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FPGA的數(shù)(shù)據(jù)(jù)采集系統(tǒng)(tǒng)

  • 基于FPGA的海事衛(wèi)星突發(fā)信號位同步檢測研究及實現(xiàn).rar

    碼元定時恢復(位同步)技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)。位同步信號本身的抖動、錯位會直接降低通信設備的抗干擾性能,使誤碼率上升,甚至會使傳輸遭到完全破壞。尤其對于突發(fā)傳輸系統(tǒng),快速、精確的定時同步算法是近年來研究的一個焦點。本文就是以Inmarsat GES/AES數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)為背景,研究了突發(fā)通信傳輸模式下的全數(shù)字接收機中位同步方法,并予以實現(xiàn)。 本文系統(tǒng)地論述了位同步原理,在此基礎(chǔ)上著重研究了位同步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、碼元定時恢復算法以及衡量系統(tǒng)性能的各項指標,為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。 首先根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)信道傳輸?shù)奶攸c分析了傳統(tǒng)位同步方法在突發(fā)系統(tǒng)中的不足,接下來對Inmarsat系統(tǒng)的短突發(fā)R信道和長突發(fā)T信道的調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)做了細致的分析,并在Agilent ADS中進行了仿真。 在此基礎(chǔ)上提出了一種充分利用報頭前導比特信息的,由滑動平均、閾值判斷和累加求極值組成的快速報頭時鐘捕獲方法,此方法可快速精準地完成短突發(fā)形式下的位同步,并在FPGA上予以實現(xiàn),效果良好。 在長突發(fā)形式下的報頭時鐘捕獲后還需要對后續(xù)數(shù)據(jù)進行位同步跟蹤,在跟蹤過程中本論文首先用DSP Builder實現(xiàn)了插值環(huán)路的位同步算法,進行了Matlab仿真和FPGA實現(xiàn)。并在插值環(huán)路的基礎(chǔ)上做出改進,提出了一種新的高效的基于移位算法的位同步方案并予以FPGA實現(xiàn)。最后將移位算法與插值算法進行了性能比較,證明該算法更適合于本項目中Inmarsat的長突發(fā)信道位同步跟蹤。 論文對兩個突發(fā)信道的位同步系統(tǒng)進行了理論研究、算法設計以及硬件實現(xiàn)的全過程,滿足系統(tǒng)要求。

    標簽: FPGA 海事衛(wèi)星 信號

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:yare

  • 基于FPGA的8051單片機IP核設計及應用.rar

    單片微型計算機(單片機)是將微處理器CPU、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機具有專門為嵌入式系統(tǒng)設計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng),所以它最能滿足嵌入式系統(tǒng)的應用要求。Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機是我國目前應用最廣的單片機之一。 隨著可編程邏輯器件設計技術(shù)的發(fā)展,每個邏輯器件中門電路的數(shù)量越來越多,一個邏輯器件就可以完成本來要由很多分立邏輯器件和存儲芯片完成的功能。這樣做減少了系統(tǒng)的功耗和成本,提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數(shù)字電路中常用但比較復雜的功能塊,設計成可修改參數(shù)的模塊,讓其他用戶可以直接調(diào)用這些模塊,這樣就大大減輕了工程師的負擔,避免重復勞動。隨著FPGA的規(guī)模越來越大,設計越來越復雜,使用IP核是一個發(fā)展趨勢。 本課題結(jié)合FPGA與8051單片機的優(yōu)點,主要針對以下三個方面研究: (1)FPGA開發(fā)平臺的硬件實現(xiàn)選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件,采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內(nèi)程序存儲器,搭建FPGA的硬件開發(fā)平臺。 (2)用VHDL語言實現(xiàn)8051IP核分析研究8051系列單片機內(nèi)部各模塊結(jié)構(gòu)以及各部分的連接關(guān)系,實現(xiàn)了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個模塊:CPU模塊、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器模塊、定時/計數(shù)器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應用用所設計的8051IP核,實現(xiàn)了對一個4×4鍵盤的監(jiān)測掃描、鍵盤確認、按鍵識別等應用。

