USB(UniversalSerialBus,通用串行總線)是當(dāng)今消費(fèi)電子產(chǎn)品和儀器設(shè)備中應(yīng)用最廣的接口協(xié)議之一,然而目前國(guó)內(nèi)的USB芯片只有極少數(shù)幾款,產(chǎn)品研究善處于起步階段,絕大部分產(chǎn)品主要由國(guó)外的IC設(shè)計(jì)芯片廠商如Cypress、NEC等一些國(guó)際著名公司提供。因而,如果能夠自主開發(fā)設(shè)計(jì)USB芯片以替代國(guó)外同類產(chǎn)品,將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景和利潤(rùn)空間。 本論文課題是針對(duì)基于FPGA(FieldProgrammableGateArray,現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件)的數(shù)字電子產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)一種實(shí)際可復(fù)用的USB接口引擎軟核。該軟核主要是用于處理USB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包的通信處理,通過外接MCU(MultipointControlUnit,微控制器)就可以實(shí)現(xiàn)完整的USB接口通訊功能。它的功能相當(dāng)于一些USB引擎的專用芯片如:Philips的PDIUSBD12等,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性高、復(fù)用設(shè)計(jì)方便。 功能仿真和綜合測(cè)試結(jié)果顯示本論文所設(shè)計(jì)的接口引擎軟核符合設(shè)計(jì)要求,并且軟核的性能和市場(chǎng)上同類產(chǎn)品基本一致。本論文的創(chuàng)新之處在于:1、從可配置性角度出發(fā)設(shè)計(jì)了低速、全速、高速三種可選模式;2、支持最多31個(gè)可配置端點(diǎn);3、采用了可綜合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel,寄存器傳輸級(jí))代碼設(shè)計(jì)規(guī)則,同時(shí)也開發(fā)了可綜合的驗(yàn)證測(cè)試代碼;4、完全由硬件實(shí)現(xiàn)USB通信功能。
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運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化的核心部分,提高運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)水平對(duì)于提高我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)具有至關(guān)重要的作用。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動(dòng)化前進(jìn)的旋律,是推動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來說,最重要的是控制各個(gè)電機(jī)軸的運(yùn)動(dòng),這是運(yùn)動(dòng)控制器接收并依照數(shù)控裝置的指令來控制各個(gè)電機(jī)軸運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的,數(shù)據(jù)加工中的定位控制精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標(biāo)都與運(yùn)動(dòng)控制器直接相關(guān)。目前對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的研究都集中在插入PC的NC控制器的研究上,而其核心部分就是對(duì)步進(jìn)、伺服電機(jī)進(jìn)行控制的運(yùn)動(dòng)控制卡的研究。對(duì)PC-NC來說,運(yùn)動(dòng)控制卡的性能很大程度上決定了整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的性能,而微電子和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,使運(yùn)動(dòng)控制卡的性能得到了不斷改進(jìn),集成度和可靠性大大提高。 本課題通過對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入研究,并針對(duì)國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀,結(jié)合當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的具體需要,緊跟當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì),吸收了數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的最新成果,提出了基于PCI和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強(qiáng)大的、具有很大柔性的四軸多功能運(yùn)動(dòng)控制卡。 本課題的具體研究主要有以下幾方面: 首先,通過對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,和對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí),在比較了幾種常用的運(yùn)動(dòng)控制方案的基礎(chǔ)上,提出了基于FPGA的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案,并規(guī)劃了板卡的總體設(shè)計(jì)。 其次,根據(jù)總體設(shè)計(jì),規(guī)劃了板卡的結(jié)構(gòu),詳細(xì)劃分并實(shí)現(xiàn)了FPGA各部分的功能;利用光電隔離原理設(shè)計(jì)了數(shù)字輸入/輸出電路。 再次,利用FPGA的資源實(shí)現(xiàn)了PCI從設(shè)備接口,達(dá)到跟控制卡通信的目的,針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制中的一些具體問題,如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、實(shí)時(shí)控制以及多軸聯(lián)動(dòng)等,在FPGA上設(shè)計(jì)了四軸運(yùn)動(dòng)控制電路,定義了各個(gè)寄存器的具體功能,設(shè)計(jì)了功能齊全的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個(gè)功能各異的計(jì)數(shù)器電路等,自動(dòng)降速點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、A/B相編碼器倍頻計(jì)數(shù)電路等特殊功能。最后,進(jìn)行了本運(yùn)動(dòng)控制卡的測(cè)試,從測(cè)試和應(yīng)用結(jié)果來看,該卡達(dá)到預(yù)期的要求。
