隨著頻率合成理論和高速大規(guī)模集成電路的發(fā)展，信號發(fā)生器作為一類重要的儀器，在通信、檢測、導航等領(lǐng)域有著廣泛的應用。特別是在高壓電力系統(tǒng)的檢測領(lǐng)域，常常需要模擬電網(wǎng)諧波的標準信號源對檢測設(shè)備的性能進行校驗，例如高壓電力線路的相位檢測，避雷器的性能檢測，用戶電能表的性能校驗等。為此，本文圍繞一種新型的參數(shù)可調(diào)諧波信號發(fā)生器進行了研究和設(shè)計，課題得到了常州市科技攻關(guān)項目的資助。 本文首先論述了頻率合成技術(shù)的發(fā)展，并將直接數(shù)字頻率合成技術(shù)與傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)進行了比較。然后深入研究了DDS的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，從頻域角度分析了理想?yún)?shù)和實際參數(shù)兩種情況下DDS的輸出頻譜。在此基礎(chǔ)上，詳細分析了引起輸出雜散的三個主要因素，并對DDS的雜散抑制方法進行了仿真研究。最后對參數(shù)可調(diào)諧波信號發(fā)生器進行了軟硬件設(shè)計。 在系統(tǒng)設(shè)計的過程中，本文以Altera公司的FPGA芯片EPF10K70RC240-2為核心，利用開發(fā)工具MAX+PLUSⅡ并結(jié)合硬件描述語言VHDL設(shè)計了一種頻率、相位、幅度、諧波比例可調(diào)的諧波信號發(fā)生器。詳細闡述了該信號發(fā)生器的體系結(jié)構(gòu)，并進行了軟硬件的設(shè)計和具體電路的實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)的性能指標均達到了設(shè)計要求，且具有使用簡單、集成度高等特點。
上傳時間： 2013-05-20
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認為現(xiàn)在所廣泛應用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態(tài)的遠距離監(jiān)測成為了可能，同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關(guān)電源占了世界市場的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進行了較為具體的設(shè)計，并通過測試取得了預期結(jié)果。測試證明該方案能夠適合本行業(yè)時代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡單，精度更高，通用性更強。同時該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計框圖和實現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細的比較。本論文的設(shè)計方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡單，精度更高，通用性更強。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實現(xiàn)閉環(huán)控制。同時用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次，文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設(shè)計，并給出了具體的電路圖，同時寫出了軟件流程圖以及設(shè)計中應該注意的地方。整個系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環(huán)境開關(guān)量檢測、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數(shù)字低通濾波。由于整個系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達到閉環(huán)控制的目的。 最后，對數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對比測試，得出了預期結(jié)論。同時也提出了一些需要改進的地方，認為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會隨著使用時間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應能力造成負面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發(fā)成本與風險。在當前對產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達到了設(shè)計要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計要求。但對于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進的地方，比如改進主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
標簽： FPGA DSP 數(shù)字化 開關(guān)電源
上傳時間： 2013-06-21
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現(xiàn)代IC設(shè)計中，隨著設(shè)計規(guī)模的擴大和復雜度的增長，驗證成為最嚴峻的挑戰(zhàn)之一。在現(xiàn)代ASIC設(shè)計中，很難用單一的驗證方法來對復雜芯片進行有效的驗證，為了將設(shè)計錯誤減少到可接受的最小量，需要將一系列的驗證方法和工具結(jié)合起來。 在64位全定制嵌入式CPU設(shè)計過程中，使用了多種驗證技術(shù)和方法，并將FPGA驗證作為ASIC驗證的重要補充，加強了設(shè)計正確的可靠性。 論文首先介紹了64位CPU的結(jié)構(gòu)，結(jié)合選用的Xilinx的Virtex
上傳時間： 2013-04-24
