隨著科學技術的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應用，人們對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實時性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機總線接口規(guī)范，以其使用方便、易于擴展、速度快等優(yōu)點而被廣泛地應用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。現(xiàn)場可編程門陣列最大的特點是結構靈活，開發(fā)周期較短，適合于實時信號處理，已被廣泛應用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點，設計了一種基于USB2.0技術和FPGA技術相結合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先，對數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關技術進行了簡單地介紹。 @@ 其次，對以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56，簡稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了硬件設計和分析，并在此設計的基礎上給出相應的原理圖、PCB。硬件設計主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設計以及硬件邏輯設計。 @@ 再次，根據(jù)系統(tǒng)需求，對系統(tǒng)軟件部分進行了設計，分三部分：一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序；二是在PC機中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設備驅(qū)動程序；三是充分了解FX2的主要功能特點，并編寫出應用程序。 @@ 最后，對系統(tǒng)的軟硬件進行了調(diào)試，給出了調(diào)試結果和分析，對出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結果表明，系統(tǒng)符合設計要求。 @@關鍵詞：USB2.0；FPGA；SOPC；數(shù)據(jù)采集；固件；
上傳時間： 2013-06-21
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術的發(fā)展，PID算法也得到了長足的發(fā)展。結合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對特定的控制領域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時隨著微電子技術的發(fā)展，現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實現(xiàn)提供了可能性，同時節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對當前國內(nèi)外在算法研究方面的熱點問題，對模糊PID算法進行了深入的分析和研究。通過對汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結構分析，對其進行了數(shù)學建模。采用某汽輪機的實際設計運行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對該汽輪機的數(shù)學模型進行了甩負荷動態(tài)特性仿真。仿真結果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機組在甩負荷過程中由于機組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導致危急保安裝置動作，使得汽輪發(fā)電機組意外停機的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機組在意外甩負荷時機組正常的機械運轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點及EDA技術和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實現(xiàn)模糊PID算法的具體實現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標芯片，利用分層模塊化設計思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設計輸入和VHDL設計輸入相結合的方式實現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時分別對實現(xiàn)的各個功能模塊和整個算法模塊進行了功能時序仿真。根據(jù)仿真結果分析，該設計實現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時加強了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設備的電路，降低了設計開發(fā)成本。
上傳時間： 2013-07-21
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隨著電子技術的快速發(fā)展，各種電子設備對時間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導航、導彈控制、潛艇定位、各種觀測、通信等方面，時鐘同步技術都發(fā)揮著極其重要的作用，得到了廣泛的推廣。對于分布式采集系統(tǒng)來說，中心主站需要對來自于不同采集設備的采集數(shù)據(jù)進行匯總和分析，得到各個采集點對同一事件的采集時間差異，通過對該時間差異的分析，最終做出對事件的準確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個采集設備不具有統(tǒng)一的時鐘基準，那么得到的各個采集時間差異就不能反映出實際情況，中心主站也無法準確地對事件進行分析和判斷，甚至得出錯誤的結論。因此，時鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運作的必要前提。 目前國內(nèi)外時鐘同步領域常用的技術有GPS授時技術，鎖相環(huán)技術和IRIG-B 碼等。