本論文依據(jù)IEEE802.16a物理層對RS-CC碼的參數(shù)要求，研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法，同時對FPGA開發(fā)技術進行了研究，以VerilogHDL為描述語言，在Xilinx公司的FPGA上實現(xiàn)了高速的RS-CC編、譯碼器。RS譯碼器中，錯誤位置多項式和錯誤值多項式的求解采用無求逆單元，并具有規(guī)則數(shù)據(jù)流、易于VLSI實現(xiàn)的改進的歐幾里德算法(MEA)；CC譯碼器由采用模歸一化路徑度量的全并行的“加比選(ACS)”模塊和具有脈動陣列結構的幸存路徑回溯模塊組成。 在實現(xiàn)RS-CC譯碼器的過程中，分別從算法上和根據(jù)FPGA的結構特點上，對譯碼器做了一些優(yōu)化工作，降低了硬件資源占有率和提高了譯碼速度。 此外，還搭建了以Xilinx公司40萬等效門的FPGASpartan-Ⅲ400-4PQ208為主體，以Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013為高速數(shù)據(jù)接口的硬件試驗平臺，并在此試驗平臺上實現(xiàn)了文中的高速RS-CC編譯碼系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-03
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隨著電子技術的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機交互不友好，不方便現(xiàn)場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續(xù)出現(xiàn)填補了這一缺點。 隨著電子技術的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術的應用領域不斷擴大，相比較單片機而言，它的主頻高、運算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設資源，這樣就簡化了外設電路及芯片的使用，降低了功耗并增強了產品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統(tǒng)，為多道脈沖幅度分析器多任務的管理和并行的處理，甚至硬實時功能的實現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統(tǒng)使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢。智能化要求系統(tǒng)的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執(zhí)行者即硬件控制電路來實現(xiàn)相應的控制邏輯，兩者的結合才能真正的實現(xiàn)智能化。小型化要求系統(tǒng)的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實現(xiàn)控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實現(xiàn)，如閾值設定、自動穩(wěn)譜以及多道數(shù)據(jù)采集，在節(jié)省了元件的數(shù)目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內核精簡而高效，可修改性強，支持多種體系結構的處理器等，使得它是一個非常適合于嵌入式開發(fā)和應用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運行的硬件平臺十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結構。目前在世界范圍內，ARM體系結構的SOC逐漸占領32位嵌入式微處理器市場，ARM處理器及技術的應用幾乎已經深入到各個領域，例如：工業(yè)控制，無線通訊，網絡，消費類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產的ARM(Advanced RISC Machines，先進精簡指令集機器)芯片S3C2410A設計并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案。利用ARM芯片豐富的外設資源對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進行改進和簡化。系統(tǒng)由前端探測器系統(tǒng)，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲模塊，網絡傳輸模塊等多個模塊組成。本設計基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來進行任務的調度和處理等。 電路板核心板部分設計采用6層PCB板結構，這樣增加了系統(tǒng)可靠性，提高了電磁兼容的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉換直接使用了S3C2410內置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉換器)，在2.5 MHz的轉換時鐘下最大轉換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點每秒)，滿足了系統(tǒng)最低轉換時間≤5 μs的要求，并且控制簡單，簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點，所以設計中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲設備,其驅動部分采用SD卡軟件包，為開發(fā)帶來了方便。本設計采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機交互的顯示部分，并且通過Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統(tǒng)。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設置部分，這樣方便了用戶操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取方面是基于SQLite嵌入式小型數(shù)據(jù)庫而進行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機的傳輸，系統(tǒng)設計中采用XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)格式來組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來進行與上位機或PC(Personal Computer,個人計算機或桌面機)等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
上傳時間： 2013-04-24