    標簽: FPGA 8051 單片機

    上傳時間: 2013-06-21

    上傳用戶:stampede

  • 基于FPGA的調(diào)制解調(diào)器的研究和設計.rar

    當今電子系統(tǒng)的設計是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設計,基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設計是以知識產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎(chǔ),以硬件描述語言為主要設計手段,借助以計算機為平臺的EDA工具進行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,給出了SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設計軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開發(fā)軟件進行SOPC(System On a Programmable Chip)設計流程后,依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實現(xiàn)方案,模塊化的設計方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過程中,用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫中的圖形模塊(Block)進行系統(tǒng)建模,在Simulink中仿真通過后,利用DSP Builder將Simulink的模型文件(.mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件,從而避免了VHDL語言手動編寫系統(tǒng)的煩瑣過程,將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開發(fā)功能,調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core,進一步提高了開發(fā)效率。 在進行編譯、仿真調(diào)試成功后,經(jīng)過QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6,完成器件編程,從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實現(xiàn)方案。

    標簽: FPGA 調(diào)制解調(diào)器

    上傳時間: 2013-06-24

    上傳用戶:liuchee

  • 基于FPGA的精確時鐘同步方法研究.rar

    在工業(yè)控制領(lǐng)域,多種現(xiàn)場總線標準共存的局面從客觀上促進了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,國際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實時性,而實現(xiàn)現(xiàn)場設備間的高精度時鐘同步是保證以太網(wǎng)高實時性的前提和基礎(chǔ)。 IEEE 1588定義了一個能夠在測量和控制系統(tǒng)中實現(xiàn)高精度時鐘同步的協(xié)議——精確時間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡通訊、局部計算和分布式對象等多項技術(shù),適用于所有通過支持多播的局域網(wǎng)進行通訊的分布式系統(tǒng),特別適合于以太網(wǎng),但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質(zhì)系統(tǒng)中各類不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時鐘同步起來,占用最少的網(wǎng)絡和局部計算資源,在最好情況下能達到系統(tǒng)級的亞微級的同步精度。 基于PC機軟件的時鐘同步方法,如NTP協(xié)議,由于其實現(xiàn)機理的限制,其同步精度最好只能達到毫秒級;基于嵌入式軟件的時鐘同步方法,將時鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅(qū)動層,其同步精度能夠達到微秒級?,F(xiàn)場設備間微秒級的同步精度雖然已經(jīng)能滿足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對設備時鐘同步的要求,但是對于運動控制等需求高精度定時的系統(tǒng)來說,這仍然不夠?;谇度胧杰浖臅r鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應延遲時間不一致、晶振頻率漂移等因素,很難達到亞微秒級的同步精度。 本文設計并實現(xiàn)了一種基于FPGA的時鐘同步方法,以IEEE 1588作為時鐘同步協(xié)議,以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡,以嵌入式軟件形式實現(xiàn)TCP/IP通訊,以數(shù)字電路形式實現(xiàn)時鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點,通過準確捕獲報文時間戳和動態(tài)補償晶振頻率漂移等手段,相對于嵌入式軟件時鐘同步方法實現(xiàn)了更高精度的時鐘同步,并通過實驗驗證了在以集線器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達到亞微秒級的同步精度。

