<li id="syoyw"></li> FFT/IFFT是時域信號與頻域信號之間轉(zhuǎn)換的基本運算，是數(shù)字信號處理的核心工具之一，因此，它廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在數(shù)字化的今天，不論是在通信領(lǐng)域還是在圖像處理領(lǐng)域，對數(shù)字信號處理的速度、精度和實時性要求不斷提高。為滿足不斷提高的要求，國內(nèi)外不斷地推出各種FFT/IFFT處理器，主要處理器有ASIC、DSP芯片、FPGA等。由于FPGA具有可反復(fù)編程的特點及豐富資源，所以它受到廣泛的關(guān)注。 本論文就是一種基于FPGA實現(xiàn)浮點型數(shù)據(jù)的FFT及IFFT處理器，該處理器使用A1tera公司的Stratix Ⅱ系列的FPGA芯片。它主要采用流水線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使各級運算并行處理，對輸入進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)處理，提高了運算速度，滿足了系統(tǒng)的實時性要求；另外處理器所處理的數(shù)據(jù)是32位浮點型的，因此它同時提高了運算的精度。
上傳時間： 2013-07-12
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近年來，移動通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展及應(yīng)用，各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關(guān)鍵技術(shù)日新月異。由于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)可以高效地利用頻譜資源并有效地對抗頻率選擇性衰落，多入多出(MIMO)利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加帶寬和發(fā)送功率的情況下，可以成倍提高信道容量，因此OFDM-MIMO技術(shù)被廣泛認(rèn)為是后三代通信系統(tǒng)(B3G)的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)今移動通信領(lǐng)域研究的熱點。 本文對OFDM-MIMO通信系統(tǒng)接收機的關(guān)鍵技術(shù)--數(shù)字下變頻，OFDM同步、解調(diào)進(jìn)行了相關(guān)研究，在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上，完成了數(shù)字下變頻，OFDM同步和解調(diào)的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試，驗證了該設(shè)計的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點，然后對同步技術(shù)和數(shù)字下變頻技術(shù)作了相應(yīng)的介紹。同步是OFDM系統(tǒng)設(shè)計中的一項關(guān)鍵技術(shù)，即是針對系統(tǒng)中存在的時間偏差、頻率偏差進(jìn)行定時恢復(fù)、頻偏的估計與補償，來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字下變頻是軟件無線電的核心技術(shù)之一，其基本功能是從高速中頻數(shù)字信號中提取所需的窄帶信號，將其下變頻為基帶信號，降低數(shù)據(jù)率，以供后續(xù)DSP器件作進(jìn)一步處理。 在數(shù)字下變頻器的設(shè)計和實現(xiàn)方面，本文先介紹了數(shù)字下變頻器的原理和基本結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)要求對其進(jìn)行了設(shè)計，并在實現(xiàn)上作了一些簡化，節(jié)約了硬件資源。 在對時間同步的設(shè)計和實現(xiàn)方面，本文采用了利用PN序列進(jìn)行時間同步的算法。在實現(xiàn)上根據(jù)系統(tǒng)實際情況將數(shù)據(jù)分為四路分別與本地PN碼做滑動相關(guān)運算，更有效的利用了同步數(shù)據(jù)，達(dá)到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設(shè)計和實現(xiàn)方面，本文采用重復(fù)的PN碼兩兩相關(guān)來估計頻偏值，并聯(lián)合一個二階負(fù)反饋環(huán)路進(jìn)行補償。該算法利用環(huán)路自身噪聲帶寬抑制噪聲，提高頻率估計精度，并同時利用負(fù)反饋擴(kuò)大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細(xì)研究分析的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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光纖陀螺儀是激光陀螺的一種，它采用的是Sagnac干涉原理，以激光作為光源，用光纖構(gòu)成環(huán)形光路并檢測出由正反時針沿光纖傳輸?shù)膬墒猓S光纖環(huán)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的兩路激光束之間的相位差，由此計算出旋轉(zhuǎn)的角速度。本論文所討論的干涉型閉環(huán)光纖陀螺的實現(xiàn)是基于DSP和PGGA兩個數(shù)字器件所搭建起來的，本章圍繞著這兩個器件來說明整個閉環(huán)光纖陀螺的構(gòu)成和工作原理。在整個系統(tǒng)中，DSP和PGGA分別擔(dān)任同的角色，分別完成不同的功能。總的說來，PGGA主要實現(xiàn)整個系統(tǒng)的時序控制和閉環(huán)回路，以及為DSP提供原始濾波數(shù)據(jù)；而DSP主要的工作是從PGGA那里取來第一個加法器輸出的數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，最后的處理結(jié)果作為轉(zhuǎn)速的信息送給捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。文章主要圍繞著如何提高陀螺的靈敏性能和穩(wěn)定性來展開。分別從軟件和硬件兩個方面來討論如何提高陀螺的性能。軟件方面主要討論了前端采樣信號處理；陀螺轉(zhuǎn)速信息的濾波輸出以及閉環(huán)的調(diào)節(jié)。硬件方面主要討論了如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、減小干涉信號的噪聲以及如何處理好DSP和PGGA之間的通信問題。 實踐表明，運用文中所討論的方法，陀螺的靈敏度和穩(wěn)定性都有一定的提高，理論和方法切實有效。
