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FPGA開發全攻略

  • IEEE 802.16a RS-CC編譯碼VLSI算法研究及FPGA實現

      本論文依據IEEE802.16a物理層對RS-CC碼的參數要求,研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法,同時對FPGA開發技術進行了研究,以VerilogHDL為描述語言,在Xilinx公司的FPGA上實現了高速的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,并具有規則數據流、易于VLSI實現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RS-CC譯碼器的過程中,分別從算法上和根據FPGA的結構特點上,對譯碼器做了一些優化工作,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為高速數據接口的硬件試驗平臺,并在此試驗平臺上實現了文中的高速RS-CC編譯碼系統。

    標簽: 802.16 RS-CC IEEE FPGA

    上傳時間: 2013-06-03

    上傳用戶:lx9076

  • 采用帶有收發器的全系列40-nm FPGA和ASIC實現創新設計

    本文介紹帶有收發器的全系列40-nmFPGA和ASIC,發揮前沿技術優勢,在前一代創新基礎上,解決下一代系統難題。

    標簽: FPGA ASIC 40 nm

    上傳時間: 2013-07-26

    上傳用戶:84425894

  • 基于ARM的全數字B型超聲診斷儀的設計與研究

    超聲理論與技術的快速發展,使超聲設備不斷更新,超聲檢查已成為預測和評價疾病及其治療結果不可缺少的重要方法。超聲診斷技術不僅具有安全、方便、無損、廉價等優點,其優越性還在于它選用診斷參數的多樣性及其在工程上實現的靈活性。 全數字B超診斷儀基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平臺、LINUX嵌入式操作系統,是一種新型的、操作方便的、技術含量高的機型。它具有現有黑白B超的基本功能,能夠對超聲回波數據進行靈活的處理,從而使操作更加方便,圖象質量進一步提高,并為遠程醫療、圖像存儲、拷貝等打下基礎,是一種很有發展前景、未來市場的主打產品。全數字B型超聲診斷儀的基本技術特點是用數字硬件電路來實現數據量極其龐大的超聲信息的實時處理,它的實現主要倚重于FPGA技術。現在FPGA已經成為多種數字信號處理(DSP)應用的強有力解決方案。硬件和軟件設計者可以利用可編程邏輯開發各種DSP應用解決方案。可編程解決方案可以更好地適應快速變化的標準、協議和性能需求。 本論文首先闡述了醫療儀器發展現狀和嵌入式計算機體系結構及發展狀況,提出了課題研究內容和目標。然后從B超診斷原理及全數字B超診斷儀設計入手深入分析了B型超聲診斷儀的系統的硬件體系機構。對系統的總體框架和ARM模塊設計做了描述后,接著分析了超聲信號進行數字化處理的各個子模塊、可編程邏輯器件的結構特點、編程原理、設計流程以及ARM處理模塊和FPGA模塊的主要通訊接口。接著,本論文介紹了基于ARM9硬件平臺的LINUX嵌入式操作系統的移植和設備驅動的開發,詳細描述了B型超聲診斷儀的軟件環境的架構及其設備驅動的詳細設計。最后對整個系統的功能和特點進行了總結和展望。

    標簽: ARM 全數字 儀的設計 超聲診斷

    上傳時間: 2013-05-28

    上傳用戶:sssnaxie

  • MPEG2圖像加密的FPGA實現

    本論文討論的是如何對符合DVB-T標準的數字圖像無線監控系統中的MPEG2圖像實現底層硬件的實時加/解密.數字圖像無線監控系統是某公司研發的符合DVB-T標準的實時圖像語音無線傳輸系統,通過對實時采集的圖像等信息的發射與接收實現對遠程現場的無線監控.為了保證圖像數據在傳輸中的保密性,設計了基于FPGA的實時MPEG2圖像加/解密系統.該系統由加/解密算法模塊和密鑰管理模塊組成.加/解密算法模塊完成發射機及接收機中的實時數據流的加/解密,該模塊是基于FPGA的,采用美國國家標準DES(Dara Encryption Standard)算法,實現了對MPEG2 TS流的硬件加/解密.密鑰管理模塊完成加/解密模塊的密鑰產生、管理、控制、輸入等功能.本論文首先介紹了密碼學的基本知識及幾種典型的加密體制和算法.接著介紹了DVB-T數字廣播標準和數字圖像無線監控系統的原理和系統結構.然后對圖像加解密器的系統設計原理及實現做了詳細介紹.在此基礎上,介紹了FPGA中的加密算法的仿真及實現和密鑰管理模塊的實現.最后介紹了系統的硬件電路和整個系統的軟硬件調試.本人的工作主要包括:1.查閱資料,了解密碼學及DVB系統相關領域知識.2.根據項目要求設計基于FPGA的實時MPEG2圖像加/解密系統方案.3.基于FPGA完成MPEG2圖像的底層硬件加密及解密邏輯程序設計,并設計各個控制程序和驅動.4.設計系統原理圖及電路板,完成系統的軟硬件調試和與全系統的聯調.