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擴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接收機為基礎(chǔ)，圍繞相關(guān)的理論和技術(shù)，開展了載波跟蹤技術(shù)FPGA實現(xiàn)的研究。 論文首先綜述了課題的來源、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，作者在參考了大量國內(nèi)外有關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，深入研究了四相鑒頻、自動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，論文對載波跟蹤環(huán)路的硬件電路進行了設(shè)計，其中包括基帶信號處理的混頻、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上對每個組成模塊進行了功能和時序上的仿真與實現(xiàn)，之后對系統(tǒng)各模塊進行了集成，解決了系統(tǒng)實現(xiàn)的同步問題。 最后，論文對系統(tǒng)作了實驗總結(jié)與分析，包括板級驗證總結(jié)與分析、接收機載波跟蹤性能分析，以及對載波同步技術(shù)的總結(jié)和展望。
上傳時間： 2013-04-24
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伴隨著多媒體顯示和傳輸技術(shù)的發(fā)展,人們獲得了越來越高的視聽享受。從傳統(tǒng)的模擬電視,到標清、高清、全高清。與顯示技術(shù)發(fā)展結(jié)伴而行的是顯示接口技術(shù)的發(fā)展,從模擬的AV端子,S-Video和VGA接口,到數(shù)字顯示的DVI接口,技術(shù)上經(jīng)歷了一個從模擬到數(shù)字,從并行到串行,從低速到高速的發(fā)展過程。 HDMI是最新的高清晰度多媒體接口,它的規(guī)范由Silicon Image等七家公司提出,具有帶寬大,尺寸小,傳輸距離長和支持正版保護等功能,符合當今技術(shù)的發(fā)展潮流,一經(jīng)推出,就獲得了巨大的成功。成為平板顯示器、高清電視等設(shè)備的標準接口之一,并獲得了越來越廣泛的應用。 從上世紀80年代XILINX發(fā)明第一款FPGA芯片以來,FPGA就以其體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活,運算速度快,編程方便等優(yōu)點廣泛應用與IC設(shè)計、系統(tǒng)控制、視頻處理、通信系統(tǒng)、航空航天等諸多方面。 本文利用ALTERA的一款高端FPGA芯片EP2S180F1508C3為核心,配合Silicon Image的專用HDMI接收芯片搭建了一個HDMI的接收顯示平臺。針對HDMI帶寬寬,數(shù)據(jù)量大的特點,使用了新型的DDR2 SDRAM作為視頻信號的輸入和輸出緩沖。在硬件板級設(shè)計上,針對HDMI和DDR2的相關(guān)高速電路,采用了一系列的高速電路設(shè)計方法,有效的避免了信號的反射,串擾等不良現(xiàn)象。同時在對HDMI規(guī)范和DDR2 SDRAM時序規(guī)范的深入研究的基礎(chǔ)上,在ALTERA的開發(fā)平臺QUARTUSII上編寫了系統(tǒng)的頂層模塊和相關(guān)各功能子模塊,并仿真通過。 論文的主要工作和創(chuàng)新點表現(xiàn)在以下幾個方面： 1、論文研究了最新的HDMI接口規(guī)范和新型存儲器件DDR2的時序規(guī)范。 2、論文搭建的整個系統(tǒng)相當龐大,涉及到相關(guān)的規(guī)范、多種芯片的資料、各種工具軟件的使用、原理圖的繪制和PCB板的布局布線,直至后期的編程仿真,花費了作者大量的時間和精力。 3、論文首次使用FPGA來處理HDMI信號且直接驅(qū)動顯示器件,區(qū)別于-般的ASIC方案。 4、論文對高速電路特別是的DDR2布局布線,采用了一系列的專門措施,具有一定的借鑒價值。
標簽： FPGA HDMI 顯示系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-22
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對弓網(wǎng)故障的檢測在列車提速的今天顯得尤其重要，原始故障圖像數(shù)據(jù)量的巨大使實時存儲和傳輸故障圖像極其困難。JPEG作為一種低復雜度、高壓縮比的圖像壓縮標準在多媒體、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛的應用。和相同圖像質(zhì)量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG是目前靜態(tài)圖像中壓縮比最高的。 FPGA以其設(shè)計靈活、高速的卓越特性，逐漸成為許多應用中首先器件，尤其是與Verilog和VHDL等語言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計進程。 本文旨在研究并實現(xiàn)一種實時采集并對特定幀進行壓縮傳輸?shù)姆椒āＭㄟ^采用可編程邏輯器件FPGA來實現(xiàn)整個采集、顯示、壓縮和傳輸，使系統(tǒng)具有可定制、高速度等優(yōu)點。 本文首先介紹了開發(fā)硬件可編程邏輯門陣列FPGA及其開發(fā)語言Veridlog，并介紹了FPGA的設(shè)計方法及開發(fā)流程；接著介紹了PAL制視頻采集的相關(guān)知識及設(shè)計，其中主要包括基于I2C總線的模擬視頻解碼控制、視頻的數(shù)字化ITU-R BT.601標準介紹及視頻同步信號的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲、VGA顯示控制設(shè)計；隨后介紹了JPEG標準，并根據(jù)故障檢測的特點，設(shè)計了針對灰度圖像壓縮的JPEG編碼器，設(shè)計中先分別對組成JPEG編碼器的二維DCT變換模塊、量化模塊、Z字掃描模塊、變換直流系數(shù)的差分脈沖編碼模塊、交流系數(shù)的游程編碼模塊、哈夫曼編碼模塊及打包模塊進行了仿真測試，然后再對整個JPEG編碼器進行了測試；最后設(shè)計了單幀視頻的SRAM緩存，并將緩存的源圖像采用本文設(shè)計的JPEG編碼器進行壓縮，再設(shè)計一個僅包含發(fā)送功能的UART 將壓縮后的碼流傳輸?shù)絇C機，在PC機上通過將接收的碼流以ASCⅡ碼的形式還原為采集圖片。 本文實現(xiàn)了整個采集壓縮系統(tǒng)，同時也進一步驗證了本文設(shè)計的灰度圖像JPEG編碼器的正確性。相信本文無論是對弓網(wǎng)故障的圖像檢測，還是對于JPEG編碼器的芯片設(shè)計都有一定的參考價值。