標(biāo)簽： FPGA DSP 閉環(huán) 光纖陀螺儀
上傳時間： 2013-04-24
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常用的實時數(shù)字信號處理的器件有可編程的數(shù)字信號處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。在工程實踐中,往往要求對信號處理要有高速性、實時性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實現(xiàn)方式則難以同時達(dá)到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展,使用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理,既具有實時性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理,突破了并行處理、流水級數(shù)的限制,有效地利用了片上資源,加上反復(fù)的可編程能力,越來越受到國內(nèi)外從事數(shù)字信號處理的研究者所青睞。 FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數(shù)字信號處理的基本模塊之一。本論文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)進(jìn)行了研究,所做的主要工作如下： 1.介紹了FIR數(shù)字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設(shè)計流程、設(shè)計指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計指導(dǎo)思想與技巧。 2.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù),使用分布式算法為濾波器的硬件實現(xiàn)算法,并對其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點,采用優(yōu)化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規(guī)模極大的減小。 3.設(shè)計出一個192階的FIR濾波器實例。其系統(tǒng)要求為：定點16位輸入、定點12位系數(shù)、定點16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計用Quartus II軟件進(jìn)行仿真,并將其仿真結(jié)果與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析。 仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達(dá)到了75MHz。同時只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動,就能分別實現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-06
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PWM(脈沖寬度調(diào)制)是一種利用數(shù)字信號來控制模擬電路的控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電源、電機、伺服系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子控制器、功率控制等電力電子設(shè)備。PWM技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，也是變頻技術(shù)的核心，同時在機床，液壓位置控制系統(tǒng)等機械裝置中也發(fā)揮著重要的作用。PWM技術(shù)已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的一個熱點，因此研究PWM發(fā)生器對于基礎(chǔ)理論的發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)都有十分重要的意義。 論文研究的主要內(nèi)容是用任意波形作為調(diào)制信號通過特定的方法來產(chǎn)生所需要的PWM波形，任意波形的合成和PWM波形的生成是兩個主要任務(wù)。任意波形的合成是課題設(shè)計的一個難點，也是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。論文中波形合成采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)來實現(xiàn)。DDS技術(shù)以相位為地址，通過查找離散幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行波形合成，具有輸出波形相位變化連續(xù)、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速率快的優(yōu)點，而且通過設(shè)置控制字可靈活方便地改變輸出頻率，是目前波形合成的主流方法。 實現(xiàn)PWM發(fā)生器的設(shè)計方法有多種。在綜合比較了單片機、DSP、ARM等常用開發(fā)工具特點的基礎(chǔ)上，本文提出了一種以可編程邏輯器件(PLD)為主體，單片機輔助配合的設(shè)計方法。隨著計算機技術(shù)和微電了技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程邏輯器件的集成度和容量越來越大，基于PLD的設(shè)計方法正逐步成為一種主流于段，是近些年來電子系統(tǒng)設(shè)計的一個熱點。