    標簽: FPGA 時鐘同步 方法研究

    上傳時間: 2013-08-04

    上傳用戶:hn891122

  • 基于FPGA的H.264變換量化、去方塊濾波研究及設計.rar

    H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會的視頻專家組和國際標準化組織的運動圖像專家組組成的聯(lián)合視頻小組制定的下一代視頻壓縮標準。新標準采用了一些先進算法,因此具有優(yōu)異的壓縮性能和極好的網(wǎng)絡親和性,滿足低碼率情況下的高質(zhì)量視頻的傳輸。 H.264/AVC采用的先進算法包括多模式幀間預測、1/4像素精度預測、整數(shù)變換量化、去方塊濾波和熵編碼。本論文著重對整數(shù)變換與量化、去方塊濾波做了研究。整數(shù)變換是一種只有加法和移位的運算,量化可以通過查表和乘法操作就可以完成,避免了反變換的時候失配問題,沒有精度損失;去方塊濾波是一種用來去除低碼率情況下的每個宏塊的塊效應,提高了解碼圖像的外觀。 本文主要從算法研究和硬件實現(xiàn)兩方面著手,在算法研究方面設計了一個可視化測試軟件,在硬件實現(xiàn)方面主要對整數(shù)變換、量化和去方塊濾波做了研究和實現(xiàn)。視頻壓縮技術(shù)的關(guān)鍵在于視頻壓縮算法及其芯片的實現(xiàn),F(xiàn)PGA可重復使用,設計修改靈活,片內(nèi)資源豐富,具備DSP模塊等優(yōu)勢。在本論文的目標實現(xiàn)部分模塊FPGA的硬件設計,用Verilog完成了關(guān)鍵部分的設計。首先簡要介紹了視頻壓縮基本原理,常用視頻壓縮標準及其特性以及國內(nèi)外的研究動態(tài),并對H.264標準基本檔次所涉及的核心技術(shù)進行了詳細介紹,兩種分層結(jié)構(gòu)分別討論。其次在掌握了H.264.算法及編解碼流程的基礎(chǔ)上,設計了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺。然后詳細介紹了整數(shù)變換、量化、反變換和反量化核心模塊的設計和實現(xiàn),并在Altera的軟件和開發(fā)板上進行了仿真驗證;對去方塊濾波算法做了軟件研究測試,并給出了一種改進的硬件整體結(jié)構(gòu)設計。最后,對全文工作進行了總結(jié)和對未來研究工作做了展望。我在課題中所做的主要工作有: 1.查閱相關(guān)文獻,熟悉H.264.標準及整數(shù)變換、量化和去方塊濾波等算法。 2.用VC++完成了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺設計。 3.用Verilog完成了整數(shù)變換量化、反變換反量化模塊FPGA設計與驗證。 4.去方塊濾波器的算法研究、仿真和硬件整體結(jié)構(gòu)設計。

    標簽: FPGA 264 變換

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:lanjisu111

  • 基于FPGA的直擴調(diào)制解調(diào)器的設計與實現(xiàn).rar

    擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比,具有很強的抗窄帶干擾,抗多徑干擾,抗人為干擾的能力,并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點。在近年來得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴頻信號的解擴解調(diào)處理。論文對該直擴通信系統(tǒng)和FPGA設計方法進行了相關(guān)研究,最后用Altera公司的最新的FPGA開發(fā)平臺Quarus Ⅱ5.0實現(xiàn)了相關(guān)設計。 整個系統(tǒng)分為兩個部分,發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴頻通信系統(tǒng)的特點以及相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后,論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法,結(jié)合實際需要,設計了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析,采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應陷波器來進行前端窄帶干擾抑制處理,用基于自適應門限技術(shù)的滑動相關(guān)捕獲和分時復用單相關(guān)器跟蹤來改善PN碼同步的性能,用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來減少載波提取的算法復雜度,用改進型CORDIC算法實現(xiàn)NCO來方便的進行擴展。 接著,論文給出了系統(tǒng)總體設計和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個功能模塊的實現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實現(xiàn)細節(jié),給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個系統(tǒng)的硬件電路設計和它在真實系統(tǒng)中連機調(diào)試所得到的測試結(jié)果,結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定,靈活性好,生產(chǎn)調(diào)試容易,體積小,便于升級等特點并且達到課題各項指標的要求。 最后是對論文工作的一些總結(jié)和對今后工作的展望。