標簽： FPGA JPEG 壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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基于ISD4004芯片的語音錄放設(shè)計,內(nèi)含詳細說明，程序代碼。
上傳時間： 2013-06-29
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隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的突飛猛進，人們對通信的保密性能，抗干擾能力的要求越來越高，而且對信息隱蔽、多址保密通信等特性提出了更高的要求。這些要求的實現(xiàn)都離不開擴頻通信技術(shù)的應用，而擴頻通信芯片作為擴頻通信網(wǎng)絡(luò)的核心器件，自然也成了研究的重點。本論文旨在借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究成果，并以家庭電力線通信環(huán)境為背景，驗證了一種CDMA碼分多址通信的實現(xiàn)方案，并通過智能家庭系統(tǒng)展示了其應用效果。 本課題以構(gòu)建家庭電力載波通信網(wǎng)絡(luò)為目標，首先，以兩塊Cyclone系列FPGA開發(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)的硬件開發(fā)平臺；以QuartusⅡ 7.2為開發(fā)環(huán)境，運用Verilog硬件描述語言，編寫擴頻模塊和解擴模塊，并且進行了測試、仿真和綜合，驗證了通過專用芯片實現(xiàn)擴頻通信系統(tǒng)的可行性。應用方面，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，實現(xiàn)對家電的遠程遙控。使用兩塊FPGA開發(fā)板，實現(xiàn)了擴頻通信基本收發(fā)是本設(shè)計得主要成果；將擴頻通訊技術(shù)、嵌入式Web技術(shù)引入到智能家庭系統(tǒng)的設(shè)計當中是本文的一個特點。 仿真和實驗表明：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、便捷地實施家電控制，并具有一定的節(jié)能效果。
上傳時間： 2013-06-17
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在視頻傳輸系統(tǒng)中，最大障礙是視頻數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)量傳輸。故壓縮就顯得尤為必要。MJPEG是以25幀每秒傳輸?shù)腏PEG圖像。本文根據(jù)JPEG基本壓縮模式，通過前端圖像采集芯片輸出標準的4：2：2格式的圖像流，在XILINX公司的SPARTAN IIE芯片下壓縮，獲得了良好效果，壓縮比達到10：1。中間的各個環(huán)節(jié)同MATLAB下同等壓縮相比，除了精度上有點差別外，基本一致。同專用芯片相比，比專用芯片靈活得多，F(xiàn)PGA內(nèi)部全部是可編程，燒寫不同的程序便可實現(xiàn)不同的壓縮。同DSP相比，壓縮時間極大的提高，同周霖的“基于DSP技術(shù)的靜態(tài)圖像壓縮編碼”一文中編碼所需的時間進行比較(DCT變換消耗4224個指令，量化Z排序耗960指令，huffman編碼至少耗1400指令)，假設(shè)令其采用6000系列DSP，指令周期為6ns，運算速度為1336MIPS。壓縮一個8*8DCT塊，采用高檔的DSP，消耗39tJs，而采用27M的FPGA只需6us，若采用FPGA內(nèi)部自帶的DLL將時鐘倍頻到54M，則只需要3us．本設(shè)計同傳統(tǒng)的壓縮實現(xiàn)方式相比，在速度和靈活性上有了極大的提高。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼標準受到廣泛接受，視頻點播、視頻流和遠程教育等基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務逐漸普及。為了對擁有不同終端資源，不同接入網(wǎng)絡(luò)以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數(shù)據(jù)訪問服務，多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容需要根據(jù)應用環(huán)境動態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)碼正是實現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務的關(guān)鍵技術(shù)之一。 視頻轉(zhuǎn)碼對時間的要求非?？量?，以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成必要的運算。因此，必須為這樣的運算設(shè)計一個專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構(gòu)成完成轉(zhuǎn)碼算法所需的電路系統(tǒng)，實現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設(shè)計周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據(jù)MPEG-2中可變長編碼(VLC)理論，采用了兩級查找表減少了VLC存儲空間的使用，完成VLC編碼的實現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關(guān)于System Packet的定義，針對FPGA可實現(xiàn)性，以空間換取復雜度的減少，實現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應的轉(zhuǎn)碼理論，完成了對系統(tǒng)解碼模塊相應的連接和調(diào)試，對解碼模塊以真實的bit流進行了貼近板級的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對P幀進行相應處理即可改進場景變換對視頻質(zhì)量的影響，完成對TM5的算法的改進。通過性能估算和電路仿真，各模塊的吞吐率能夠滿足轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-07-22
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