Avalon總線自定義硬件外設,使系統處理數字信號的能力大大提高,其性能優于傳統的微控制器和普通DSP芯片。 本論文主要包含了以下幾個方面: (1)結合ALTERA CYCLONE II芯片的特點,確定了基于FPGA語音識別系統的總體設計,在此基礎上進行了系統的軟硬件的選擇和設計。 (2)自主設計了純硬件描述語言的驅動電路設計,完成了高速語音采集的工作,并且對存儲數據芯片SRAM中的原始語音數據進行提取導入MATLAB平臺測試數據的正確性。整個程序測試的方式對系統的模塊測試起到重要的作用。 (3)完成高速定點256點的FFT模塊的設計,此模塊是系統成敗的關鍵,實現高速實時的運算。 (4)結合SOPC的特性,設計了人機友好接口,如LCD顯示屏的提示反饋信息等等,以及利用ALTERA提供的一些驅動接口設計完成用戶定制的系統。 (5)進行了整體系統測試,系統可以較穩定地實現實時處理的目的,具有一定的市場潛在價值。
上傳時間: 2013-05-23
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