本文主要對基于FPGA芯片的橢圓曲線密碼算法的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究。由于點(diǎn)乘運(yùn)算極大影響了橢圓曲線密碼系統(tǒng)的加/解密速度，本文對點(diǎn)乘運(yùn)算的FPGA設(shè)計進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化。首先比較分析了三種點(diǎn)乘算法，從運(yùn)算復(fù)雜度的角度確定了蒙哥馬里算法是最利于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)的。然后根據(jù)蒙哥馬里算法，用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了基于FPGA芯片的橢圓域中的基本運(yùn)算(模加、模乘、模平方和模逆)。通過三種模乘算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計出一種串并混合的乘法器，達(dá)到了面積與速度的最佳匹配。 本文利用Modelsim對本課題設(shè)計的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗，驗證了所設(shè)計的硬件系統(tǒng)完成了橢圓曲線密碼算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。最后使用SynplifyPro進(jìn)行綜合及布局布線，綜合報告文件證明了本課題所設(shè)計的ECC加密系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)化芯片速度和面積的目的。
標(biāo)簽： FPGA ECC 密碼算法 優(yōu)化設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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本課題首先研究了常規(guī)的RS譯碼器的算法，確定在關(guān)鍵方程的計算中采用一種新改進(jìn)的BM算法，然后提出了基于復(fù)數(shù)基的有限域快速并行乘法器和利用冪指數(shù)相減進(jìn)行除法計算的有限域除法器，通過這些優(yōu)化方法提高了RS譯碼器的速度，減少了譯碼延時和硬件資源使用，最后利用VHDL硬件描述語言在FPGA上實(shí)現(xiàn)了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。 本課題實(shí)現(xiàn)的RS(255,223)硬件譯碼器的性能在國內(nèi)具有領(lǐng)先水平，對我國以后航天項目高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計有著很大的意義。
上傳時間： 2013-06-29
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數(shù)字濾波作為數(shù)字信號處理技術(shù)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于諸如信號分離、恢復(fù)、整形等多種場合中，本文討論的FIR濾波器因其具有嚴(yán)格的線性相位特性而得到廣泛的應(yīng)用。在工程實(shí)踐中，往往要求信號處理具有實(shí)時性和靈活性,但目前常用的一些軟件或硬件實(shí)現(xiàn)方法則難以同時達(dá)到兩方面的要求。 可編程邏輯器件是一種用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。本課題研究FIR的FPGA解決方案體現(xiàn)電子系統(tǒng)的微型化和單片化，主要完成的工作如下: (1)以FIR濾波器的基本理論為依據(jù)，研究適應(yīng)工程實(shí)際的數(shù)字濾波器的設(shè)計方法： (2)對分布式算法進(jìn)行了較為深入的研究。在闡述算法原理的基礎(chǔ)上，分析了利用FPGA特有的查找表結(jié)構(gòu)完成這一運(yùn)算的方法，從而解決了常系數(shù)乘法運(yùn)算硬件實(shí)現(xiàn)的問題； (3)以—FIR低通濾波器為例說明FIR數(shù)字濾波器的具體實(shí)現(xiàn)方法，采用層次化、模塊化、參數(shù)化的設(shè)計思想，完成對整個FIR濾波器的功能模塊的劃分，以及各個功能模塊的具體設(shè)計； (4)設(shè)計參數(shù)可調(diào)的FIR低通濾波器的硬件電路：以EPFlK50TCl44-l為核心，包括A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路以及在系統(tǒng)配置電路等。以話音作為輸入信號，進(jìn)行了實(shí)際濾波效果的測試。 實(shí)驗系統(tǒng)的測試結(jié)果表明，和傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器相比較具有更好的實(shí)時性、準(zhǔn)確性、靈活性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： FPGA 沖激響應(yīng) 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-07-13
