現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高。同時(shí)也帶來(lái)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語(yǔ)音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。快速傅里葉變換(FFT)作為數(shù)字信號(hào)處理的核心技術(shù)之一，是離散傅里葉變換的運(yùn)算時(shí)間縮短了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代信號(hào)處理的重要理論之一。 該文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法，研制具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FFT信號(hào)處理器具有重要的理論意義和實(shí)用意義。 設(shè)計(jì)采用基4算法設(shè)計(jì)了一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的FFT實(shí)時(shí)硬件處理器。其中使用了改進(jìn)的CORDIC流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了FFT的蝶型運(yùn)算單元，將硬件不易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算緩慢的乘法單元轉(zhuǎn)換成硬件易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算快捷的加法單元。并根據(jù)基4算法的尋址特點(diǎn)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單快速的地址發(fā)生器。整體采用流水線的工作方式，并將雙端口RAM、只讀ROM全部?jī)?nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部，使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以提高。 整個(gè)設(shè)計(jì)利用ALTERA公司提供的QUARTUSⅡ4.0開(kāi)發(fā)軟件，采用先進(jìn)的層次化設(shè)計(jì)思想，使用一片F(xiàn)PGA芯片完成了整個(gè)FFT處理器的電路設(shè)計(jì)。整體設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)時(shí)序仿真和硬件仿真，運(yùn)行速度達(dá)到100MHz以上。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號(hào)分析與處理如圖形、語(yǔ)音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計(jì)算DFT的計(jì)算量與變換區(qū)間長(zhǎng)度N的平方成正比.當(dāng)N較大時(shí),因計(jì)算量太大,直接用DFT算法進(jìn)行譜分析和喜好的實(shí)時(shí)處理是不切實(shí)際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡(jiǎn)稱FFT)使DFT運(yùn)算效率提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí).本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計(jì)主要采用先進(jìn)的基-4DIT算法研制一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的FFT實(shí)時(shí)硬件處理器.在FFT實(shí)時(shí)硬件處理器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點(diǎn)制運(yùn)算方式,解決了蝶形計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)操作協(xié)調(diào)一致問(wèn)題.合理地解決了位增長(zhǎng)問(wèn)題.同時(shí),采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部?jī)?nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實(shí)際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問(wèn)題.本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì),由于在設(shè)計(jì)中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計(jì)效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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Altera FPGA芯片的封裝尺寸選擇指南
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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擴(kuò)頻通信是一種性能優(yōu)異的通信方式，自其誕生之日起就受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。本文以DS/SS接收機(jī)為基礎(chǔ)，圍繞相關(guān)的理論和技術(shù)，開(kāi)展了載波跟蹤技術(shù)FPGA實(shí)現(xiàn)的研究。 論文首先綜述了課題的來(lái)源、背景和意義，闡述了DS/SS接收系統(tǒng)前端處理模塊和信號(hào)處理模塊的結(jié)構(gòu)，指出了本課題的關(guān)鍵技術(shù)。與此同時(shí)，作者在參考了大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，深入研究了四相鑒頻、自動(dòng)頻率跟蹤鑒頻以及反正切鑒相等載波跟蹤鑒頻、鑒相算法，并根據(jù)這些理論設(shè)計(jì)了FLL與PLL相結(jié)合的載波跟蹤策略，完成了CPAFC和Costas環(huán)路仿真和性能分析。 其次，論文對(duì)載波跟蹤環(huán)路的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中包括基帶信號(hào)處理的混頻、相關(guān)和積分清洗模塊，誤差量的提取和控制模塊，以及本地載波的產(chǎn)生模塊等，并在Altera公司的Stratix系列芯片----EP1S808956C6上對(duì)每個(gè)組成模塊進(jìn)行了功能和時(shí)序上的仿真與實(shí)現(xiàn)，之后對(duì)系統(tǒng)各模塊進(jìn)行了集成，解決了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的同步問(wèn)題。 最后，論文對(duì)系統(tǒng)作了實(shí)驗(yàn)總結(jié)與分析，包括板級(jí)驗(yàn)證總結(jié)與分析、接收機(jī)載波跟蹤性能分析，以及對(duì)載波同步技術(shù)的總結(jié)和展望。
標(biāo)簽： FPGA DSSS 接收機(jī) 載波
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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移動(dòng)通信是目前通信技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，CDMA技術(shù)憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優(yōu)勢(shì)成為第三代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的技術(shù)手段。 本文在深入分析CDMA通信系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了CDMA基站基帶系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，論述了CDMA基站基帶系統(tǒng)前向鏈路和反向鏈路中各個(gè)信號(hào)處理模塊的工作原理，對(duì)CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發(fā)生器、基帶成形濾波器、QPSK調(diào)制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了基于FPGA的建模和設(shè)計(jì)，取得了一些有價(jià)值的階段性成果。這些對(duì)CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行深入探索、研究和設(shè)計(jì)，具有一定的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA CDMA 基站 基帶系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,它結(jié)合了微電子技術(shù)、電路技術(shù)和EDA(Electronics Design Automation)技術(shù)。隨著它的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展,使設(shè)計(jì)電路的規(guī)模和集成度不斷提高,同時(shí)也帶來(lái)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語(yǔ)音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。