整個系統(tǒng)分為模擬波形產(chǎn)生、單片機控制電路、FPGA內(nèi)部功能模塊三大部分。FPGA部分的設(shè)計是以Altera公司的Quartus Ⅱ軟件為開發(fā)平臺，采用VHDL語言為主要輸入手段來完成內(nèi)部各功能模塊的設(shè)計輸入、編譯、仿真等調(diào)試工作，目標(biāo)載體選用性價比比較高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件；單片機控制電路主要負(fù)責(zé)控制字的設(shè)置和顯示，波形數(shù)據(jù)的接受與發(fā)送；用MATLAB軟件完成仟意波形的繪制和模擬任務(wù)。 論文共分五章，詳細(xì)介紹了課題的背景、PWM發(fā)生器的發(fā)展和應(yīng)用以及選題的目的和意義等，論述了系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性，對外圍電路和FPAG內(nèi)部功能模塊的設(shè)計方法進(jìn)行了具體說明，并對仿真結(jié)果、系統(tǒng)的性能、存在的問題和改進(jìn)方法等進(jìn)行了分析和闡述。整個設(shè)計滿足PWM發(fā)生器的任務(wù)和功能要求，設(shè)計方法可行。
上傳時間： 2013-06-03
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隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實現(xiàn)復(fù)雜算法時往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實時性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一個新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢做了詳細(xì)的研究，并對課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識。接下來對三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)速度快，不依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點。運用matlab仿真軟件，對該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語言通過編程實現(xiàn)模塊化設(shè)計。實踐證明，采用FPGA來實現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的非線性負(fù)荷日益增多，嚴(yán)重地污染了電網(wǎng)的環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中的各種電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運行，不論從保證電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運行或是從保證設(shè)備和人身的安全來看，對諧波污染造成的危害影響加以經(jīng)常監(jiān)測和限制都是極為迫切的。諧波測量是諧波治理的重要前提條件，也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國內(nèi)外已有各種諧波檢測的研究，形成了多種諧波檢測方法，基于快速傅立葉變化的FFT是當(dāng)前諧波檢測中應(yīng)用最為廣泛的一種諧波檢測方法。特別是經(jīng)過技術(shù)補償后的FFT算法，在諧波檢測中具有更好的性能。但該方法在實現(xiàn)上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產(chǎn)品)，其實時性不強，影響了檢測性能。隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，基于FPGA的數(shù)字信號處理具有高速、開發(fā)簡便、易于形成ASIC等優(yōu)勢而得到了廣泛的應(yīng)用。論文在分析諧波測量方法的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA實現(xiàn)電網(wǎng)諧波測量系統(tǒng)。以嵌入式處理器NiosⅡ為核心，實現(xiàn)了電網(wǎng)諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個系統(tǒng)硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，主要完成了基-28點、16點、32的FFT模塊、完成了求模運算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號的譜結(jié)構(gòu)與實際系統(tǒng)輸出的譜結(jié)構(gòu)，驗證了該實現(xiàn)方法的正確性。
上傳時間： 2013-06-30
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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(fù)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(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)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(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)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(shè)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(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)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