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本論文主要對無線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計中的信道編解碼算法進(jìn)行研究并對其FPGA實(shí)現(xiàn)思路和方法進(jìn)行相關(guān)研究。 近年來無線局域網(wǎng)IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)建議物理層采用無線擴(kuò)頻技術(shù)，所以開發(fā)一套擴(kuò)頻通信芯片具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信相比，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點(diǎn)。無線信道的特性較復(fù)雜，因此在無線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計中，加入信道編碼是提高芯片穩(wěn)定性的重要方法。 在了解擴(kuò)頻通信基本原理的基礎(chǔ)上，本文提出了“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯(lián)的級聯(lián)碼由外碼——(15，9，4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼，和內(nèi)碼-(2，1，3)卷積碼構(gòu)成，交織則采用交織深度為4的塊交織。重點(diǎn)對RS碼的時域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進(jìn)行了詳細(xì)的討論，并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實(shí)現(xiàn)的方法。 計算機(jī)仿真的結(jié)果表明，采用此信道編碼方案可以較好的改善現(xiàn)有仿真系統(tǒng)的誤符號率。 本論文的內(nèi)容安排如下：第一章介紹了無線擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)以及國內(nèi)外開發(fā)擴(kuò)頻通信芯片的現(xiàn)狀，并給出了本論文的研究內(nèi)容和安排。第二章主要介紹了擴(kuò)頻通信的基本原理，主要包括擴(kuò)頻通信的定義、理論基礎(chǔ)和分類，直接序列擴(kuò)頻通信方式的數(shù)學(xué)模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理，信道編碼的分類和各自的特點(diǎn)。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”，詳細(xì)討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實(shí)際參數(shù)。第五章對第四章提出的編碼方案進(jìn)行了性能仿真。第六章結(jié)合項目實(shí)際，討論了FPGA開發(fā)基帶擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計思路和方法。首先對FPGA開發(fā)流程以及實(shí)際開發(fā)的工具進(jìn)行了簡要的介紹，然后給出了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的總體設(shè)計。對發(fā)射和接收子系統(tǒng)中信道編碼、解碼等相關(guān)功能模塊的實(shí)現(xiàn)原理和方法進(jìn)行分析。第七章對論文的工作進(jìn)行總結(jié)。
標(biāo)簽： FPGA 無線擴(kuò)頻 信道編解 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-07-07
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指令集仿真器是目前嵌入式系統(tǒng)研究中一個極其重要的領(lǐng)域，一個靈活高效且準(zhǔn)確度高的仿真器不僅可以實(shí)現(xiàn)對嵌入式系統(tǒng)硬件環(huán)境的仿真，而且是現(xiàn)代微處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中性能評估的重要工具. 仿真器的性能已經(jīng)成為影響整個設(shè)計效率的重要因素，在現(xiàn)有的指令集仿真技術(shù)中，編譯型仿真技術(shù)雖然可以獲得高的仿真速度，但其對應(yīng)用的假設(shè)過于嚴(yán)格，限制了其在商業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用；解釋型仿真器雖被普遍使用，但其缺點(diǎn)也很明顯，由于模擬過程中需要耗費(fèi)大量時間用于指令譯碼，解釋型模擬器速度往往很有限，使用性能較低。由此可見，如何減少仿真過程中的指令譯碼時間，是提高仿真器的性能的關(guān)鍵。 本文旨在提出一個指令集仿真器的原型，重點(diǎn)解決指令解碼過程中的速度瓶頸，在其基礎(chǔ)可以進(jìn)行擴(kuò)充和改進(jìn)，以適應(yīng)不同硬件平臺的需要。文章首先從ARM指令集的指令功能和編碼格式入手，通過分析和比較找出了一般常用指令的編碼和實(shí)現(xiàn)規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了高級語言的描述，其后提出了改進(jìn)版解釋型指令集仿真器的設(shè)計方案，包括為提高仿真器性能，減少譯碼時間，創(chuàng)新性的在流程設(shè)計中加入了預(yù)解碼的步驟，同時用自己設(shè)計的壓縮算法解決了因預(yù)解碼產(chǎn)生大量譯碼信息而帶來的內(nèi)存過度消耗難題。接下來，描述了仿真器的實(shí)現(xiàn)，包括指令的取指、譯碼、執(zhí)行等基本功能，并著重描述了如何通過劃分存儲域和存儲塊的方式模擬真實(shí)存儲器的讀寫訪問實(shí)現(xiàn)。 另外，需要特別指出的是，針對仿真器中普遍存在的調(diào)試難問題，本文從一線程序開發(fā)人員的角度，在調(diào)試模塊的設(shè)計中除了斷點(diǎn)設(shè)置、程序暫停、恢復(fù)等基本功能外，還添加了各類監(jiān)視設(shè)備和程序跟蹤的功能，以期能提高本仿真器的實(shí)用性。 在文章的結(jié)尾，提出了仿真器的驗證方案，并按照該方案對仿真器進(jìn)行了功能和性能上的驗證，最后對進(jìn)一步的工作進(jìn)行了展望。
