在團簇與激光相互作用的研究中和在團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到10ns，最大寬度可達到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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單片機溫度采集器與PC104分站的串行通信:用PC104 模塊組建的礦井變電所采集分站,具有強大的以太網(wǎng)和CAN 總線通信功能。在PC104模塊底板上,設(shè)計了一個基于89C2051 單片機的溫度采集器
上傳時間： 2013-07-04
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本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設(shè)計。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實現(xiàn)。通過上述設(shè)計實現(xiàn)了“準單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設(shè)計的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機通訊，本課題完成了在上位機中用VHDL語言實現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個FPGA內(nèi)部，形成一個可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務(wù)器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實時采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個通用的片上系統(tǒng)設(shè)計可以解決各類系統(tǒng)的應(yīng)用問題，達到“設(shè)計復用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計的更加突出的優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)設(shè)計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。
標簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
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Reed-Solomon碼(簡稱RS碼)是一種具有很強糾正突發(fā)和隨機錯誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 本文簡要介紹了有限域基本運算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進后的Euclid算法和改進后的BM算法，針對改進后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實現(xiàn)方案并改進了該算法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復雜度和譯碼延時上作了折衷，降低了譯碼器的復雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設(shè)計實現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
上傳時間： 2013-06-11
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碼分多址(CDMA)通信方式以其特有的抗干擾性、多址能力和多徑分集能力，而成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)。其中Rake接收技術(shù)是CDMA系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，Rake接收技術(shù)以其有效的抗衰落的能力一直是人們研究的熱點。人們不斷的對傳統(tǒng)的Rake接收機進行改進，獲得性能更佳的Rake接收機。FPGA技術(shù)的快速發(fā)展，也很大的改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的方法。FPGA以其龐大的規(guī)模、開發(fā)過程投資小、開發(fā)周期短、保密性好等優(yōu)點，為人們對Rake接收機的研究提供了方便。 本文旨在設(shè)計一種功耗低、硬件實現(xiàn)相對簡單的Rake接收機結(jié)構(gòu)。首先，本文介紹了Rake接收的相關(guān)理論，對Rake技術(shù)的抗衰落性能進行了分析，然后，對各種Rake接收機進行了比較，最終提出了一種靈活配置的Rake接收機的改進方案，該方案采用了不同的緩沖器結(jié)構(gòu)，能夠更多的節(jié)約硬件資源，整個接收機的功耗更低。最后利用VerilogHDL語言對其中的主要模塊進行編程設(shè)計，并在Xilinx公司的集成開發(fā)工具ISE6.1中進行仿真，仿真平臺為Spartan-3系列中的XC3S1000芯片。仿真結(jié)果表明了所設(shè)計模塊的正確性。所設(shè)計模塊具有良好的可移植性，能夠被相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用，本文所做工作有一定的實際意義。
上傳時間： 2013-06-21
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全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)具有多速率、多制式、智能性等特點，這極大的提高了通信系統(tǒng)的靈活性和通用性，符合未來通信技術(shù)發(fā)展的方向。 本文從如下幾個方面對全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器進行了深入系統(tǒng)研究：1，在介紹全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究QPSK通信調(diào)制解調(diào)方式的基礎(chǔ)上，依據(jù)軟件定性仿真分析了QPSK正交調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計出了滿足系統(tǒng)要求的實現(xiàn)電路框圖并選定了芯片；2，在完成了基于FPGA芯片實現(xiàn)QPSK調(diào)制解調(diào)的算法方案設(shè)計基礎(chǔ)上，利用VHDL語言完成了芯片程序的設(shè)計，并對其進行了調(diào)試和功能仿真；3，利用設(shè)計出的調(diào)制解調(diào)器與選定的AD、DA、正交調(diào)制解調(diào)芯片，完成了QPSK通信系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計并完成了調(diào)制電路的研制；4，完成電路的信息速率大于300Kbps，產(chǎn)生的中頻信號中心頻率70MHz，帶寬500KHz，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，由于時間關(guān)系解調(diào)電路仍在調(diào)試中。 本文基于FPGA實現(xiàn)的QPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)器具有體積小、集成度高和軟件可升級等優(yōu)點，這為設(shè)計高集成和高靈活性的通信系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-07-08
