本課題是在課題組已實(shí)現(xiàn)的高速串行通信平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引伸，設(shè)計(jì)開源的PCI軟核通信模塊替代Xilinx公司提供的LogiCORE PCI核，力求在從模式下，做到占用資源更少，傳輸速度更快，也為以后實(shí)現(xiàn)更完整的功能提供平臺(tái)。 本文以此為背景，基于FPGA平臺(tái)，搭建以開源的PCI軟核為核心的串行通信接口平臺(tái)，使其成為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁，使用戶邏輯避開與復(fù)雜的PCI總線協(xié)議。本課題采用Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板作為串行通信接口的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了支持配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段讀/寫、突發(fā)模式讀/寫、命令/地址譯碼功能和數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤檢測(cè)與處理功能的PCI軟核。 本文主要闡述了以PCI軟核為核心的串行通信平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，首先介紹了PCI軟核的編程語言、軟件工具和硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板。然后，介紹了PCI總線命令、PCI軟核所支持的功能、PCI軟核兩側(cè)信號(hào)的定義、PCI軟核配置模塊以及探討了PCI軟核的狀態(tài)機(jī)接收、發(fā)送數(shù)據(jù)等過程，分析了PCI軟核的數(shù)據(jù)收發(fā)功能仿真，主要包括配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段模式讀/寫和突發(fā)模式讀/寫的仿真圖形，并闡述了管腳約束的操作流程。最后介紹PCI軟核模塊的WDM驅(qū)動(dòng)，內(nèi)容包括驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)介、驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)、中斷處理、驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序之間的通信以及應(yīng)用程序操作。最后，對(duì)PCI軟核的各種性能進(jìn)行了比較分析。整個(gè)模塊設(shè)計(jì)緊湊，完成在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)發(fā)送。 設(shè)計(jì)選用硬件描述語言VerilogHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，使用DriverWorks為PCI軟核編寫WinXP下的驅(qū)動(dòng)程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測(cè)試應(yīng)用程序。之后，將FPGA設(shè)計(jì)下載到Spanan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板中運(yùn)行。 文章最后指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無論從物理性能，還是從電氣性能來看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，得到各行業(yè)越來越多的支持。 目前市場(chǎng)上的SATA IP CORE都是面向IC設(shè)計(jì)的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實(shí)現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議，對(duì)SATA技術(shù)的推廣、國(guó)內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應(yīng)用層四個(gè)模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設(shè)計(jì)以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結(jié)構(gòu)，給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)。為滿足SATAⅡ協(xié)議3．0Gbps的速率，采用擴(kuò)大數(shù)據(jù)處理位寬的方法，設(shè)計(jì)完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊，同時(shí)為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號(hào)的穩(wěn)定性，分別實(shí)現(xiàn)了鏈路層CRC校驗(yàn)?zāi)K和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術(shù)，從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設(shè)計(jì)應(yīng)用更加廣泛，設(shè)計(jì)了基于AHB總線的用戶接口。 本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語言對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的電路進(jìn)行描述，并使用Modelsim軟件仿真。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的邏輯電路可靠穩(wěn)定，與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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隨著航天技術(shù)的發(fā)展，載人飛船、空間站等復(fù)雜航天器對(duì)空-地或空-空之間數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高。在此情況下，為了提高空間通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕ＷC接收端分路系統(tǒng)能和發(fā)送端一致，必須要經(jīng)過幀同步。對(duì)衛(wèi)星基帶信號(hào)處理來說，幀同步是處理的第一步也是關(guān)鍵的一步。只有正確幀同步才能獲取正確的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因此，幀同步的效率，將直接影響到整個(gè)衛(wèi)星基帶信號(hào)處理的結(jié)果。 @@ 本設(shè)計(jì)在研究CCSDS標(biāo)準(zhǔn)及幀同步算法的基礎(chǔ)上，利用硬件描述語言及ISE9．