上傳時間： 2013-08-02
上傳用戶：宋桃子
正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)是一種多載波傳輸技術(shù)，它的基本思想是在頻域內(nèi)將給定信道劃分成幾個相互正交的子信道，每個子信道使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸。該技術(shù)可以有效提高頻譜利用率，能夠?qū)苟鄰叫?yīng)產(chǎn)生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾，在時變、頻變、多徑干擾嚴(yán)重的水聲信道中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。 隨著計算機(jī)和多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入。其中，基于ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴(kuò)展的特點(diǎn)，在工業(yè)控制、無線通信、消費(fèi)電子等多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用；隨著嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜度的提高，操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)不可缺少的一部分。其中，嵌入式Linux憑借免費(fèi)開源、功能強(qiáng)大、成熟穩(wěn)定等特點(diǎn)，目前已成為主要的嵌入式操作系統(tǒng)之一。 數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)具有很強(qiáng)的數(shù)字信號處理能力，可以滿足各種高實(shí)時要求，但其尋址范圍小，I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結(jié)構(gòu)可以充分利用ARM和DSP各自的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。 本論文的主要工作是研究和實(shí)現(xiàn)一個基于OFDM技術(shù)的由ARM+DSP硬件平臺實(shí)現(xiàn)的能夠完成水下聲信道圖像傳輸?shù)南到y(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括OFDM系統(tǒng)的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅(qū)動和控制，Linux操作系統(tǒng)的移植、MiniGUI人機(jī)界面的設(shè)計、相關(guān)應(yīng)用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實(shí)現(xiàn)OFDM的調(diào)制解調(diào)，以期對今后水下圖像傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能具有較大的參考價值。
標(biāo)簽： ARMDSP OFDM 圖像傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-20
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隨著光通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖的需求量大幅增加，光纖測量儀器也隨之迅速發(fā)展起來，其中光時域反射儀(OTDR)受到廣泛重視。光時域反射儀是八十年代發(fā)展起來的新型光纖故障測試設(shè)備，其主要用途是能夠找出光纖的斷點(diǎn)，并進(jìn)行故障定位。光時域反射儀具有非破壞性測量、功能齊全、安全性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程上得到廣泛應(yīng)用。目前，該領(lǐng)域主要被國外產(chǎn)品壟斷且價格昂貴。在這一背景下，國內(nèi)企業(yè)開展OTDR的研制和開發(fā)，以降低成本，改進(jìn)技術(shù)，占領(lǐng)光纖測試領(lǐng)域的市場成為當(dāng)務(wù)之急。 本論文首先簡要介紹了光時域反射儀的歷史和現(xiàn)狀，并闡述了光纖測量技術(shù)涉及的光學(xué)原理，以及光時域反射儀的基本工作原理。在理論分析部分之后，基于對系統(tǒng)的特點(diǎn)及開發(fā)資源的考慮，提出基于嵌入式系統(tǒng)的光時域反射儀解決方案。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了以ARM為控制核心、DSP為運(yùn)算核心的系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)；討論了采用ARM9內(nèi)核的S3C2410處理器的軟件解決方案；著重說明了Linux嵌入式操作系統(tǒng)的選取與移植、bootloader的引導(dǎo)以及根文件系統(tǒng)的制作。最后重點(diǎn)論述了圖形用戶系統(tǒng)(GUI)的選取以及QtopiaCore的移植和開發(fā)過程。 本文所設(shè)計的光纖測量系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確、可靠性高等特點(diǎn)。實(shí)驗表明，該系統(tǒng)能夠根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)完成對光纖的衰減和長度等指標(biāo)的檢測。