    標簽: FPGA 調(diào)制解調(diào)器

    上傳時間: 2013-05-23

    上傳用戶:磊子226

  • 基于H.264編解碼的算法優(yōu)化研究及FPGA的硬件實現(xiàn).rar

    H.264/AVC是由ITU和ISO兩大組織聯(lián)合組成的JVT共同制定的一項新的視頻壓縮技術(shù)標準,在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸是H.264/AVC的應用亮點。在同樣的視覺質(zhì)量前提下,H.264/AVC比H.263和MPEG-4節(jié)約了50%的碼率。但H.264獲得優(yōu)越性能的代價是計算復雜度的增加,據(jù)估計其編碼的計算復雜度大約為H.263的3倍,因此很難應用于實時視頻處理領(lǐng)域。針對這一現(xiàn)狀,業(yè)內(nèi)做了大量的研究工作,力圖降低其計算復雜度和提高運行效率。比如在運動估計方面,國內(nèi)外在這方面的研究已經(jīng)很成熟。而針對幀內(nèi)/幀間預測編碼的研究卻較少。因此研究預測模式的快速算法具有理論意義和應用價值。 本文在詳細研究H.264標準視頻壓縮編碼特點基礎(chǔ)上,分析了H.264幀內(nèi)編碼, 幀間編碼及變換,量化技術(shù)的原理及特點,提出了一種基于局部邊緣方向信息的快速幀內(nèi)模式判決算法,通過結(jié)合SAD的模式選擇方法來減少模式選擇數(shù)目。它采用了Sobel梯度算子計算當前塊的邊緣信息,累加當前塊中屬于同一方向像素點的邊緣矢量構(gòu)造不同模式下的邊緣方向直方圖,以便確定最可能的預測模式。該算法有效降低了編碼器的運算復雜度,在并未顯著降低編碼性能的情況下提升了編碼器效率。仿真表明:Foreman 圖像序列編碼性能有了提高,其中PSNR平均降低了0.06dB,Bitrate平均降低了19.4%,這大大提高了視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。 另外在幀間預測模式選擇算法方面進行了改進研究:按順序?qū)Σ煌愋瓦M行判決,有選擇地去比較可能模式,使得在有效減少需判決的模式數(shù)量的同時,結(jié)合小塊模式搜索中途停止準則來確定最優(yōu)模式。仿真表明:改進算法相對與原來算法能夠節(jié)省很多的編碼時間(平均下降了49.3%),但帶來的圖像質(zhì)星的下降(平均下降0.08dB,可以忽略)和碼率較少的增加。 同時在整數(shù)DCT變換模塊中,提出了一種快速蝶形算法,使得對4×4點數(shù)據(jù)做一次變換,只需通過8×8次加法和2×8次移位運算便可完成,與原來12×8次加法和4×8次移位相比,新算法大大降低了運算復雜度。 最后介紹FPGA的特點及設計流程,并實現(xiàn)了H.264編解碼器中變換編碼及量化和熵解碼模塊的硬件。這種基于FPGA所實現(xiàn)的H.264編碼視頻處理模塊設計具備了成本低,周期短,設計方法靈活等優(yōu)點,具有廣闊的市場應用前景。 仿真表明,通過使用本文提出的幀內(nèi)/幀間速算法方法可使得H.264編碼速度獲得顯著的提高,使H.264 Baseline編碼器能在PC平臺上實現(xiàn)實時編碼。

    標簽: FPGA 264 編解碼

    上傳時間: 2013-07-18

    上傳用戶:zukfu

  • 基于FPGA的JPEG壓縮編碼的研究與實現(xiàn).rar

    隨著移動終端、多媒體、通信、圖像掃描技術(shù)的發(fā)展,圖像應用日益廣泛,壓縮編碼技術(shù)對圖像處理中大量數(shù)據(jù)的存儲和傳輸至關(guān)重要。同時, FPGA單片規(guī)模的不斷擴大,在FPGA芯片內(nèi)實現(xiàn)復雜的數(shù)字信號處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實,因此采用FPGA實現(xiàn)圖像壓縮已成為一種必然趨勢。JPEG靜態(tài)圖像壓縮標準應用非常廣泛,是圖像壓縮中主要的標準之一。研究JPEG圖像壓縮在FPGA上的實現(xiàn),具有廣闊的應用背景。 論文從實際工程應用出發(fā),通過設計圖像壓縮的IP核,完成JPEG壓縮算法在FPGA上的實現(xiàn)。首先闡述JPEG基本模式的壓縮編碼的標準,然后在設計規(guī)劃過程中,采用SOC的設計思想,給出整個系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、層次劃分,對各個模塊的HDL實現(xiàn)進行詳細的描述,最后完成整體驗證。方案采用了IP核復用的設計技術(shù),基于Xilinx公司本身的IP核,進行了再次開發(fā)。在研究JPEG標準的核心算法DCT的基礎(chǔ)上,加以改進,設計了適合器件結(jié)構(gòu)的基于DA算法的DCT變換的IP核。通過結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化,提高了速度,減少占用過多的片內(nèi)資源。 設計基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平臺,在ISE7.1中編譯綜合,最后通過Modelsim仿真驗證。分辨率為352×288大小的源圖像,在不同的壓縮等級設置下,均測試通過。仿真驗證的結(jié)果表明:基于FPGA的JPEG壓縮編碼占用較少的硬件資源,可在較高的工作頻率下運行,設計在速度和資源利用率方面達到了較優(yōu)的狀態(tài),能夠滿足一般圖像壓縮的要求。 整個設計可以作為單獨的JPEG編碼芯片也可以作為IP核添加到其他系統(tǒng)中去,具有一定的使用價值。

