加密算法一直在信息安全領(lǐng)域起著無可替代的作用,它直接影響著國家的未來和發(fā)展.隨著密碼分析水平、芯片處理能力和計算技術(shù)的不斷進(jìn)步,原有的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DES)算法及其變形的安全強(qiáng)度已經(jīng)難以適應(yīng)新的安全需要,其實(shí)現(xiàn)速度、代碼大小和跨平臺性均難以繼續(xù)滿足新的應(yīng)用需求.在未來的20年內(nèi),高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn).高級加密標(biāo)準(zhǔn)算法是采用對稱密鑰密碼實(shí)現(xiàn)的分組密碼,支持128比特分組長度及128比特、192比特與256比特可變密鑰長度.無論在反饋模式還是在非反饋模式中使用AES算法,其軟件和硬件對計算環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng),性能穩(wěn)定,密鑰建立時間優(yōu)良,密鑰靈活性強(qiáng).存儲需求量低,即使在空間有限的環(huán)境使用也具備良好的性能.在分析高級加密標(biāo)準(zhǔn)算法原理的基礎(chǔ)上,描述了圈變換及密鑰擴(kuò)展的詳細(xì)編制原理,用硬件描述語言(VHDL)描述了該算法的整體結(jié)構(gòu)和算法流程.詳細(xì)論述了分組密碼的兩種運(yùn)算模式(反饋模式和非反饋模式)下算法多種體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)原理,重點(diǎn)論述了基本體系結(jié)構(gòu)、循環(huán)展開結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu)、外部流水線結(jié)構(gòu)、混合流水線結(jié)構(gòu)及資源共享結(jié)構(gòu)等.最后在XILINX公司XC2S300E芯片的基礎(chǔ)上,采用自頂向下設(shè)計思想,論述了高級加密標(biāo)準(zhǔn)算法的FPGA設(shè)計方法,提出了具體模塊劃分方法并對各個模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)論述.圈變換采用內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu),多個圈變換采用資源共享結(jié)構(gòu),密鑰調(diào)度與加密運(yùn)算并行執(zhí)行.占用芯片面積及引腳資源較少,在芯片選型方面具有很好的適應(yīng)性.
上傳時間： 2013-06-20
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傅里葉變換是信號處理領(lǐng)域中較完善、應(yīng)用較廣泛的一種分析手段.但傅里葉變換只是一種時域或頻域的分析方法,它要求信號具有統(tǒng)計平穩(wěn),即時不變的特性.但是實(shí)際應(yīng)用中存在很多非平穩(wěn)信號,它們并不能很好的用傅立葉變換來處理.小波變換的出現(xiàn)解決了這個問題,它在處理非平穩(wěn)信號方面具有傅立葉變換無法比擬的優(yōu)越性.小波變換在通信技術(shù)、信號處理、地球物理、水利電力、醫(yī)療等領(lǐng)域中獲得了日益廣泛的應(yīng)用.小波變換的研究成為了當(dāng)今學(xué)術(shù)界的一個熱點(diǎn).隨著現(xiàn)代數(shù)字信號處理朝著高速實(shí)時的方向發(fā)展,純軟件的程序式信號處理方法越來越不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,因此人們希望用硬件電路來實(shí)現(xiàn)高速信號處理問題.基于以上原因,該文在研究了小波變換的基本理論和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了小波變換的VLSI電路構(gòu)架,并用FPGA實(shí)現(xiàn)了它的功能.毫無疑問,該文所做的具體工作在理論和實(shí)踐上都有參考價值.論文中,在簡單介紹了小波變換的基本理論、特點(diǎn)和應(yīng)用;對信號小波變換分解,重構(gòu)的MATLAB算法進(jìn)行了分析,為硬件實(shí)現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ).論文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基礎(chǔ)上,以直觀的圖形方式描述了算法的流程圖;并由此提出了基于VLSI的電路模塊架構(gòu).根據(jù)上述模塊結(jié)構(gòu),對相關(guān)模塊進(jìn)行了硬件描述語言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平臺上(ACTIVE-HDL)進(jìn)行了仿真.在仿真正確的前提下,該文選用了EP20K100BC356-1V芯片作為目標(biāo)器件進(jìn)行了綜合和后仿真,并且將仿真結(jié)果通過MATLAB與理論參數(shù)進(jìn)行了比較,結(jié)果表明設(shè)計是正確的.對設(shè)計中存在的誤差和部分模塊的進(jìn)一步優(yōu)化,該文也作了分析和說明,為下一步實(shí)現(xiàn)通用IP核設(shè)計奠定了基礎(chǔ).