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數(shù)字式π/4-DQPSK是一種線性窄帶調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強、可用非相干解調(diào)等突出特點。在移動通信、衛(wèi)星通信中得到廣泛應(yīng)用。 本文介紹了π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理和各個模塊的設(shè)計實現(xiàn)；完成了調(diào)制解調(diào)算法的Matlab仿真設(shè)計；采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司的ISE5.2開發(fā)環(huán)境下設(shè)計實現(xiàn)各個模塊，通過了時序仿真，實現(xiàn)了正確解調(diào)；分析了在實現(xiàn)過程中，采用1bit差分檢測了誤碼率。文章由推出的誤碼率表達式得到靜態(tài)高斯噪聲下，信噪比為16dB時誤碼率可達10-8。用Protel99SE進行PCB板設(shè)計，完成程序下載進FPGA芯片以及電路調(diào)試，其輸入符號速率200kbps，調(diào)制中頻455kHz。測試結(jié)果驗證了程序的正確，實現(xiàn)了π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)完成預(yù)定的目標。
標簽： DQPSK FPGA 數(shù)字式 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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相對于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標準中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進行實時處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機、遙感遙測、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機、移動通信等系統(tǒng)，需要用芯片實現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對圖像處理的小波變換進行了研究，但大都只偏重算法研究，對算法硬件實現(xiàn)時的復雜性考慮較少，對圖像處理的小波變換硬件實現(xiàn)的研究也較少。 本文針對圖像處理的小波變換算法及其硬件實現(xiàn)進行了研究。對文獻[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進行仔細分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進行仿真，對該結(jié)構(gòu)進行VHDL語言的寄存器傳輸級(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進行驗證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對內(nèi)存的讀寫量，從而達到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運算速度的特點。本算法與文獻[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計算模塊，又具有在硬件實現(xiàn)時不改變原來的提升小波算法的規(guī)則性結(jié)構(gòu)的特點。這種小波變換硬件芯片的實現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當然也可用于其它各種實時圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-13
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域。目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接式頻率合成，鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。本次設(shè)計是利用FPGA完成一個DDS系統(tǒng)并利用該系統(tǒng)實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化調(diào)頻。 DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括：相位累加器，可在時鐘的控制下完成相位的累加；相位碼—幅度碼轉(zhuǎn)換電路，一般由ROM實現(xiàn)；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細且相位連續(xù)的信號，也可以通過改變相位字改變信號的相位，因此也廣泛用于數(shù)字調(diào)頻和調(diào)相。本次數(shù)字化調(diào)頻的基本思想是利用AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時用該數(shù)字信號與一個固定的頻率字累加，形成一個受模擬信號幅度控制的頻率字，從而獲得一個頻率受模擬信號的幅度控制的正弦波，即實現(xiàn)了調(diào)頻。該DDS數(shù)字化調(diào)頻方案的硬件系統(tǒng)是以FPGA為核心實現(xiàn)的。使用Altera公司的ACEX1K系列FPGA，整個系統(tǒng)由VHDL語言編程，開發(fā)軟件為MAX+PLUSⅡ。經(jīng)過實際測試，該系統(tǒng)在頻率較低時與理論值完全符合，但在高頻時，受器件速度的限制，波形有較大的失真。
標簽： FPGA DDS 數(shù)字化 調(diào)頻
上傳時間： 2013-06-14
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隨著移動終端、多媒體、Internet網(wǎng)絡(luò)、通信，圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，以及人們對圖象分辨率，質(zhì)量要求的不斷提高，用軟件壓縮難以達到實時性要求，而且會帶來因傳輸大量原始圖象數(shù)據(jù)帶來的帶寬要求，因此采用硬件實現(xiàn)圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換，量化后的處理環(huán)節(jié)，是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現(xiàn)項目為背景，對熵編碼器和解碼器的硬件實現(xiàn)進行探討，給出了并行熵編碼和解碼器的實現(xiàn)方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現(xiàn)。在設(shè)計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉(zhuǎn)換時的控制邏輯,避免了因數(shù)據(jù)處理不及時造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，從而保證了編碼的正確性。而在實現(xiàn)并行的huffman解碼器時，解碼算法充分利用了規(guī)則化碼書帶來的碼字的單調(diào)性，及在特定長度碼字集內(nèi)碼字變化的連續(xù)性，將并行解碼由模式匹配轉(zhuǎn)換為算術(shù)運算，提高了存儲器的利用率、系統(tǒng)的解碼效率和速度。在實現(xiàn)并行huffman編碼的基礎(chǔ)上，結(jié)合針對DC子帶的預(yù)測編碼，針對直流子帶的游程編碼，能夠?qū)D像壓縮系統(tǒng)中經(jīng)過DWT變換，量化，掃描后的數(shù)據(jù)進行正確的編碼。同時，在并行huffman解碼基礎(chǔ)上的熵解碼器也可以解碼出正確的數(shù)據(jù)提供給解碼系統(tǒng)的后續(xù)反量化模塊，進一步處理。在本文介紹的設(shè)計方案中，按照自頂向下的設(shè)計方法，對星載圖像壓縮系統(tǒng)中的熵編解碼器進行分析，進而進行邏輯功能分割及模塊劃分，然后分別實現(xiàn)各子模塊，并最終完成整個系統(tǒng)。在設(shè)計過程中，用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發(fā)平臺進行設(shè)計輸入、編譯、仿真，同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具，驗證了設(shè)計的正確性。通過系統(tǒng)波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M，在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M，吞吐量可達到2500Mbps，也能滿足性能要求。仿真驗證的結(jié)果表明：設(shè)計能夠滿足性能要求，并具有一定的使用價值。
上傳時間： 2013-05-19
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