    標簽: MPEG2 FPGA 圖像加密

    上傳時間: 2013-06-30

    上傳用戶:jiiszha

  • 基于FPGA的全數字化交流變頻調速系統

    本文主要介紹了如何運用可編程邏輯器件(FPGA)實現電機的變頻調速控制系統。  目前,電機控制芯片主要有兩種選擇。一種是專用集成芯片(ASIC),一種是單片機(MCU)或數字信號處理器(DSP)。而FPGA的數字資源豐富、工作頻率高、可在系統編程等特點使得開發靈活、開發周期相對短,可以取代前二種通用的方式。本文利用80C196KC和FPGA控制感應電機,簡化了硬件和軟件設計,并充分利用了FPGA的快速性,利用FPGA,除本身可以用來控制電機以外:可以制成通用的“IP核”應用到MCU(或DSP),或是作為片內外設,這樣就節約了片內資源;另外,它還是ASIC設計的驗證的必經階段,這是本文選題和工作的意義。本文設計的FPGA調速控制系統以及2個IP核,下載到芯片,通過驗證。  本文第一章緒論介紹了可編程邏輯器件的發展、應用,以及EDA的發展歷程,還介紹了ASIC等。針對FPGA的快速發展,論述了它在變頻調速技術應用中的優勢。  第二章介紹了交流電動機變頻調速技術及其相關技術的發展和應用情況。著重介紹了電壓空間矢量調制方式,以及矢量控制技術、技術發展。  第三章詳細介紹了SVPWM調速系統整個系統的FPGA設計,給出了設計思路、具體方案、邏輯時序分析;最后給出了軟件仿真結果和實驗波形對照。文中還給出了SVPWM調速系統運用的FPGA設計結果,驅動電機,得到實驗波形。論證了FPGA在調速系統應用中的可行性和意義。  第四章介紹了作者針對課題相關的一些內容所設計出的IP核,給出的實驗結果等。  論文最后,對本課題所做的工作進行了簡單的總結。

    標簽: FPGA 全數字 交流變頻 調速系統

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:zhaiyanzhong

  • 基于FPGA的數字化通用PWM控制器設計

    如今電力電子電路的控制旨在實現高頻開關的計算機控制,并向著更高頻率、更低損耗和全數字化的方向發展。現場可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路,它具有簡潔、經濟、高速度、低功耗等優勢,又具有全集成化、適用性強,便于開發和維護(升級)等顯著優點。與單片機和DSP相比,FPGA的頻率更高、速度更快,這些特點順應了電力電子電路的日趨高頻化和復雜化發展的需要。因此,在越來越多的領域中FPGA得到了日益廣泛的發展和應用。  本文提出了一種采用現場可編程門陣列(FPGA)器件實現數字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產生多路PWM脈沖,具有開關頻率可調、各路脈沖間的相位可調、接口簡單、響應速度快、易修改、可現場編程等特點,可應用于PWM的全數字化控制。文中對方案的實現進行了比較詳細的論述,包括A/D采樣控制、PI算法的實現、PWM波形的產生、各模塊的工作原理等。  本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器,詳細的分析了該變換器的工作過程,并采用基于FPGA的數字化通用PWM控制器對這種軟開關Boost變換器進行控制,給出了比較完滿的實驗結果。實驗結果驗證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性,

    標簽: FPGA PWM 數字化 制器設計

    上傳時間: 2013-07-10

    上傳用戶:x4587

  • 高速Viterbi譯碼器的FPGA實現

    本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實現方案。這種Viterbi譯碼器的設計方案既可以制成高性能的單片差錯控制器,也可以集成到大規模ASIC通信芯片中,作為全數字接收的一部分。 本文所設計的Viterbi譯碼器采用了基四算法,與基二算法相比,其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在,本文在加一比一選模塊中采用了全并行結構的設計方法,這種方法雖然增加了硬件的使用面積,卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設計方法,與寄存器交換法相比,回溯算法更適用于FPGA開發設計。為了提高譯碼性能,減小譯碼差錯,本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進行合并。實現了基于FPGA的誤碼測試儀,在FPGA內部完成誤碼驗證和誤碼計數的工作。 與基于軟件實現譯碼過程的DSP芯片不同,FPGA芯片完全采用硬件平臺對Viterbi譯碼器加以實現,這使譯碼速率得到很大的提升。針對于具體的FPGA硬件實現,本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設計。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實現驗證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達到60Mbps。

    標簽: Viterbi FPGA 譯碼器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:181992417