上傳時間： 2013-06-27
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語音識別技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一,小詞匯量非特定人孤立詞語音識別是語音識別領(lǐng)域中一個具有廣泛應(yīng)用背景的分支,在家電遙控、智能玩具、人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值.語音識別芯片從20世紀(jì)90年代開始出現(xiàn),目前的語音識別芯片都是以DSP為核心集成的語音識別系統(tǒng),算法主要通過軟件實(shí)現(xiàn),為了提高速度和降低成本,下一代語音識別芯片將設(shè)計成軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn),本文的目的是使用全硬件方法實(shí)現(xiàn)語音識別算法,為軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)的方案提供參考.本論文主要完成了以下工作:(1)在選定的FPGA平臺上,完成了整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計.(2)對于硬件中難于實(shí)現(xiàn)而且占用較多資源的乘法器、求對數(shù)、求平方根以及快速傅立葉變換等關(guān)鍵模塊,本文都根據(jù)電路的具體特點(diǎn),給出了巧妙的實(shí)現(xiàn)方案,完成了算法需要的功能.(3)設(shè)計中使用了模塊復(fù)用和流水線技術(shù).(4)根據(jù)設(shè)計結(jié)果,給出了各個模塊占用的硬件資源和運(yùn)行速度.實(shí)驗結(jié)果表明,本文所設(shè)計的硬件系統(tǒng)能夠正常工作,在速度和面積方面都達(dá)到了設(shè)計要求.
上傳時間： 2013-06-12
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該文主要介紹基于DSP(TMS320LF2407A)和CPLD(MAX3128A)伺服運(yùn)動控制平臺的設(shè)計.文中在討論了永磁同步電機(jī)的控制策略的基礎(chǔ)上提出了針對表面式永磁同步伺服電機(jī)的i=0的矢量控制,介紹了通過光電碼盤確定永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置的方法,以及SVPWM的原理和特性及其數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法.詳細(xì)闡述由TMS320LF2407A和MAX3128A構(gòu)建的傳動控制系統(tǒng)平臺.以上述平臺為基礎(chǔ),設(shè)計了一個基于矢量控制的三環(huán)永磁同步伺服系統(tǒng),為解決典Ⅱ系統(tǒng)超調(diào)和抗擾性的矛盾,將IP調(diào)節(jié)器引入系統(tǒng).通過試驗證明IP調(diào)節(jié)器在不影響系統(tǒng)抗擾性和穩(wěn)態(tài)精度的前提下,大大降低了電流的超調(diào).工程實(shí)踐證明了設(shè)計的正確性.為了滿足用戶對系統(tǒng)方便操作和監(jiān)視的要求,實(shí)現(xiàn)參數(shù)在線修改以及故障綜合,并滿足一定可視性,提出并設(shè)計了基于RS232的串行通訊程序,包括兩部分:PC機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字操作器.文中詳細(xì)分析了設(shè)計數(shù)字操作器的硬件模塊及框圖和軟件流程,實(shí)際應(yīng)用表明數(shù)字操作器方便了用戶對系統(tǒng)的操縱和監(jiān)視,已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用.
