基于布里淵散射的分布式光纖傳感器是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的的原理、應(yīng)用；布里淵時(shí)域反射技術(shù)(BOTDR)和布里淵時(shí)域分析技術(shù)(BOTDA)的原理。 受激布里淵散射(SBS)的過(guò)程中，入射光和散射光滿足耦合振幅方程組。我們對(duì)該方程組采用有限差分法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并用Matlab模擬計(jì)算過(guò)程，對(duì)布里淵散射信號(hào)進(jìn)行分析。 根據(jù)布里淵散射信號(hào)的特點(diǎn)，我們采用基于Morlet小波變換的DSP信號(hào)算法來(lái)處理 BOTDR傳感信號(hào)。通過(guò)對(duì)該算法的核心單元——快速傅立葉變換(FFT)的硬件實(shí)現(xiàn)，我們?cè)赟tratix FPGA上實(shí)現(xiàn)了基于Morlet小波變換的DSP算法的硬件電路設(shè)計(jì)。 最后，在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)電路功能進(jìn)行實(shí)際的仿真和驗(yàn)證，并和Matlab得到結(jié)果進(jìn)行比較和分析。
標(biāo)簽： Morlet BOTDR 小波分析 信號(hào)處理
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)是未來(lái)寬帶無(wú)線通信中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著用戶對(duì)實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)，高速移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的迅速增加，OFDM由于其頻譜效率高，抗多徑效應(yīng)能力強(qiáng)，抗干擾性能好等特點(diǎn)，該技術(shù)正得到了廣泛的應(yīng)用。 OFDM系統(tǒng)的子載波之間必須保持嚴(yán)格的正交性，因此對(duì)符號(hào)定時(shí)和載波頻偏非常敏感。本課題的主要任務(wù)是分析各種算法的性能的優(yōu)劣，選取合適的算法進(jìn)行FPGA的實(shí)現(xiàn)。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線信道的傳輸特性和OFDM系統(tǒng)的基本原理，進(jìn)而對(duì)符號(hào)同步和載波同步對(duì)接收信號(hào)的影響做了分析。然后對(duì)比了非數(shù)據(jù)輔助式同步算法和數(shù)據(jù)輔助式同步算法的不同特點(diǎn)，決定采用數(shù)據(jù)輔助式同步算法來(lái)解決基于IEEE 802.16-2004協(xié)議的突發(fā)傳輸系統(tǒng)的同步問(wèn)題。最后部分進(jìn)行了算法的實(shí)現(xiàn)和仿真，所有實(shí)現(xiàn)的仿真均在QuartusⅡ下按照IEEE 802.16-2004協(xié)議的符號(hào)和前導(dǎo)字的結(jié)構(gòu)進(jìn)行。 本文的主要工作：(1)采用自相關(guān)和互相關(guān)聯(lián)合檢測(cè)算法同時(shí)完成幀到達(dá)檢測(cè)和符號(hào)同步估計(jì)，只用接收數(shù)據(jù)的符號(hào)位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了判決門限需要變化的問(wèn)題，同時(shí)也減少了資源的消耗；(2)在時(shí)域分?jǐn)?shù)倍頻偏估計(jì)時(shí)，利用基于流水線結(jié)構(gòu)的Cordic模塊計(jì)算長(zhǎng)前導(dǎo)字共軛相乘后的相角，求出分?jǐn)?shù)倍頻偏的估計(jì)值；(3)采用滑動(dòng)窗口相關(guān)求和的方法估計(jì)整數(shù)倍頻偏值，在此只用頻域數(shù)據(jù)的符號(hào)位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了傳統(tǒng)算法估計(jì)速度慢的缺點(diǎn)，同時(shí)也減少了資源的消耗。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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詳細(xì)的理論分析，可以對(duì)模擬電路的理論知識(shí)有較為全面透徹的了解
標(biāo)簽： 模電 設(shè)計(jì)分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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測(cè)試儀廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，是科研和生產(chǎn)不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號(hào)發(fā)生裝置向被測(cè)對(duì)象發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)由信號(hào)采集與處理裝置通過(guò)傳感器采集被測(cè)對(duì)象的響應(yīng)信號(hào)，并送到上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。本文研究采用靈活的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA為核心，協(xié)調(diào)整個(gè)儀器的運(yùn)轉(zhuǎn)，并采用先進(jìn)的USB總線技術(shù)，將信號(hào)發(fā)生、信號(hào)采集與處理有機(jī)地集成為一體的多功能測(cè)試儀。 本文的第一章介紹了測(cè)試儀及其研究應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發(fā)展趨勢(shì)，提出了本課題的研究任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)； 第二章從硬件和軟件兩個(gè)方面討論了測(cè)試儀的總體設(shè)計(jì)方案，并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個(gè)功能模塊的硬件設(shè)計(jì)； 第三章討論了USB模塊相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，其中包含USB固件設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和客戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì)三個(gè)方面的內(nèi)容，詳細(xì)論述了各部分軟件的架構(gòu)和主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)。 第四章討論了主控器FPGA的設(shè)計(jì)，是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設(shè)計(jì)方案，然后從MCU模塊、信號(hào)采集模塊、信號(hào)發(fā)生模塊三部分具體描述了其實(shí)現(xiàn)方式。