  • (2,1,9)軟判決Viterbi譯碼器的設計與FPGA實現

    卷積碼是無線通信系統中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法,它具有譯碼效率高、速度快等特點,被認為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內容是在FPGA上實現約束長度為9,碼率為1/2,采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念,闡述了Viterbi算法的原理,重點討論了決定Viterbi算法復雜度和譯碼性能的關鍵因素,在此基礎上設計了采用“串-并”結合運算方式的Viterbi譯碼器,并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下: 1.對輸入數據采用了二比特四電平量化的軟判決方式,對歐氏距離的計算方法進行了簡化,以便于用硬件電路方式實現。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結合的運算方式,和全并行的設計相比,在滿足譯碼速度的同時,節約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式,簡化了控制模塊的邏輯電路,優化了系統的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法,與傳統的寄存器交換法相比,減少了寄存器的使用,大大降低了功耗和設計的復雜度。 4.本文中設計了一個仿真平臺,采用Modelsim仿真器對設計進行了功能仿真,結果完全正確。同時提出了一種在被測設計內部插入監視器的調試方法,巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結果,提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試,最大運行時鐘頻率110MHz,最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結果和Altera設計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較,比較結果證明本文中設計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。

    標簽: Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器

    上傳時間: 2013-07-23

    上傳用戶:葉山豪

  • 寬帶射頻數字接收機實驗平臺的FPGA實現

    該文利用FPGA技術,設計了全概率寬帶數字接收機的實驗平臺,并在其上提出了數字接收機實現的可行性方法,以及對這些方法的驗證.該文的主要貢獻和創新有以下幾個方面.提出了并行結構算法的工程實現,討論了解決前端采樣的高速數據流遠遠超過后端DSP處理能力問題的可行性方法.利用多相濾波下變頻的并行結構特點,使濾波器能夠以高效的形式實現,也使得后端的混頻能夠工作在一個較低的速率上.經過多相濾波下變頻處理后的數據,在速率和數量上都有大幅減少,達到了現有通用DSP器件的處理能力的要求.針對多相濾波下變頻與短數據快速測頻算法的特點,用FPGA搭建了其實驗模型,并利用微機EPP接口,對實驗目標板進行控制并與其進行數據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活對各種實現方法加以驗證、比較.同時也給調試帶來了方便,可以每個模塊單獨調試而不用改變硬件結構,使調試效率大大提高.該平臺也可用來對其他數字處理算法進行實現性分析與實驗.參考軟件無線電設計的概念和國內外相關文獻,提出了多項濾波下變頻結構的FPGA實現.傳統的DDC通過數字混頻、濾波、抽取實現數字下變頻,在高速A/D和電子偵察環境條件下商用DDC不能使用.該文采用濾波器多相分解方法,按數字混頻序列劃分調諧信道,使用先抽取,后低通濾波,再混頻的數字下變頻結構,高效實現了變載頻帶通信號數字下變頻.結合多相濾波下變頻結構、算法對測頻精度及速度的要求,提出了短數據快速測頻算法的具體實現,使用流水線的設計方法,提高了系統的數據吞吐率,在盡可能短的時間內提供多相濾波下變頻所需的載頻位置信息.以上兩部分的FPGA實現除了純粹的算法模塊外,還包括測試用的外圍模塊,以及運行于實驗平臺上的控制模塊、緩存、數據控制等.這些模塊也用FPGA來實現.

    標簽: FPGA 寬帶 實驗 射頻

    上傳時間: 2013-06-22

    上傳用戶:haoxiyizhong

  • 嵌入式系統和FPGA在LED顯示屏中的應用研究與實現

    近年來LED顯示技術發展迅速,LED全彩顯示屏得到了廣泛的應用.LED顯示技術涵蓋了微機控制、視頻、光學、機械和數字圖像處理等多種技術.針對現有LED顯示系統數據傳輸和顯示存在的缺陷和開發難度,本文提出并實現了一種新型的LED顯示系統方案.該方案把ARM處理器應用到LED顯示屏中,采用FPGA技術開發了LED顯示屏系統.本文主要討論了利用網絡傳輸LED顯示數據的實現方法,包括嵌入式系統的設計以及TCP/IP協議的實現等分析和設計工作.全文分為七章,首先提出現有LED顯示系統數據傳輸和顯示存在的缺陷和開發難度,然后提出新的LED顯示系統方案,并論證該方案的可行性.接著闡述了作者采用的嵌入式系統的設計方法和過程.第三章和第四章是嵌入式系統的設計和TCP/IP協議的實現,其中包括硬件和軟件的設計以及嵌入式操作系統μ C/OS-Ⅱ的移植.詳細地分析了基于LPC2214芯片的操作系統移植步驟和過程.本文使用的是1wIP網關協議,把其應用于μ C/OS-Ⅱ,實現了LED顯示屏的網絡通信,還分析了RTL8019芯片的工作過程,編寫了有關驅動代碼.在第五章和第六章中闡述了LED顯示屏顯示原理和利用FPGA實現LED顯示的驅動開發過程,利用占空比法實現LED顯示屏的灰度顯示,使用VHDL語言描述LED顯示屏的灰度實現邏輯.最后根據本文的方案實現了LED顯示屏的彩色顯示,通過分析比較,該方案可行并且達到了預定的要求.

    標簽: FPGA LED 嵌入式系統 中的應用

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:yoleeson

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