標(biāo)簽： FPGA DSP 開放式 運(yùn)動控制平臺
上傳時間： 2013-04-24
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介紹了線性模擬光耦器件HCNR201的基本原理；闡述了利用該芯片對電壓量進(jìn)行隔離測量的測試原理以及硬件電路；給出了試驗數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理結(jié)果；證明了改種測試方法的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞:HCNR
上傳時間： 2013-07-28
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擴(kuò)頻通信具有較強(qiáng)的抗干擾、抗偵查和抗衰落能力,可以實(shí)現(xiàn)碼分多址,目前廣泛應(yīng)用于通信抗干擾、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、保密通信、測距和定位等各個方面。另外,隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字接收機(jī)和軟件無線電也已經(jīng)是現(xiàn)代通信研究的一個熱點(diǎn)。 本文正是順應(yīng)這種發(fā)展趨勢,在某工程項目的通信分系統(tǒng)中建立CDMA直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。 本文作者承擔(dān)了多點(diǎn)無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的研究,建立了一個完整的仿真系統(tǒng)。提出了適合于本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)算法,同時還建立了基于軟件無線電平臺的系統(tǒng)的全FPGA設(shè)計和實(shí)現(xiàn),包括各個模塊的測試和整個系統(tǒng)的聯(lián)合測試。 文章的主要內(nèi)容如下： 1.簡述了擴(kuò)頻通信及軟件無線電的發(fā)展及現(xiàn)狀。 2. 對直擴(kuò)系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)中采用的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)包括擴(kuò)頻碼的研究和選取,擴(kuò)頻碼同步的研究,包括捕獲算法和跟蹤算法的研究,以及自適應(yīng)門限的研究。 3.詳細(xì)討論了該多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn),提出了適合于本系統(tǒng)的算法。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案和設(shè)計參數(shù),接著分為物理層和鏈路層詳細(xì)闡述了各個模塊的設(shè)計與仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中給出了大量的仿真結(jié)果圖。仿真結(jié)果證明算法的正確性,仿真性能也能滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。 4.介紹了該多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)的硬件平臺與系統(tǒng)調(diào)試。首先介紹了系統(tǒng)的硬件平臺和硬件框圖,介紹了系統(tǒng)的相關(guān)器件及其配置,接著介紹了FPGA的開發(fā)流程、開發(fā)工具、設(shè)計原則及遇到的相關(guān)問題,最后介紹了系統(tǒng)的設(shè)計驗證與性能分析,給出了系統(tǒng)的調(diào)試方案和調(diào)試結(jié)果。 本文所討論的多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)已經(jīng)在某工程項目的通信分系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理論及實(shí)用價值。
標(biāo)簽： 多點(diǎn) 無線擴(kuò)頻 通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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串行數(shù)字接口SDI是目前使用最廣泛的數(shù)字視頻接口。它是遵循SMPTE-259M和EBtJ-Tech-3267標(biāo)準(zhǔn)制定的，己經(jīng)被世界上眾多數(shù)字視頻設(shè)備生產(chǎn)廠家普遍采納并作為標(biāo)準(zhǔn)視頻接口，主要用在非線性編輯系統(tǒng)、視頻服務(wù)器、虛擬演播室以及數(shù)字切換矩陣和數(shù)字光端機(jī)等場合。 以往的SDI接口在實(shí)現(xiàn)方法上有成本高、靈活性低等缺點(diǎn)，針對這些不足，本文在研究串行數(shù)字接口工作原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于FPGA的標(biāo)清串行數(shù)字接口(SD-SDI)的設(shè)計方案，并使用SOPC Builder構(gòu)成一個Nios II處理器系統(tǒng)，將SDI接口以IP核形式嵌入到FPGA內(nèi)部，從而提高系統(tǒng)的集成度，使之具有視頻數(shù)據(jù)處理速度快、實(shí)時性強(qiáng)、性價比高的特點(diǎn)。具體研究內(nèi)容包括： 1.在分析SDI接口的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，提出了串行數(shù)字接口的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，完成了SDI接口卡的FPGA芯片內(nèi)部配置以及驅(qū)動電路、均衡電路、電源電路等硬件電路設(shè)計。 2.采用軟邏輯方法實(shí)現(xiàn)SDI接口的傳輸功能，進(jìn)行了具體的模塊化設(shè)計與仿真。 3.引入Nios II嵌入式軟核處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)計了視頻圖像數(shù)據(jù)的采集程序。 該傳輸系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone II EP2C35F672C8為核心芯片，通過發(fā)送和接收電路的共同作用，能夠完成標(biāo)清數(shù)字視頻信號的傳輸，初步確立了以SDI接口為數(shù)據(jù)源的視頻信號傳輸系統(tǒng)的整體模式和框架。
上傳時間： 2013-04-24
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點(diǎn)仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真，驗證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計，采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實(shí)驗結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時間： 2013-07-23
