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基于FPGA的甚短距離高速并行光傳輸系統(tǒng)研究

甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設(shè)備(OXC)、分插復(fù)用器(ADM)和波分復(fù)用(WDM)終端等不同層次設(shè)備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點,是光通信技術(shù)發(fā)展的一個全新領(lǐng)域,逐漸成為國際通用的標準技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計和功能實現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點和傳輸要求,提出并設(shè)計了用VSR技術(shù)實現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設(shè)計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設(shè)計和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設(shè)計均能正確的實現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.

標簽： FPGA 短距離 光傳輸 高速并行

上傳時間： 2013-07-14

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RS（255，223）譯碼器的FPGA實現(xiàn)及其性能測試

　　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上實現(xiàn)了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。　 　本課題實現(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。　

標簽： FPGA 255 223 譯碼器

上傳時間： 2013-06-29

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全并行Viterbi譯碼器的FPGA實現(xiàn)

　　本文對于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究，并最終將用FPGA實現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。　　首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對卷積碼的糾錯性能進行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個模塊實現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化并利用FPGA實現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺上對各模塊的實現(xiàn)進行仿真以及在Matlab平臺上對結(jié)果進行驗證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實際系統(tǒng)上的誤碼率測試性能結(jié)果。　　測試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了工程標準的要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，同時所設(shè)計的基于FPGA實現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場合。

標簽： Viterbi FPGA 并行 譯碼器

上傳時間： 2013-07-30

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傳輸流復(fù)用器的FPGA建模與實現(xiàn)

數(shù)字電視近年來飛速發(fā)展，它最終取代模擬電視是一個必然趨勢。可編程邏輯技術(shù)以及EDA技術(shù)的升溫也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)中，研究探討了數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——傳輸流復(fù)用器的FPGA建模和實現(xiàn)，以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，概述了數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標準MPEG-2以及傳輸流復(fù)用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復(fù)用器設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細說明了如何運用創(chuàng)新思路，采用獨特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)整個復(fù)用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說明了復(fù)用器硬件邏輯設(shè)計中所運用的幾個FPGA設(shè)計技巧。最后對本文進行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復(fù)用器設(shè)備未來發(fā)展的設(shè)想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復(fù)用器設(shè)計方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款A(yù)ltera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設(shè)計技巧運用于復(fù)用器的硬件邏輯設(shè)計中。整個設(shè)計方案不但簡化了系統(tǒng)設(shè)計，而且實現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴展性強的復(fù)用器系統(tǒng)。

標簽： FPGA 傳輸流 復(fù)用器 建模

上傳時間： 2013-06-02

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基于FPGA實現(xiàn)高速專用數(shù)字下變頻器

本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu),對完成各級數(shù)字信號處理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采樣等關(guān)鍵算法做了適當介紹;然后根據(jù)這些算法提出了基于FPGA實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)并進一步給出了性能分析;并且從數(shù)字下變頻的系統(tǒng)層次上考慮了各模塊彼此間的性能制約,從而選擇合理配置、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以獲得模塊間的性能均衡和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化;最后給出了FPGA實現(xiàn)的數(shù)字下變頻器在測試中產(chǎn)生的波形和頻譜,作了測試結(jié)果分析.

標簽： FPGA 數(shù)字下變頻

上傳時間： 2013-05-25

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ARM環(huán)境下的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器的研究與開發(fā)

本文介紹了通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器研究的背景意義和目前國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，并詳細敘述了所選方案的設(shè)計過程。本協(xié)議轉(zhuǎn)換器的豐控制芯片采用了基于ARM7內(nèi)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(nèi)容如下：整體的設(shè)計思路，結(jié)構(gòu)組成；系統(tǒng)硬件的設(shè)計，豐要包括網(wǎng)絡(luò)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(shè)備構(gòu)架，USB數(shù)據(jù)流模型；串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)以及太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(guān)的文件的改寫。整個系統(tǒng)的硬件和底層軟件部分已經(jīng)完成，經(jīng)串口調(diào)試軟件、USB總線監(jiān)測軟件以及以太網(wǎng)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(wǎng)驅(qū)動程序的編寫中，查閱了大量的相關(guān)資料。對于USB協(xié)議，重點分析了USB協(xié)議的架構(gòu)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(zhuǎn)換器

上傳時間： 2013-06-10

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光電隔離器6N137應(yīng)用

高速光電隔離器6N137應(yīng)用，高頻PWM輸出隔離器件

標簽： 6N137 光電隔離器

上傳時間： 2013-04-24

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FPGA用于160Gbs高速光纖通信系統(tǒng)中PMD補償?shù)难芯?/a>

標簽： FPGA 160 Gbs PMD

上傳時間： 2013-04-24

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高速并行信號處理板數(shù)據(jù)接口與控制的FPGA設(shè)計

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(shè)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(yīng)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(shè)備通訊，同時也要進行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，于是板卡的接口設(shè)備調(diào)試與內(nèi)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(nèi)部數(shù)據(jù)通道的設(shè)計。 本文首先介紹了通用信號處理板的應(yīng)用開發(fā)背景，包括此類板卡使用的處理芯片、板上設(shè)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(guān)規(guī)范，給出了通用信號處理板與CPCI的J1口的設(shè)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(shè)計時序；介紹了片上主要數(shù)據(jù)處理器件TS-202的有關(guān)概況，設(shè)計了板卡與DSP的接口時序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設(shè)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(qū)動程序的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)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(jīng)正常工作。實現(xiàn)了信號處理板內(nèi)部數(shù)據(jù)通道設(shè)計以及與外部接口的通訊；并且還提到了對此設(shè)計以后地完善與發(fā)展。 本文所作的工作如下： 1、設(shè)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(nèi)部的數(shù)據(jù)通道的設(shè)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(qū)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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卷積碼在CDMA2000中的應(yīng)用及其譯碼器FPGA實現(xiàn)

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(nóng)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(shù)，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(nèi)的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務(wù)通道中的幀結(jié)構(gòu)，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(yīng)的譯碼性能仿真。我們設(shè)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(shè)計上具有以下創(chuàng)新之處：(1)采用通用碼表結(jié)構(gòu)，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設(shè)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(jié)合流水線結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計結(jié)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(nèi)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(jié)構(gòu)具有很強的通用性和高速性，可以方便地應(yīng)用于CDMA2000移動通信系統(tǒng)。

標簽： CDMA 2000 FPGA 卷積碼

上傳時間： 2013-06-24

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