2i開發(fā)平臺(tái)在基于FPGA的硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了單路數(shù)據(jù)輸入及兩路合路數(shù)據(jù)輸入的幀同步算法，并解決了其中可能存在的幀滑動(dòng)及模糊度問題。在此基礎(chǔ)之上，針對(duì)兩路合路輸入時(shí)可能存在的兩路輸入不同步或幀滑動(dòng)在兩路中分布不均勻問題，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了兩路并行幀同步算法，并利用ModelSim SE 6．1f工具對(duì)上述算法進(jìn)行了前仿真和后仿真，仿真結(jié)果表明上述算法符合設(shè)計(jì)要求。 @@ 本論文首先介紹了課題研究的背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，其次介紹了與本課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論及系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)。然后對(duì)單路數(shù)據(jù)輸入幀同步、兩路數(shù)據(jù)合路輸入幀同步和兩路并行幀同步算法的具體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)說明，并給出了后仿真結(jié)果及結(jié)果分析。最后，對(duì)論文工作進(jìn)行了總結(jié)和展望，分析了其中存在的問題及需要改進(jìn)的地方。 @@關(guān)鍵詞 FPGA；CCSDS；幀同步：模糊度；幀滑動(dòng)
標(biāo)簽： CCSDS FPGA 標(biāo)準(zhǔn)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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隨著計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴(kuò)展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避，并逐漸成為計(jì)算機(jī)通信的瓶頸。在這種情況下，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價(jià)格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標(biāo)準(zhǔn)化和易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)外設(shè)接口的主流技術(shù)，在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和消費(fèi)類電子領(lǐng)域正獲得越來越多的應(yīng)用。 @@ 本文基于USB2．0協(xié)議規(guī)范，設(shè)計(jì)了一款支持高速和全速傳輸?shù)腢SB2．0設(shè)備控制器IP核。文中著重介紹了這款設(shè)備控制器IP核的設(shè)計(jì)和FPGA驗(yàn)證工作，詳細(xì)研究并分析了USB2．0規(guī)范，根據(jù)規(guī)范提出了一種USB2．0設(shè)備控制器整體構(gòu)架方案，描述了各個(gè)功能子模塊硬件電路的功能及實(shí)現(xiàn)。從可重用的角度出發(fā)，對(duì)設(shè)備控制器模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加多個(gè)靈活的配置選項(xiàng)，根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)硬件進(jìn)行配置，使其在滿足要求的情況下去除冗余電路，以減少占用面積和功耗，從而使其靈活地應(yīng)用于各種USB系統(tǒng)。本文還研究了IP核的驗(yàn)證方法，并對(duì)所設(shè)計(jì)的USB2．0設(shè)備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗(yàn)證環(huán)境，搭建了FPGA硬件驗(yàn)證平臺(tái)，設(shè)計(jì)了具有AHB接口的設(shè)備控制器和帶有8051的設(shè)備控制器，并分別在FPGA平臺(tái)上進(jìn)行了功能驗(yàn)證。 @@ 本文所設(shè)計(jì)的USB2．0設(shè)備控制器IP核可配置性高，使用者可以自由配置所需端點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及每個(gè)端點(diǎn)類型等，可以集成于多種USB系統(tǒng)中，適于各類USB設(shè)備的開發(fā)。本課題所取得的成果為USB2．0設(shè)備類的研究和開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)，并為后來實(shí)驗(yàn)室某項(xiàng)目測(cè)試芯片的USB數(shù)據(jù)采集提供了參考方案，也為未來USB3．0接口IP核的開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞USB2．0控制器；IP核；FPGA；驗(yàn)證
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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本文完成了對(duì)MIPS-CPU的指令集確定，流水線與架構(gòu)設(shè)計(jì)，代碼編寫，并且在x86計(jì)算機(jī)上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng)，完成了對(duì)MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真，最終完成FPGA芯片的下載與實(shí)現(xiàn)。 @@ 本文完成了包含34條指令的MIPS-CPU指令集的制定，完成了整個(gè)MIPS-CPU的架構(gòu)設(shè)計(jì)與5級(jí)流水線級(jí)數(shù)的確定。制定了整個(gè)CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式，完成了對(duì)不同模式下的指令的分析，給出了相應(yīng)的取指，譯碼，產(chǎn)生新的程序存儲(chǔ)器尋址地址，執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與寄存器文件回寫的控制信號(hào)，完成取指令模塊，譯碼模塊，執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)回寫等模塊代碼的編寫，從而完成了流水線模塊的代碼設(shè)計(jì)。 @@ 重點(diǎn)分析了由于流水線設(shè)計(jì)而引入的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，分析了在不同流水線階段可能存在的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，對(duì)引起競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的原因進(jìn)行了確定，并通過增加一些電路邏輯來避免競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的發(fā)生，完成了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)檢測(cè)電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫前饋電路模塊的代碼編寫，從而解決了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的問題，使設(shè)計(jì)的5級(jí)流水線得以暢順實(shí)現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，該仿真器用來對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，鏈接與執(zhí)行，生成相應(yīng)匯編語言程序以及向量文件(16進(jìn)制機(jī)器碼)；并且同時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的Modelsim仿真，及Quartus II下載驗(yàn)證的文件。本設(shè)計(jì)利用該仿真系統(tǒng)來評(píng)估設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng)，模擬仿真結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的MIPS-CPU可以實(shí)現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對(duì)今后從事專用RISC-CPU設(shè)計(jì)的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設(shè)計(jì)的MIPS-CPU下載到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片，并且借助ALTERA公司提供的Quartus II軟件進(jìn)行了編譯與驗(yàn)證，對(duì)設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的資源使用，關(guān)鍵路徑上的時(shí)序，布線情況進(jìn)行了分析，最終完成各個(gè)指標(biāo)的檢查，并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明設(shè)計(jì)的MIPS-CPU功能正常，滿足約束，指標(biāo)正確。 @@關(guān)鍵詞 MIPS；流水線；競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)；仿真器；FPGA
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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3D加速引擎是3D圖形加速系統(tǒng)的重要組成部分，以往在軟件平臺(tái)上對(duì)3D引擎的研究，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的渲染模型和渲染算法，但這些復(fù)雜算法與模型在FPGA上綜合實(shí)現(xiàn)具有一定難度，針對(duì)FPGA的3D加速引擎設(shè)計(jì)及其平臺(tái)實(shí)現(xiàn)需要進(jìn)一步研究。 本文在研究3D加速引擎結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的圖像處理平臺(tái)，使用模塊化的思想，利用IP核技術(shù)分析設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了3D加速管道及其他模塊，并進(jìn)行了仿真、驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)。 圖像處理平臺(tái)選用Virtex-Ⅳ FPGA為核心器件，并搭載了Hynix HY5DU573222F-25、AT91FR40162S、XCF32P VO48及其他組件。 為滿足3D加速引擎的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證，設(shè)計(jì)搭建的圖像處理平臺(tái)還實(shí)現(xiàn)了DDR-SDRAM控制器模塊、VGA輸出模塊、總線控制器模塊、命令解釋模塊、指令寄存器模塊及控制寄存器模塊。 3D加速引擎設(shè)計(jì)包含3D加速渲染管道、視角變換管道、基元讀取、頂點(diǎn)FIFO、基元FIFO、寫內(nèi)存等模塊。針對(duì)FPGA的特性，簡(jiǎn)化、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了光照管道、紋理管道、著色管道和Alpha融合管道。 最后使用Modelsim進(jìn)行了仿真測(cè)試和圖像處理平臺(tái)上的驗(yàn)證，其結(jié)果表明3D加速引擎設(shè)計(jì)的大部分功能得到實(shí)現(xiàn)，結(jié)果令人滿意。
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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卷積碼是廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、無線通信等多種通信系統(tǒng)的信道編碼方式。Viterbi算法是卷積碼的最大似然譯碼算法，該算法譯碼性能好、速度快，并且硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，是最佳的卷積碼譯碼算法。隨著可編程邏輯技術(shù)的不斷發(fā)展，使用FPGA實(shí)現(xiàn)Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)方法逐漸成為主流。不同通信系統(tǒng)所選用的卷積碼不同，因此設(shè)計(jì)可重配置的Viterbi譯碼器，使其能夠滿足多種通信系統(tǒng)的應(yīng)用需求，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文設(shè)計(jì)了基于FPGA的高速Viterbi譯碼器。在對(duì)Viterbi譯碼算法深入研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了Viterbi譯碼器核心組成模塊的電路實(shí)現(xiàn)算法。本設(shè)計(jì)中分支度量計(jì)算模塊采用只計(jì)算可能的分支度量值的方法，節(jié)省了資源；加比選模塊使用全并行結(jié)構(gòu)保證處理速度；幸存路徑管理模塊使用3指針偶算法的流水線結(jié)構(gòu)，大大提高了譯碼速度。在Xilinx ISE8.2i環(huán)境下，用VHDL硬件描述語言編寫程序，實(shí)現(xiàn)(2，1，7)卷積碼的Viterbi譯碼器。在(2，1，7)卷積碼譯碼器基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了Viterbi譯碼器的通用性，使其能夠?qū)Σ煌木矸e碼譯碼。