軟件設(shè)計(jì)上采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，使得結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)，易于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)；并且靈活的使用了有限狀態(tài)機(jī)，大大提高了程序的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設(shè)計(jì)，討論了波形生成的原理及實(shí)現(xiàn)，并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細(xì)描述了實(shí)驗(yàn)的步驟和結(jié)果，分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了儀器的性能和設(shè)計(jì)的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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感應(yīng)加熱電源以其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，逆變控制電路是直接影響感應(yīng)加熱電源能否安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。目前的感應(yīng)加熱裝置很多采用模擬電路控制，而模擬控制電路觸點(diǎn)多，焊點(diǎn)多，系統(tǒng)可靠性低，對(duì)一些元件的工藝性要求高，電路中控制參數(shù)不容易進(jìn)行修改，靈活性較差。近年來(lái)隨著微處理機(jī)的發(fā)展，數(shù)字式控制精確，軟件設(shè)計(jì)靈活，因而整個(gè)控制系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)，在感應(yīng)加熱領(lǐng)域中運(yùn)用數(shù)字式控制已是一個(gè)發(fā)展方向。 本文在模擬逆變控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在可編程邏輯器件(FPGA)上進(jìn)行了數(shù)字式并聯(lián)逆變控制系統(tǒng)的研究。 首先，本文針對(duì)感應(yīng)加熱并聯(lián)逆變控制的數(shù)字化進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在參閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有模擬并聯(lián)逆變控制電路的工作原理，設(shè)計(jì)了全數(shù)字鎖相環(huán)、它激轉(zhuǎn)自激掃頻啟動(dòng)模塊等逆變控制功能模塊，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)學(xué)分析和功能仿真，結(jié)果證明可以達(dá)到預(yù)定的功能指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求。 然后，分析了感應(yīng)加熱電源的整體工作流程，針對(duì)模擬控制電路中控制參數(shù)不易進(jìn)行修改、靈活性較差等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示等功能模塊，有利于系統(tǒng)的調(diào)試，參數(shù)修改等實(shí)際操作。 最后，以模擬逆變控制策略為基礎(chǔ)，分析了數(shù)字控制器的控制要求和策略。由硬件狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)，完成對(duì)整個(gè)逆變控制系統(tǒng)的整體控制操作。通過(guò)自上而下的總體設(shè)計(jì)，將各個(gè)部分組合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)SOC系統(tǒng)。在FPGA集成軟件中進(jìn)行了各部分和整體的仿真驗(yàn)證，結(jié)果證明該設(shè)計(jì)可以完成逆變控制的各項(xiàng)需求和預(yù)定的人機(jī)交互操作。
標(biāo)簽： FPGA 感應(yīng)加熱電源 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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在工業(yè)領(lǐng)域中，經(jīng)常需要在產(chǎn)品表面留下永久性的標(biāo)識(shí)，通常作為便于今后追蹤的商標(biāo)、流水號(hào)、日期等等。特別在機(jī)械行業(yè)對(duì)零部件的管理，在市場(chǎng)上需要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)量跟蹤。機(jī)械行業(yè)在零部件上的標(biāo)記打印在追求美觀的同時(shí)，要求有一定的打印速度和打印深度。標(biāo)記打印能夠?yàn)槠髽I(yè)提供產(chǎn)品的可追溯性，更好的貫徹IS09000標(biāo)準(zhǔn)。 由于傳統(tǒng)的標(biāo)記打印在打印效率、美觀以及防偽等方面存在問(wèn)題，不適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)要求，而激光打印技術(shù)雖然較好的克服了傳統(tǒng)工藝的許多缺點(diǎn)，但激光器在惡劣的生成現(xiàn)場(chǎng)缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定性的工作特點(diǎn)的制約，不能完全滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。為了彌補(bǔ)上述不足，適應(yīng)大批量生產(chǎn)發(fā)展需要，氣動(dòng)標(biāo)記打印技術(shù)成為一種較好的選擇。 本課題在分析了現(xiàn)在市場(chǎng)上存在氣動(dòng)標(biāo)記刻印系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)后，針對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)記打印機(jī)打印速度相對(duì)較慢，打印精度相對(duì)較低以及控制軟件不靈活的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套新的控制方案，使用FPGA作為核心控制器，配合PC機(jī)標(biāo)記打印軟件工作，代替以往PC或單片機(jī)的控制。該方案充分利用了FPGA可以高速并行工作的特點(diǎn)，能夠高精度平穩(wěn)的輸出控制脈沖，使打印過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行。 本文描述了從總體方案設(shè)計(jì)到一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，總體方案中提出了整個(gè)控制系統(tǒng)的劃分和關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)上的考慮。在硬件設(shè)計(jì)方面完成硬件電路設(shè)計(jì)，包括接口電路設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)FPGA控制器時(shí)，采用了優(yōu)化后的比較積分直線插補(bǔ)算法使得輸出的插補(bǔ)脈沖均勻穩(wěn)定；采用梯形速率控制算法，克服了速度突變情況時(shí)的失步或過(guò)沖現(xiàn)象；在軟件方面，新開(kāi)發(fā)了一套PC工業(yè)標(biāo)記系統(tǒng)軟件，采用了多線程技術(shù)和TTF矢量字庫(kù)等技術(shù)。 整套標(biāo)記打印系統(tǒng)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行調(diào)試，表現(xiàn)穩(wěn)定，現(xiàn)已經(jīng)試用性投放市場(chǎng)．從生產(chǎn)廠家重慶恒偉精密機(jī)械有限公司和客戶的反饋信息來(lái)看，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，打印速度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，能夠在256細(xì)分下驅(qū)動(dòng)電機(jī)平穩(wěn)快速運(yùn)動(dòng)，打印精度高，達(dá)到市場(chǎng)領(lǐng)先水平，并且得到客戶充分的肯定。