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隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,人們對數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高,從而對數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端的性能都提出了更高的要求。接收機(jī)的一個重要任務(wù)就是在于克服各種非理想因素的干擾下,從接收到的被噪聲污染的數(shù)據(jù)信號中提取同步信息,并進(jìn)而將數(shù)據(jù)正確的恢復(fù)出來。而數(shù)據(jù)恢復(fù)電路是光纖通信和其他許多類似數(shù)字通信領(lǐng)域中不可或缺的關(guān)鍵電路,其性能決定了接收端的總體性能。 目前,數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的結(jié)構(gòu)主要有“時鐘提取”和“過采樣”兩種結(jié)構(gòu)。基于“過采樣”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法的關(guān)鍵是過采樣,即通過引入?yún)⒖紩r鐘,并增加時鐘源個數(shù)的方式來代替第一種方法中的“時鐘提取”。與“時鐘提取”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法相比,基于“過采樣”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法在性能上還有較大的差距,但是后者擁有高帶寬、立即鎖存能力、較低的等待時間和更高的抖動容限,更易于通過數(shù)字的方法實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)更簡單,成本更低,并且這是一種數(shù)字化的模擬技術(shù)。如果能通過“過采樣”方法在普通的邏輯電路上實(shí)現(xiàn)622.08Mb/s甚至更高速率的數(shù)據(jù)恢復(fù),并將它作為一個IP模塊來代替專用的時鐘恢復(fù)芯片,這無疑將是性能和成本的較好結(jié)合。 本文主要研究“過采樣”數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的基本原理,通過全數(shù)字的設(shè)計方法,給出了在低成本可編程器件FPGA上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)電路兩種不同的過采樣的實(shí)現(xiàn)方案,即基于時鐘延遲的過采樣和基于數(shù)據(jù)延遲的過采樣。基于時鐘延遲的過采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)電路方案,通過測試驗證,其最高恢復(fù)的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)到640Mb/s。測試結(jié)果表明,采用該方案實(shí)現(xiàn)的時鐘恢復(fù)電路可工作在光纖通信系統(tǒng)STM-4速率級,即622.08MHz頻率上,各方面指標(biāo)基本符合要求。
標(biāo)簽： FPGA 光接收機(jī) 數(shù)據(jù)恢復(fù) 電路
上傳時間： 2013-04-24
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激光測距是一種非接觸式的測量技術(shù)，已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設(shè)、安全監(jiān)測以及智能控制等領(lǐng)域。早期的激光測距系統(tǒng)在激光接收機(jī)中通過分立的單元電路處理激光發(fā)、收信號以測量光脈沖往返時間，使得開發(fā)成本高、電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，精度以及可靠性相對較差，體積和重量也較大，且沒有與其他儀器相匹配的標(biāo)準(zhǔn)接口，上述缺陷阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應(yīng)用。 本文針對激光測距信號處理系統(tǒng)設(shè)計了一套全數(shù)字集成方案，除激光發(fā)射、接收電路以外，將信號發(fā)生、信號采集、綜合控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸五個部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換電路和濾波處理等模塊，可以直接對信號進(jìn)行數(shù)字信號處理。與分立的單元電路構(gòu)成的激光測距信號處琿相比，可以大大降低激光測距系統(tǒng)的成本，縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可以直接與通信模塊連接，構(gòu)成激光遙測實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，通過LED實(shí)時顯示測距結(jié)果。這樣使得激光測距系統(tǒng)只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可，提出了橋梁的位移監(jiān)測技術(shù)方法，并設(shè)計出一種針對橋梁的位移監(jiān)測的具有既便攜、有效又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的監(jiān)測樣機(jī)。 本文基于xil inx公司提供的開發(fā)環(huán)境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發(fā)版來設(shè)計的，提出一種基于方波的利用DCM(數(shù)字時鐘管理器)檢相的相位式測距方法；采用三把側(cè)尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz，對應(yīng)的測尺長度分別為5米、50米和15000米，對應(yīng)的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設(shè)計了一套激光測距全數(shù)字信號處理系統(tǒng)。為了證明本系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，另外設(shè)計了一套利用延時的方法來模擬激光光路，經(jīng)過測試，證明利用DCM檢相的相位式測距方法對于橋梁的位移監(jiān)測是可行的，測量精度和測量結(jié)果也滿足設(shè)計方案要求。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 信號處理 激光測距
上傳時間： 2013-06-12
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