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本文介紹了通訊協(xié)議轉換器研究的背景意義和目前國內外發(fā)展的現(xiàn)狀，并詳細敘述了所選方案的設計過程。本協(xié)議轉換器的豐控制芯片采用了基于ARM7內核的32位微控制芯片LPC2212，提供了高速穩(wěn)定的硬件平臺。操作系統(tǒng)采用實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，工作穩(wěn)定，實時性強，移植方便。 本文的豐要內容如下：整體的設計思路，結構組成；系統(tǒng)硬件的設計，豐要包括網絡接口電路，USB接口電路，以及串口擴展電路；TCP/IP協(xié)議，豐要包括TCP協(xié)議，IP協(xié)議，ARP協(xié)議等；USB協(xié)議，豐要包括USB設備構架，USB數(shù)據(jù)流模型；串口數(shù)據(jù)轉以太網數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)以及太網數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)轉串口數(shù)據(jù)；嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，豐要包括信號量，消息郵箱，消息隊列等；操作系統(tǒng)的移植，豐要包括與處理器相關的文件的改寫。整個系統(tǒng)的硬件和底層軟件部分已經完成，經串口調試軟件、USB總線監(jiān)測軟件以及以太網數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件進行實際的收發(fā)數(shù)據(jù)實驗，驗證了方案的合理性。 在USB和以太網驅動程序的編寫中，查閱了大量的相關資料。對于USB協(xié)議，重點分析了USB協(xié)議的架構和數(shù)據(jù)流模型。對于TCP/IP協(xié)議，仔細分析了其封裝和分用，分析了TCP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議的原理及程序的實現(xiàn)。對于操作系統(tǒng)的移植，給出了具體的實現(xiàn)步驟，并給出了豐要的代碼。
標簽： ARM 環(huán)境 通訊協(xié)議 轉換器
上傳時間： 2013-06-10
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高速光電隔離器6N137應用，高頻PWM輸出隔離器件
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息社會的發(fā)展，人們要處理的各種信息總量變得越來越大，尤其在處理大數(shù)據(jù)量與實時處理數(shù)據(jù)方面，對處理設備的要求是非常高的。為滿足這些要求，實時快速的各種CPU、處理板應運而生。這類CPU與板卡處理數(shù)據(jù)速度快，效率高，并且不斷的完善與發(fā)展。此類板卡要求與外部設備通訊，同時也要進行內部的數(shù)據(jù)交換，于是板卡的接口設備調試與內部數(shù)據(jù)交換也成為必須要完成的工作。本文所作的工作正是基于一種高速通用信號處理板的外部接口和內部數(shù)據(jù)通道的設計。 本文首先介紹了通用信號處理板的應用開發(fā)背景，包括此類板卡使用的處理芯片、板上設備、發(fā)展概況以及和外部相連的各種總線概況，同時說明了本人所作的主要工作。 其次，介紹了PCI接口的有關規(guī)范，給出了通用信號處理板與CPCI的J1口的設計時序；介紹了DDR存儲器的概況、電平標準以及功能寄存器，并給出了與DDR．存儲器接口的設計時序；介紹了片上主要數(shù)據(jù)處理器件TS-202的有關概況，設計了板卡與DSP的接口時序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設計流程，并使用VHDL語言編程完成各個模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并重點介紹了DDR控制核的編寫。 再次，介紹了WDM驅動程序的結構，程序設計方法等。 最后，通過從工控機向通用信號處理板寫連續(xù)遞增的數(shù)據(jù)驗證了整個系統(tǒng)已經正常工作。實現(xiàn)了信號處理板內部數(shù)據(jù)通道設計以及與外部接口的通訊；并且還提到了對此設計以后地完善與發(fā)展。 本文所作的工作如下： 1、設計完成了處理板各接口時序，使處理板可以從接口接受/發(fā)送數(shù)據(jù)。 2、完成了FPGA內部的數(shù)據(jù)通道的設計，使數(shù)據(jù)可以從CPCI準確的傳送到DSP進行處理，并編寫了DSP的測試程序。 3、完成了DDR SDRAM控制核的VHDL程序編寫。 4、完成了PCI驅動程序的編寫。
標簽： FPGA 高速并行 信號處理板 數(shù)據(jù)接口
上傳時間： 2013-06-30
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數(shù)字信息在有噪聲的信道中傳輸時，受到噪聲的影響，誤碼總是不可避免的。根據(jù)香農信息理論，只要使Es/N0足夠大，就可以達到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼，即信道編碼技術，可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同，信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小，實現(xiàn)最佳譯碼與準最佳譯碼更加容易。卷積碼運用廣泛，被ITU選入第三代移動通信系統(tǒng)，作為包括WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA在內的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務通道中的幀結構，對CDMA2000系統(tǒng)中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進行了分析，并基于MATLAB平臺做了相應的譯碼性能仿真。我們設計了一種可用于CDMA2000通信系統(tǒng)的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設計上具有以下創(chuàng)新之處：(1)采用通用碼表結構，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設計中采用計數(shù)器、定時器等器件實現(xiàn)了可變幀長、可變數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)幀處理方式。(2)結合流水線結構思想，利用四個ACS模塊并行運行，加快數(shù)據(jù)處理速度；在ACS模塊中，將路徑度量值存貯器的存儲結構進行優(yōu)化，防止數(shù)據(jù)讀寫的阻塞，縮短存儲器讀寫時間，使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出，提出了保護處理策略。我們還將設計結果在APEXEP20K30E芯片上進行了硬件實現(xiàn)。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力，可以運行于40MHZ系統(tǒng)時鐘下，內部最高譯碼速度可達625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結構具有很強的通用性和高速性，可以方便地應用于CDMA2000移動通信系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-24
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現(xiàn)無線通信的體系結構，被認為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術。它的中心思想是：構造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調制解調類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結構形式，綜述了軟件無線電的幾項關鍵技術及其最新研究進展。其中調制解調模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點——靈活性。目前這一部分的技術實現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構能力，成為實現(xiàn)軟件無線電技術的重要手段。 本論文調制解調系統(tǒng)的設計，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級開發(fā)工具進行集成化設計。