標(biāo)簽： 工業(yè) 標(biāo)記 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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基于FPGA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)是未來(lái)的發(fā)展方向，而網(wǎng)絡(luò)包頭的分類是入侵檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。 文章首先介紹了FPGA技術(shù)的基本原理以及其在信息安全方面的應(yīng)用，接著介紹入侵檢測(cè)系統(tǒng)以及FPGA技術(shù)在入侵檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。 分析了幾種比較出名的網(wǎng)絡(luò)包分類算法，包括軟件分類方法、TCAM分類算法、BV算法、Tree Bitmap算法以及端口范圍分類算法。 在此基礎(chǔ)上，文章設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA技術(shù)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)包分類的基本框架圖，實(shí)現(xiàn)框架圖中的各個(gè)基本功能模塊。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，提出了一類結(jié)合三態(tài)內(nèi)容可尋址內(nèi)存(TCAM)和普通存儲(chǔ)器(RAM)的網(wǎng)絡(luò)包包頭分類方案。我們將檢測(cè)規(guī)則編號(hào)并位圖化，使用RAM存儲(chǔ)與包頭結(jié)構(gòu)相關(guān)的規(guī)則位圖，通過(guò)TCAM上的數(shù)據(jù)匹配操作，快速關(guān)聯(lián)待分析的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包與入侵檢測(cè)規(guī)則。文章還討論了網(wǎng)包頭分類方法的優(yōu)化算法，將優(yōu)化算法與未優(yōu)化算法在速度和空間上進(jìn)行比較。此外，還討論了對(duì)Snort的規(guī)則庫(kù)進(jìn)行整理和規(guī)則化的問(wèn)題。 最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的包頭分類匹配模塊在Quartus II進(jìn)行仿真評(píng)估，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與已有的一些分類算法進(jìn)行了比較。結(jié)果說(shuō)明，本設(shè)計(jì)在匹配速度和更新速度上有優(yōu)勢(shì)，但消耗了較多的存儲(chǔ)空間．
標(biāo)簽： 入侵檢測(cè)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 包分類 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-17
上傳用戶：gonuiln
ISE 7.1i獨(dú)特的集成度、高速度以及易用性可以幫助設(shè)計(jì)人員解決所面臨的最緊迫的一些挑戰(zhàn)。新版工具集成了主要功耗分析、分層設(shè)計(jì)、仿真和調(diào)試等功能，還支持目前應(yīng)用越來(lái)越多的基于Linux的設(shè)計(jì)環(huán)境。工具中還包括了針對(duì)在所有性能領(lǐng)域全球都最快的FPGA - Virtex-4系列的新速度文件。 與競(jìng)爭(zhēng)解決方案相比，ISE 7.1i的邏輯構(gòu)造性能優(yōu)勢(shì)高達(dá)70%，同時(shí)在DSP、嵌入式處理和連接功能方面也遙遙領(lǐng)先。設(shè)計(jì)人員可在設(shè)計(jì)中充分享受這些優(yōu)勢(shì)。ISE 7.1i中還包括了對(duì)新推出的全球成本最低的FPGA產(chǎn)品--
標(biāo)簽： Xilinx_ISE
上傳時(shí)間： 2013-07-14
上傳用戶：dianxin61
隨著圖像分辨率的越來(lái)越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國(guó)內(nèi)外的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺(tái)上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲(chǔ)器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來(lái)進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化策略，通過(guò)性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過(guò)結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺(tái)。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過(guò)程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
標(biāo)簽： 圖像處理 算法研究 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問(wèn)題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問(wèn)題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn)，從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對(duì)遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點(diǎn)，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時(shí)提高算法的綜合性能，本文還對(duì)現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲(chǔ)和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過(guò)功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟，實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對(duì)硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問(wèn)題進(jìn)行了討論，并對(duì)本課題未來(lái)的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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