GPS授時技術雖然精度高，抗干擾性強，但是由于需要專用的GPS接收機，若單純使用GPS 授時技術做時鐘同步，就需要在每個采集點安裝接收機，成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號在頻率和相位上與輸入?yún)⒖夹盘柾降募夹g，輸出信號的時鐘準確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入?yún)⒖夹盘枴RIG-B 碼是一種信息量大，適合傳輸?shù)臅r間碼，但是由于其時間精度低，不適合應用于高精度時鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析，本文結合這三種常用技術，提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時鐘同步控制技術。該技術既保留了GPS 授時的高精確度和高穩(wěn)定性，又具備IRIG-B時間碼易傳輸和低成本的特性，為分布式采集系統(tǒng)中的時鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設計采用了Ublox公司的精確授時GPS芯片LEA-5T，通過對GPS芯片串行時間信息解碼，獲得準確的UTC時間，并實現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個采集設備的精確時間打碼。為了能夠使整個分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數(shù)據(jù)采集時鐘，本論文采用了數(shù)模混合的鎖相環(huán)技術，將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號作為參考基準，生成了與秒信號高精度同步的100MHZ 高頻時鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分，將B 碼的準時標志與GPS 秒信號同步，提高了IRIG-B 碼的時間精度。在分布式采集系統(tǒng)中，IRIG-B時間碼能直接通過串口或光纖將各個采集點時間與UTC時間統(tǒng)一，節(jié)約了各點布設GPS 接收機的高昂成本。最后，通過PC104總線對時鐘同步控制卡進行了數(shù)據(jù)讀取和測試，通過實驗結果的分析，提出了改進方案。實驗表明，改進后的時鐘同步控制方案具有很高的時鐘同步精度，對時鐘同步技術有著重大的推進意義！
上傳時間： 2013-08-05
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上傳時間： 2013-04-24
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SATA接口是新一代的硬盤串行接口標準，和以往的并行硬盤接口比較它具有支持熱插拔、傳輸速率快、執(zhí)行效率高的明顯優(yōu)勢。SATA2．0是SATA的第二代標準，它規(guī)定在數(shù)據(jù)線上使用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)，速率可達3Gb/s。另外，SATA2．0還具有支持NCQ（本地命令隊列）、端口復用器、交錯啟動等一系列技術特征。正是由于以上的種種技術優(yōu)點，SATA硬盤業(yè)已被廣泛的使用于各種企業(yè)級和個人用戶。 硬盤作為主要的信息載體之一，其信息安全問題尤其引起人們的關注。由于在加密時需要實時處理大量的數(shù)據(jù)，所以對硬盤數(shù)據(jù)的加密主要使用帶有密鑰的硬件加密的方式。因此將硬盤加密和SATA接口結合起來進行設計和研究，完成基于SATA2．0接口的加解密芯片系統(tǒng)設計具有重要的使用價值和研究價值。 本論文首先介紹了SATA2．0的總線協(xié)議，其協(xié)議體系結構包括物理層、鏈路層、傳輸層和命令層，并對系統(tǒng)設計中各個層次中涉及的關鍵問題進行了闡述。其次，本論文對ATA協(xié)議和命令進行了詳細的解釋和分析，并針對設計中涉及的命令和對其做出的修改進行了說明。接著，本論文對SATA2．0加解密控制芯片的系統(tǒng)設計進行了講解，包括硬件平臺搭建和器件選型、模塊和功能劃分、系統(tǒng)工作原理等，剖析了系統(tǒng)設計中的難點問題并給出解決問題的方法。然后，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)通路的各個模塊的設計和實現(xiàn)進行詳盡的闡述，并給出各個模塊的驗證結果。最后，本文簡要的介紹了驗證平臺搭建和測試環(huán)境、測試方法等問題，并分析測試結果。 本SATA2．0硬盤加解密接口電路在Xilinx公司的Virtex5 XC5VLX50T FPGA上進行測試，目前工作正常，性能良好，已經(jīng)達到項目性能指標要求。本論文在SATA加解密控制芯片設計與實現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟價值。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機和自動化測量技術的日益發(fā)展，測量儀器和計算機的關系日益密切。計算機的很多成果很快就應用到測量和儀器領域，與計算機相結合已經(jīng)成為測量儀器和自動測試系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。高度集成的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是超大規(guī)模集成電路和計算機輔助設計技術發(fā)展的結果，由于FPGA器件具備集成度高、體積小、可以利用基于計算機的開發(fā)平臺，用編寫軟件的方法來實現(xiàn)專門硬件的功能等優(yōu)點，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設計的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設計周期、提高了設計的靈活性和可靠性。 本文研究基于網(wǎng)絡的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)問題。論文完成了以FPGA結構為系統(tǒng)硬件平臺，uClinux為核心的系統(tǒng)的軟件平臺設計，進行信號的采集和遠程網(wǎng)絡監(jiān)測的功能。 論文從軟硬件兩方面入手，闡述了基于FPGA器件進行數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設計方法，以及基于uClinux操作系統(tǒng)的設備驅(qū)動程序設計和應用程序設計。 硬件方面，F(xiàn)PGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片，用verilog HDL硬件描述語言在Xilinx公司提供的ISE輔助設計軟件中實現(xiàn)FPGA編程。