標(biāo)簽： OTDR ARM 應(yīng)用軟件
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字電視技術(shù)和超大規(guī)模深亞微米的系統(tǒng)級芯片設(shè)計技術(shù)是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中最受關(guān)注的兩個方向。它們的交叉就是數(shù)字電視應(yīng)用中的一系列系統(tǒng)級芯片和超深亞微米專用集成電路。其中信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號處理前向糾錯編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計和開發(fā)整個數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。數(shù)字高清晰度電視(Digital HDTV)做為第三代電視標(biāo)準(zhǔn)，已成為當(dāng)今世界高技術(shù)競爭的焦點(diǎn)，本文正是從這個交叉點(diǎn)上出發(fā)對DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的信道編碼和調(diào)制部分進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析了信道內(nèi)編碼部分的硬件優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。本項目完成了DVB-H傳輸系統(tǒng)信道編碼的FPGA硬件設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)所有FPGA硬件電路設(shè)計采用了Veillog HDL語言編寫。同時對清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting)中的關(guān)鍵技術(shù)做了研究，與DVB標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)技術(shù)做了對比。 本文首先對DVB．H以及COFDM的相關(guān)理論進(jìn)行介紹和研究。然后針對DVB-H信道編碼調(diào)制器中的部分核心算法的FPGA設(shè)計和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究工作，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的部分設(shè)計等。相應(yīng)地對DVB-H信道解碼解調(diào)器中的部分算法的FPGA設(shè)計的研究工作做了描述，包括符號解交織和比特解交織。同時對清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T外接收機(jī)中頻域和時域解交織模塊的FPGA設(shè)計實(shí)現(xiàn)做了描述。 筆者在項目中完成的主要工作有： (1)與項目組成員合作制定系統(tǒng)框架，劃分模塊。 (2)對所負(fù)責(zé)的模塊，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的算法進(jìn)行研究并加以優(yōu)化，建立軟件仿真模型，進(jìn)行FPGA設(shè)計，仿真和實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： DVBH FPGA 發(fā)射端 信道
上傳時間： 2013-06-10
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本文實(shí)現(xiàn)了GPS中頻信號處理的整體設(shè)計方案。該方案使用Zarlink公司的GP2015射頻芯片和FPGA共同搭建硬件系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)GPS定位功能。其中GP2015芯片作為GPS信號接收前端，F(xiàn)PGA作為系統(tǒng)搭建和算法實(shí)現(xiàn)的平臺。 首先，針對建立GPS中頻數(shù)據(jù)處理平臺的需要，設(shè)計了GPS信號接收的射頻前端以及LVDS數(shù)據(jù)傳輸電路，編寫了FPGA傳輸大量高頻數(shù)據(jù)的VHDL程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸及存儲。其次，設(shè)計PC機(jī)的用戶界面接口程序，為控制和測試提供了可靠的保障。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了GPS中頻數(shù)據(jù)處理的平臺，為研究GPS定位算法提供了硬件基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)捕獲和追蹤是GPS算法中最耗時的兩部分，因此，本設(shè)計提出快速精確的數(shù)據(jù)捕獲方法。在分析頻域捕獲算法的基礎(chǔ)上，提出相位差分精確定頻的方法，分析其可行性，給出實(shí)施方案并與普通串行精確定頻算法比較，經(jīng)過實(shí)驗，得到了很好的結(jié)果。 在研究捕獲算法的基礎(chǔ)上，本文在FPGA上實(shí)現(xiàn)了GPS中頻信號的捕獲算法。既保證了軟件算法的靈活性又利用了硬件工作的實(shí)時性，達(dá)到了快速捕獲的目的。
上傳時間： 2013-04-24
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上傳時間： 2013-06-10
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