上傳時(shí)間: 2013-07-27
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目 錄 實(shí)驗(yàn)一、 電路仿真基礎(chǔ) ………………………………………………………… 1 實(shí)驗(yàn)二、 系統(tǒng)仿真基礎(chǔ) ………………………………………………………… 20 實(shí)驗(yàn)三、 DC仿真和電路模型 …………………………………………………… 36 實(shí)驗(yàn)四、 AC仿真和調(diào)整 ………………………………………………………… 55 實(shí)驗(yàn)五、 S參數(shù)仿真和優(yōu)化 …………………………………………………… 72 實(shí)驗(yàn)六、 濾波器:瞬態(tài),設(shè)計(jì)指導(dǎo),momentum,DAC …………………… 95 實(shí)驗(yàn)七、 諧波平衡仿真 …………………………………………………………115 實(shí)驗(yàn)八、 電路包絡(luò)仿真 …………………………………………………………132 實(shí)驗(yàn)九、 最終電路/系統(tǒng)仿真 ………………………………………………… 147 附錄A、 射頻瞬態(tài)仿真器 ………………………………………………………167 附錄B、 諧波平衡仿真器 ………………………………………………………173 附錄C、電路包絡(luò)仿真器 ……………………………………………………… 181 《ADS2005仿真實(shí)驗(yàn)教程》是設(shè)計(jì)一個(gè)用于1900MHz GSM的RF接收系統(tǒng),包含的部件主要有: ? 200MHz由集總參數(shù)元件構(gòu)成的低通濾波器 ? 1900MHz由微帶線構(gòu)成的帶通濾波器 ? 1900MHz的功放 ? 把1900MHz變到200MHz的混頻器 ? 其他小部件 在完成這個(gè)系統(tǒng)的過程中,就可以掌握目錄所示的內(nèi)
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本文的主要研究?jī)?nèi)容是利用FPGA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)接口。 首先,對(duì)論文的大致內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)做了簡(jiǎn)要介紹,并且比較分析了目前比較流行的網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)的三種方法,并以此為基礎(chǔ)提出了本文中重點(diǎn)介紹的基于FPGA 的網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)方法。 其次,介紹采用以FPGA 做為主控芯片控制8019AS 網(wǎng)絡(luò)控制芯片來實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)幀的功能。FPGA 需要在上電時(shí)完成對(duì)于8019AS的初始化設(shè)置。在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí),對(duì)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行控制和操作以完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的接收。對(duì)FPGA 與8019AS 之間的接口實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 最后,介紹了在FPGA 內(nèi)部對(duì)于接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行TCP/IP協(xié)議分析的具體過程和實(shí)現(xiàn)方法。分別詳細(xì)介紹了接收模塊、發(fā)送模塊以及其中子模塊具體功能和實(shí)現(xiàn)方法。說明了模塊之間相互觸發(fā)的具體關(guān)系。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)接口一般是采用MCU 或者ARM 等專用控制芯片來實(shí)現(xiàn)的,而此次課題以FPGA 作為主控芯片來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口以及部分TCP/IP 協(xié)議分析是一個(gè)創(chuàng)意。而且由于FPGA 多管腳可以靈活配置,也使得系統(tǒng)的可擴(kuò)展性有了很大的提高。
標(biāo)簽: FPGA 以太網(wǎng)絡(luò) 接口的設(shè)計(jì)
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可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)越來越多的應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域,與傳統(tǒng)的ASIC(專用集成電路)和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)相比,基于FPGA和CPLD實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)具有更高的實(shí)時(shí)性和可嵌入性,能夠方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成與功能擴(kuò)展。 FFT的硬件結(jié)構(gòu)主要包括蝶形處理器、存儲(chǔ)單元、地址生成單元與控制單元。本文提出的算法在蝶形處理器內(nèi)引入流水線結(jié)構(gòu),提高了FFT的運(yùn)算速度。同時(shí),流水線寄存器能夠寄存蝶形運(yùn)算中的公共項(xiàng),這樣在設(shè)計(jì)蝶形處理器時(shí)只用到了一個(gè)乘法器和兩個(gè)加法器,降低了硬件電路的復(fù)雜度。 為了進(jìn)一步提高FFT的運(yùn)算速度,本文在深入研究各種乘法器算法的基礎(chǔ)上,為蝶形處理器設(shè)計(jì)了一個(gè)并行乘法器。在實(shí)現(xiàn)該乘法器時(shí),本文采用改進(jìn)的布斯算法,用以減少部分積的個(gè)數(shù)。同時(shí),使用華萊士樹結(jié)構(gòu)和4-2壓縮器對(duì)部分積并行相加。 本文以32點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT為例進(jìn)行設(shè)計(jì)與邏輯綜合。通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的存儲(chǔ)單元,地址生成單元和控制單元完成FFT電路。電路的仿真結(jié)果與軟件計(jì)算結(jié)果相符,證明了本文所提出的算法的正確性。 另外,本文還對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果提出了進(jìn)一步的改進(jìn)方案,在乘法器內(nèi)加入一級(jí)流水線寄存器,使FFT的速度能夠提高到當(dāng)前速度的兩倍,這在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合具有極高的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間: 2013-07-18