將微處理器MicroBlaze、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、以太網(wǎng)控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器等數(shù)字邏輯電路通過CoreConnect技術用OPB總線集成在同一個FPGA內(nèi)部，形成一個可編程的片上系統(tǒng)（SOPC）。采用基于FPGA的SOPC設計的突出優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)設計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。 軟件方面，為了更好更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，移植了uClinux到MicroBlaze軟處理器上，設計實現(xiàn)了平臺上的ADC設備驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)采集應用程序。并通過修訂內(nèi)核，實現(xiàn)了利用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議來訪問數(shù)據(jù)采集程序獲得的數(shù)據(jù)。
標簽： FPGA 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-23
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51單片機綜合學習系統(tǒng) 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(tǒng) SST芯片燒寫軟件
上傳時間： 2013-07-21
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設備領域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實時性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設計方法，實現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗證方法。 論文的主要貢獻如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個算法步驟融合在一起進行設計，可以省去存儲中間計算結果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設計技術，設置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術，合理規(guī)劃各計算子模塊的工作時序，將數(shù)據(jù)計算的時間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設計了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設計RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個，寄存器共有4024個，系統(tǒng)頻率可達69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實時性要求。實驗結果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時間： 2013-07-01
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隨著半導體制造技術不斷的進步，SOC(System On a Chip)是未來IC產(chǎn)業(yè)技術研究關注的重點。由于SOC設計的日趨復雜化，芯片的面積增大，芯片功能復雜程度增大，其設計驗證工作也愈加繁瑣。復雜ASIC設計功能驗證已經(jīng)成為整個設計中最大的瓶頸。 使用FPGA系統(tǒng)對ASIC設計進行功能驗證，就是利用FPGA器件實現(xiàn)用戶待驗證的IC設計。利用測試向量或通過真實目標系統(tǒng)產(chǎn)生激勵，驗證和測試芯片的邏輯功能。通過使用FPGA系統(tǒng)，可在ASIC設計的早期，驗證芯片設計功能，支持硬件、軟件及整個系統(tǒng)的并行開發(fā)，并能檢查硬件和軟件兼容性，同時還可在目標系統(tǒng)中同時測試系統(tǒng)中運行的實際軟件。FPGA仿真的突出優(yōu)點是速度快，能夠?qū)崟r仿真用戶設計所需的對各種輸入激勵。由于一些SOC驗證需要處理大量實時數(shù)據(jù)，而FPGA作為硬件系統(tǒng)，突出優(yōu)點是速度快，實時性好。可以將SOC軟件調(diào)試系統(tǒng)的開發(fā)和ASIC的開發(fā)同時進行。 此設計以ALTERA公司的FPGA為主體來構建驗證系統(tǒng)硬件平臺，在FPGA中通過加入嵌入式軟核處理器NIOS II和定制的JTAG(Joint Test ActionGroup)邏輯來構建與PC的調(diào)試驗證數(shù)據(jù)鏈路，并采用定制的JTAG邏輯產(chǎn)生測試向量，通過JTAG控制SOC目標系統(tǒng)，達到對SOC內(nèi)部和其他IP(IntellectualProperty)的在線測試與驗證。同時，該驗證平臺還可以支持SOC目標系統(tǒng)后續(xù)軟件的開發(fā)和調(diào)試。 本文介紹了芯片驗證系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的性能、組成、功能以及系統(tǒng)的工作原理；搭建了基于JTAG和FPGA的嵌入式SOC驗證系統(tǒng)的硬件平臺，提出了驗證系統(tǒng)的總體設計方案，重點對驗證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路的實現(xiàn)進行了闡述；詳細研究了嵌入式軟核處理器NIOS II系統(tǒng)，并將定制的JTAG邏輯與處理器NIOS II相結合，構建出調(diào)試與驗證數(shù)據(jù)鏈路；根據(jù)芯片驗證的要求，設計出軟核處理器NIOS II系統(tǒng)與PC建立數(shù)據(jù)鏈路的軟件系統(tǒng)，并完成芯片在線測試與驗證。 本課題的整體任務主要是利用FPGA和定制的JTAG掃描鏈技術，完成對國產(chǎn)某型DSP芯片的驗證與測試，研究如何構建一種通用的SOC芯片驗證平臺，解決SOC驗證系統(tǒng)的可重用性和驗證數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸、采集的實時性、準確性、可測性問題。本文在SOC驗證系統(tǒng)在芯片驗證與測試應用研究領域，有較高的理論和實踐研究價值。
上傳時間： 2013-05-25
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