    標簽: FPGA JPEG 壓縮編碼

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:nairui21

  • 基于FPGA的DDS信號源的設計.rar

    頻率合成技術(shù)廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域,目前,常用的頻率合成技術(shù)有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法,是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術(shù)由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和EDA技術(shù)的深入研究,DDS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲器作查尋表,然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應包括以下三個部分:相位累加器可以時鐘的控制下完成相位的累加;相位一幅度碼轉(zhuǎn)換電路一般由ROM實現(xiàn);D/A轉(zhuǎn)換電路,將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設計靈活、速度快,在數(shù)字專用集成電路的設計中得到了廣泛的應用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實現(xiàn)一個DDS系統(tǒng),該DDS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)是以FPGA為核心實現(xiàn)的,使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展,闡述了基于FPGA實現(xiàn)DDS技術(shù)的意義;然后介紹了DDS的基本理論;接著介紹了FPGA的基礎(chǔ)知識如結(jié)構(gòu)特點、開發(fā)流程、使用工具等;隨后介紹了利用FPGA實現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法等。重點介紹DDS技術(shù)在FPGA中的實現(xiàn)方法,給出了部分VHDL源程序。采用該方法設計的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片,具有高性能、高性價比,電路結(jié)構(gòu)簡單等特點;接著對輸出信號頻譜進行了分析,特別是對信號的相位截斷誤差和幅度量化誤差進行了詳細的討論,由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法;最后給出硬件實物照片和測試結(jié)果,并對此作了一定的分析。

    標簽: FPGA DDS 信號源

    上傳時間: 2013-07-05

    上傳用戶:suxuan110425

  • 基于FPGA的任意波形發(fā)生器的設計與實現(xiàn).rar

    隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步,人們越來越需要便捷的交通工具,從而促進了汽車工業(yè)的發(fā)展,同時汽車發(fā)動機檢測維修等相關(guān)行業(yè)也發(fā)展起來。在汽車發(fā)動機檢測維修中,發(fā)動機電腦(Electronic Control.Unit-ECU)檢測維修是其中最關(guān)鍵的部分。發(fā)動機電腦根據(jù)發(fā)動機的曲軸或凸輪軸傳感器信號控制發(fā)動機的噴油、點火和排氣。所以,維修發(fā)動機電腦時,必須對其施加正確的信號。目前,許多發(fā)動機的曲軸和凸輪軸傳感器信號已不再是正弦波和方波等傳統(tǒng)信號,而是多種復雜波形信號。為了能夠提供這種信號,本文研究并設計了一種能夠產(chǎn)生復雜波形的低成本任意波形發(fā)生器(Arbitrary Waveform Generator-AWG)。 本文提出的任意波形發(fā)生器依據(jù)直接數(shù)字頻率合成(Direct Digial FrequencySynthesis-DDFS)原理,采用自行設計現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的方案實現(xiàn)頻率合成,擴展數(shù)據(jù)存儲器存儲波形的量化幅值(波形數(shù)據(jù)),在微控制單元(MCU)的控制與協(xié)調(diào)下輸出頻率和相位均可調(diào)的信號。 任意波形發(fā)生器主要由用戶控制界面、DDFS模塊、放大及濾波、微控制器系統(tǒng)和電源模塊五部分組成。在設計中采用FPGA芯片EPF10K10QC208-4實現(xiàn)DDFS的硬件算法。波形調(diào)整及濾波由兩級放大電路來完成:第一級對D/A輸出信號進行調(diào)整;第二級完成信號濾波及信號幅值和偏移量的調(diào)節(jié)。電源模塊利用三端集成穩(wěn)壓器進行電壓值變換,利用極性轉(zhuǎn)換芯片ICL7660實現(xiàn)正負極性轉(zhuǎn)換。 該任意波形發(fā)生器與通用模擬信號源相比具有:輸出頻率誤差小,分辨率高,可產(chǎn)生任意波形,成本低,體積小,使用方便,工作穩(wěn)定等優(yōu)點,十分適合汽車維修行業(yè)使用,具有較好的市場前景。

    標簽: FPGA 任意波形發(fā)生器

    上傳時間: 2013-05-28

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