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相對(duì)于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說,在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中,二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進(jìn)行實(shí)時(shí)處理圖像的系統(tǒng)中,如數(shù)碼相機(jī)、遙感遙測(cè)、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機(jī)、移動(dòng)通信等系統(tǒng),需要用芯片實(shí)現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對(duì)圖像處理的小波變換進(jìn)行了研究,但大都只偏重算法研究,對(duì)算法硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)的復(fù)雜性考慮較少,對(duì)圖像處理的小波變換硬件實(shí)現(xiàn)的研究也較少。 本文針對(duì)圖像處理的小波變換算法及其硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。對(duì)文獻(xiàn)[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進(jìn)行仔細(xì)分析,提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法,在MATLAB中仿真驗(yàn)證了該算法,證明其是正確的。并設(shè)計(jì)了該算法的硬件結(jié)構(gòu),在MATLAT的Simulink中進(jìn)行仿真,對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行VHDL語(yǔ)言的寄存器傳輸級(jí)(RTL)描述與仿真,成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進(jìn)行驗(yàn)證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較:由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中,使該硬件結(jié)構(gòu)無(wú)需額外的邊界延拓過程,減少小波變換過程中對(duì)內(nèi)存的讀寫量,從而達(dá)到減少內(nèi)存使用量,降低功耗,提高硬件利用率和運(yùn)算速度的特點(diǎn)。本算法與文獻(xiàn)[13]提出的算法相比較:無(wú)需增加額外的硬件計(jì)算模塊,又具有在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)不改變?cè)瓉淼奶嵘〔ㄋ惴ǖ囊?guī)則性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。這種小波變換硬件芯片的實(shí)現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無(wú)損小波變換,當(dāng)然也可用于其它各種實(shí)時(shí)圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時(shí)間: 2013-06-13
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ARM嵌入式技術(shù)在工業(yè)和生活中正得到越來越廣泛的應(yīng)用,為了適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的需求,滿足為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要,高校通信類和電子類專業(yè)開設(shè)ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程及其實(shí)驗(yàn)課程將成為趨勢(shì)。在課程中設(shè)置合理實(shí)驗(yàn),可以有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新性思維,幫助學(xué)生更快、更好地掌握理論和應(yīng)用技術(shù)。 論文設(shè)計(jì)的ARM嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括一塊適合普通高校嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)板及其配套的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)針對(duì)一般高校所開設(shè)的ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程的要求而設(shè)計(jì),配套實(shí)驗(yàn)符合教學(xué)大綱及實(shí)驗(yàn)課時(shí)的要求。 論文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)板主要組成模塊有:最小系統(tǒng),包括控制器模塊、電源模塊、復(fù)位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等;擴(kuò)展接口,包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網(wǎng)模塊等。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板采用S3C4510B網(wǎng)絡(luò)控制芯片用作控制和信號(hào)處理,使用網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網(wǎng)絡(luò)接入,使用AM29LV160和HY57V641620HG構(gòu)建16位存儲(chǔ)單元,使用AT24C01和PCF8583來構(gòu)建I2C接口,使用MAX232完成TTL電平轉(zhuǎn)換以擴(kuò)展RS232串口,并擴(kuò)展鍵盤和LCD實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的硬件設(shè)計(jì)充分考慮了一般高校實(shí)驗(yàn)室的條件和需求,能夠較好地將成本控制在150元左右,有利于在有限的條件下為每個(gè)學(xué)生盡可能的創(chuàng)造動(dòng)手制作PCB的實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)板的接口設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生較為方便地開展實(shí)驗(yàn),并考慮了實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展和二次開發(fā)的需要。 