(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)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(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)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(guān)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(shè)計了兩種數(shù)字補償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)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(shè)計，采用32MHz的硬件晶振實現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)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(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時間： 2013-07-23
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隨著紅外探測技術(shù)和超大規(guī)模專用集成電路的發(fā)展，實時紅外成像系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。如何針對紅外圖像的特性對紅外圖像進(jìn)行實時處理，得到能真實反映探測場景、適合觀察分析的紅外圖像是目前紅外成像技術(shù)的研究熱點。針對紅外圖像在被采集后立即進(jìn)行預(yù)處理，簡化后級數(shù)字信號處理單元的繁重任務(wù)，在紅外成像技術(shù)中具有重要意義。本論文主要工作如下： (1)對紅外成像的原理、紅外圖像的形成過程、紅外圖像的特征以及紅外圖像與可見光圖像的區(qū)別進(jìn)行了闡述。 (2)簡要介紹了頻域中圖像的增強算法，以及圖像的灰度變換原理。 (3)通過對時域中各種算法的分析對比，以及時域處理與頻域處理的對比，選擇數(shù)種適合紅外圖像預(yù)處理的算法進(jìn)行硬件實現(xiàn)，然后再根據(jù)硬件實現(xiàn)的難易程度和算法對硬件資源的占用率，以及最終對圖像的處理效果，選擇一種最佳的平滑和銳化方法。 (4)針對FPGA的特點，采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便構(gòu)成并行運算，充分體現(xiàn)了實時處理的要求。 (5)分析了紅外圖像灰度變換的硬件構(gòu)成，實現(xiàn)了對紅外圖像的直方圖統(tǒng)計。 (6)闡述了I2C總線標(biāo)準(zhǔn)，使用I2C總線對SAA7115視頻圖像處理芯片的控制，對模擬的紅外圖像采集、量化成數(shù)字圖像信號；由于采用SDRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，所以針對數(shù)據(jù)的存儲及讀取方式設(shè)計了SDRAM存儲器的控制器，將量化后的數(shù)據(jù)存儲到SDRAM存儲器。 (7)詳細(xì)闡述了圖像頻域處理的硬件實現(xiàn)方法，并特別說明了DFT的FPGA硬件構(gòu)成方法及這種方法與DSP處理器構(gòu)成方法的區(qū)別。然后針對整個系統(tǒng)的時序構(gòu)成及時序要求，采用了PLL核構(gòu)成了系統(tǒng)的時序部分，并對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，以提高運行速度及減少資源占用率。
上傳時間： 2013-07-12
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擴(kuò)頻通信技術(shù)是信息時代的三大高技術(shù)通信傳輸方式之一，與常規(guī)的通信技術(shù)相比。具有低截獲率、強抗噪聲、抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點，目前已從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展。在民用化之后，它被迅速推廣到各種公用和專用通信網(wǎng)絡(luò)之中，如衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)傳輸、定位、測距等系統(tǒng)中。 擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，然而目前專用擴(kuò)頻芯片大部分功能都已固化。缺少產(chǎn)品開發(fā)的靈活性。其次，目前用FPGA與DSP相結(jié)合實現(xiàn)的直接序列擴(kuò)頻的收發(fā)系統(tǒng)比較多，系統(tǒng)復(fù)雜且成本高。另外，現(xiàn)代擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在接收和發(fā)送端需要完成許多快速復(fù)雜的信號處理，這對電路的可靠性和處理速度提出了更高的要求。因此，設(shè)計一個全部用FPGA技術(shù)實現(xiàn)的擴(kuò)頻通信收、發(fā)系統(tǒng)具有較強的實際應(yīng)用價值。 根據(jù)FPGA的高速并行處理能力和全硬件實現(xiàn)的特點，采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具，完成了系統(tǒng)的軟件仿真和硬件電路設(shè)計。實驗結(jié)果表明，比用傳統(tǒng)的FPGA與DSP相結(jié)合實現(xiàn)方式，提高了處理速度，減少了硬件延時。同時采用了流水線技術(shù)，提高了系統(tǒng)并行處理的能力。并且系統(tǒng)功能可以通過程序來修改和升級，與專用擴(kuò)頻芯片相比，具有很大的靈活性。所有模塊都集成在一個芯片中，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
上傳時間： 2013-05-18
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