在實現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實現(xiàn)其中關鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調制解調方式轉換的方法。同時，在設計中成功地調用了Xilinx公司的IP核，實現(xiàn)了設計復用。由于FPGA內部邏輯可以根據(jù)需要進行重構，因而硬件的調試和升級變得很容易，而內嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗證了在FPGA內實現(xiàn)數(shù)字調制解調過程及控制的技術可行性和應用的靈活性，并對將來的擴展問題進行了研究和討論，為實現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器，用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數(shù),來評價導彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉體，其工作環(huán)境惡劣，受電磁干擾大，而且設備要求高，如果遇到設備故障或設備事故，其損失相當巨大，保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術的基礎上，選用了基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設計，其優(yōu)點是FPGA技術在數(shù)據(jù)采集器中可以進行模塊化設計，增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應性，并且可以將整個PCM通信系統(tǒng)設計成可編程序系統(tǒng)，用戶只要稍加變更程序，則系統(tǒng)的被測路數(shù)、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究，研制了一套集采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個模塊的具體建模與設計，系統(tǒng)采用的是FPGA技術來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理，采用VHDL實現(xiàn)了數(shù)字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現(xiàn)串口通訊，構建了實時性和準確性通信網絡，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實驗結果證明，采用FPGA技術實現(xiàn)PCM信號的編碼、傳輸、解碼，能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現(xiàn)代技術結合，并且誤碼率較低，要遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標簽： FPGA PCM 通信實現(xiàn) 多路
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字語音通信是當前信息產業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務。語音信號壓縮編碼是數(shù)字語音信號處理的一個方面，它和通信領域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中，美國聯(lián)邦標準混合激勵線性預測（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語音質量，具有廣闊的應用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺在數(shù)字信號處理和通信領域具有著獨特的優(yōu)勢。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵線性預測聲碼器的研究與設計。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展狀況以及低速率語音編碼研究的意義，接著在對MELP算法進行深入分析的基礎上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實現(xiàn)過程，最后本文把重點放在MELP聲碼器的編解碼器設計上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設計了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預測分析等關鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運用SignalCompiler對編解碼系統(tǒng)進行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒有設計的模塊在Simulink中用數(shù)學模型代替，仿真結果表明，合成語音信號與原始信號很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語音質量基本良好。
上傳時間： 2013-06-02
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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，數(shù)字控制可以實現(xiàn)復雜的控制策略，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域，DC/DC變換器由于其開關頻率較高，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現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點，近年來在數(shù)字控制領域受到越來越多的關注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設計及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實現(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電源，提出并分析了混雜模型設計方案，然后進行了控制器設計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進行仿真研究。浮點仿真的運算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點仿真方法，得到了滿意的仿真結果。論文還著重論述了開關電源的數(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)轉換器、數(shù)字脈寬調制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補償器。文中重點研究了DPWM和數(shù)字補償器，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。作者還設計了兩種數(shù)字補償器，并進行了分析比較，選擇了合適的補償算法，達到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設計完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進行了FPGA實現(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的軟件設計，采用32MHz的硬件晶振實現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關頻率達到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實驗結果。
上傳時間： 2013-07-23
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