論文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套實(shí)驗(yàn)主要有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要幫助學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)的片內(nèi)資源和特殊功能寄存器的配置方法,對(duì)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)有一定的理解,能編程完成一些簡(jiǎn)單的控制功能;擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)主要幫助學(xué)生建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)的基本理念,能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)常見的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序,能夠進(jìn)行操作系統(tǒng)的配置和移植,能夠自行對(duì)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行一定程度的擴(kuò)展;設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生提高嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力,使學(xué)生能根據(jù)需要設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)一定功能的擴(kuò)展模塊,從而使實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展成實(shí)現(xiàn)具體功能的工業(yè)產(chǎn)品。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括ADS集成環(huán)境實(shí)驗(yàn)、鍵盤實(shí)驗(yàn)(GPIO輸入)、LED實(shí)驗(yàn)(GPIO輸出)、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)、外部中斷實(shí)驗(yàn)、UART串口通信實(shí)驗(yàn)、I2C接口實(shí)驗(yàn)、液晶顯示實(shí)驗(yàn);擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)包括建立交叉編譯環(huán)境實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)編譯實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)移植實(shí)驗(yàn)、以太網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)、TFTP實(shí)驗(yàn)、WEB訪問實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)包括TCP/IP協(xié)議棧實(shí)驗(yàn)、Web服務(wù)器實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來達(dá)到教學(xué)大綱的要求,并可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的創(chuàng)新性開發(fā)實(shí)驗(yàn),可以滿足一般高校嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環(huán)境的建立以及實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行的調(diào)試。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板移植的嵌入式操作系統(tǒng)為uClinux,采用的Bootloader為U-boot。論文還簡(jiǎn)單介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展方案和二次開發(fā)方案,并對(duì)嵌入式新技術(shù)的發(fā)展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),是對(duì)普通高校ARM嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的一次有益探索。
標(biāo)簽: ARM 嵌入式 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
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對(duì)MSP430F5338的寄存器及其外設(shè)都有明確的說明
上傳時(shí)間: 2013-07-07
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These 8-bit shift registers feature gated serial inputs andan asynchronous clear. A LOW logic le
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針對(duì)CC2430/CC2530芯片的Zigbee開發(fā)套件可與IAR for MCS-51 集成開發(fā)環(huán)境無(wú)縫連接,操作方便、連接方便、簡(jiǎn)單易學(xué),是學(xué)習(xí)開發(fā)Zigbee產(chǎn)品最好最實(shí)用的開發(fā)工具。通過USB接口連接電腦,具有代碼高速下載,在線調(diào)試,斷點(diǎn)、單步、變量觀察,寄存器觀察等功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)CC2430/CC2530系列無(wú)線單片機(jī)實(shí)時(shí)在線仿真、調(diào)試。該開發(fā)套件模板能夠協(xié)助初學(xué)者和設(shè)計(jì)人員快速評(píng)估及進(jìn)行多種Zigbee應(yīng)用開發(fā),熟悉掌握硬件原理和協(xié)議棧。
標(biāo)簽: 2530 CC 開發(fā)板 開發(fā)套件
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