離散傅立葉變換(DFT)作為數(shù)字信號(hào)處理中的基本運(yùn)算,發(fā)揮著重要作用。而快速傅里葉變換(FFT)算法的提出,使離散傅里葉變換的運(yùn)算量減小了幾個(gè)數(shù)量級(jí),使得數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)變得更加容易。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的核心技術(shù)之一,因此對(duì)FFT算法及其實(shí)現(xiàn)方法的研究具有很強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文主要研究如何利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法,研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FFT信號(hào)處理器。該設(shè)計(jì)采用高效基-16算法實(shí)現(xiàn)了一種4096點(diǎn)FFT復(fù)數(shù)浮點(diǎn)運(yùn)算處理器,其蝶形處理單元的基-16運(yùn)算核采用兩級(jí)改進(jìn)的基-4算法級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn),僅用8個(gè)實(shí)數(shù)乘法器就可實(shí)現(xiàn)基-16蝶形單元所需的8次復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算,在保持處理速度的優(yōu)勢(shì)下,比傳統(tǒng)的基-16算法節(jié)省了75％的乘法器邏輯資源。 在重點(diǎn)研究處理器蝶形單元設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,本文完成了整個(gè)FFT處理器電路的FPGA設(shè)計(jì)。首先基于對(duì)處理器功能和特點(diǎn)的分析,研究了FFT算法的選取和優(yōu)化,并完成了處理器體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上,以提高處理器處理速度和減小硬件資源消耗為重點(diǎn)研究了具體的實(shí)現(xiàn)方案,完成了1.2萬(wàn)行RTL代碼編程,并在XILINX公司提供的ISE 9.1i集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了處理器各個(gè)模塊的RTL設(shè)計(jì)：隨后,以XILINX Spartan-3系列FPGA芯片xc3S1000為硬件平臺(tái),完成了整個(gè)FFT處理器的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證,本文所設(shè)計(jì)的FFT處理器芯片運(yùn)行速度達(dá)到了100MHz,占用的FPGA門(mén)數(shù)為552806,電路的信噪比可以達(dá)到50dB以上,達(dá)到了高速高性能的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA FFT 信號(hào)處理器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于ISD4004芯片的語(yǔ)音錄放設(shè)計(jì),內(nèi)含詳細(xì)說(shuō)明，程序代碼。
標(biāo)簽： 4004 ISD 芯片 語(yǔ)音錄放
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于聲納、雷達(dá)、通訊語(yǔ)音處理和圖像處理等領(lǐng)域。快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中起著很重要的作用，F(xiàn)FT 有效地提高了離散傅立葉變換(Discret Fourier Transform，DFT)的運(yùn)算效率。 處理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和實(shí)時(shí)處理的性能，而現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型可編程器件，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)方面，有極大的優(yōu)勢(shì)。論文采用了在FPGA中實(shí)現(xiàn)FFT算法的方案。 數(shù)字信號(hào)處理板的硬件電路設(shè)計(jì)是本論文的重要部分之一。在介紹了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)時(shí)處理的要求，給出了數(shù)字信號(hào)處理板的硬件設(shè)計(jì)方案并對(duì)硬件電路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和說(shuō)明。 依據(jù)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，分別采用基二按時(shí)間抽取FFT算法、基四按時(shí)間抽取FFT算法以及FFT兆核函數(shù)三種方法利用硬件描述語(yǔ)言(VHSICHardware Description Language，VHDL)實(shí)現(xiàn)了1024點(diǎn)的FFT，接著對(duì)三種方法進(jìn)行了評(píng)估，得出了FPGA完全能滿足處理器的實(shí)時(shí)處理的要求的結(jié)論。然后根據(jù)通用串行總線(Universial Serial Bus，USB)協(xié)議，利用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)了USB接口芯片ISP1581的固件程序，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的枚舉過(guò)程。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人們對(duì)通信的保密性能，抗干擾能力的要求越來(lái)越高，而且對(duì)信息隱蔽、多址保密通信等特性提出了更高的要求。這些要求的實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)擴(kuò)頻通信技術(shù)的應(yīng)用，而擴(kuò)頻通信芯片作為擴(kuò)頻通信網(wǎng)絡(luò)的核心器件，自然也成了研究的重點(diǎn)。本論文旨在借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，并以家庭電力線通信環(huán)境為背景，驗(yàn)證了一種CDMA碼分多址通信的實(shí)現(xiàn)方案，并通過(guò)智能家庭系統(tǒng)展示了其應(yīng)用效果。 本課題以構(gòu)建家庭電力載波通信網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，首先，以兩塊Cyclone系列FPGA開(kāi)發(fā)板為基礎(chǔ)，分別作為發(fā)送單元和接收單元，構(gòu)建了系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)；以QuartusⅡ 7.2為開(kāi)發(fā)環(huán)境，運(yùn)用Verilog硬件描述語(yǔ)言，編寫(xiě)擴(kuò)頻模塊和解擴(kuò)模塊，并且進(jìn)行了測(cè)試、仿真和綜合，驗(yàn)證了通過(guò)專用芯片實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的可行性。應(yīng)用方面，采用電力線載波通信芯片，提出了一種由智能插線板和嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成的家電控制系統(tǒng)。用戶通過(guò)WEB方式登陸嵌入式網(wǎng)關(guān)，智能插線板能夠在嵌入式網(wǎng)關(guān)的控制下控制電器的電源、發(fā)送紅外遙控指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程遙控。使用兩塊FPGA開(kāi)發(fā)板，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻通信基本收發(fā)是本設(shè)計(jì)得主要成果；將擴(kuò)頻通訊技術(shù)、嵌入式Web技術(shù)引入到智能家庭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中是本文的一個(gè)特點(diǎn)。 仿真和實(shí)驗(yàn)表明：采用電力線載波通信芯片組建家庭網(wǎng)絡(luò)的方案可行，由智能插線板和嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成的家電控制系統(tǒng)能靈活、便捷地實(shí)施家電控制，并具有一定的節(jié)能效果。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻通信 芯片設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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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(xiě)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(xiě)、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(xiě)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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