譯碼器根據(jù)不同的工作模式，可以對(duì)(2，1，7)、(2，1，9)、(3，1，7)和(3，1，9)四種廣泛運(yùn)用的卷積碼譯碼，并且可以修改譯碼深度等改變譯碼器性能的參數(shù)。 本文用Simulink搭建編譯碼系統(tǒng)的通信鏈路，生成測(cè)試Viterbi譯碼器所需的軟判決輸入。使用ModelSim SE6.0對(duì)各種模式的譯碼器進(jìn)行全面仿真驗(yàn)證，Xilinx ISE8.2i時(shí)序分析報(bào)告表明譯碼器布局布線后最高譯碼速度可達(dá)200MHz。在FPGA和DSP組成的硬件平臺(tái)上進(jìn)一步測(cè)試譯碼器，譯碼器運(yùn)行穩(wěn)定可靠。最后，使用Simulink產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對(duì)本文設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器的譯碼性能進(jìn)行了分析，仿真結(jié)果表明，在同等條件下，本文設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器與Simulink中的Viterbi譯碼器模塊的譯碼性能相當(dāng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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隨著信息時(shí)代的到來，用戶對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號(hào)經(jīng)信道傳輸后，到達(dá)接收端不可避免地會(huì)受到干擾而出現(xiàn)信號(hào)失真。因此需要采用差錯(cuò)控制技術(shù)來檢測(cè)和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯(cuò)誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯(cuò)控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，性能強(qiáng)，不但可以糾正隨機(jī)差錯(cuò)，而且對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)能力也很強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以滿足對(duì)數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計(jì)一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識(shí)，重點(diǎn)介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進(jìn)行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語言實(shí)現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進(jìn)行八倍并行擴(kuò)展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計(jì)了一種便于硬件實(shí)現(xiàn)的脈動(dòng)關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實(shí)現(xiàn)。由于進(jìn)行了超前運(yùn)算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時(shí)延時(shí)更小。 本論文設(shè)計(jì)了C++仿真平臺(tái)，并與HDL代碼結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。Verilog HDL代碼經(jīng)過modelsim仿真驗(yàn)證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進(jìn)行綜合驗(yàn)證以及靜態(tài)時(shí)序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗(yàn)證及測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時(shí)傳輸，達(dá)到性能指標(biāo)要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實(shí)現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)通過無線通信方式，形成的一個(gè)多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的作用是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療護(hù)理、軍事、商業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。 媒體訪問控制（Medium Access Control，MAC）協(xié)議處于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層和路由層之間，用于在傳感器節(jié)點(diǎn)間公平有效地共享通信媒介，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)不同，提高能量效率和可擴(kuò)展性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。 本文主要闡述基于FPGA對(duì)IEEE802．15．4 MAC層功能的實(shí)現(xiàn)。首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)要求以及已有的MAC層協(xié)議，討論了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層的主要要求和功能。然后詳細(xì)介紹和分析了IEEE802．15．4的MAC協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上，通過NS2平臺(tái)對(duì)MAC層協(xié)議進(jìn)行了仿真，研究不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下信道訪問機(jī)制的各個(gè)參數(shù)對(duì)吞吐量，丟包率，傳輸延時(shí)的影響，分析了隱蔽站問題、確認(rèn)幀機(jī)制。 本文對(duì)MAC層中的主要功能，諸如數(shù)據(jù)收發(fā)、幀處理、信道接入方式以及幀檢驗(yàn)等提出了基于FPGA的硬件解決方法。設(shè)計(jì)選用硬件描述語言VerilogHDL，在QuartusⅡ中完成模塊的綜合和布局布線，在QuartusⅡ和Modelsim中進(jìn)行時(shí)序仿真驗(yàn)證，最終下載到自主設(shè)計(jì)Altera公司的Cyclone開發(fā)板中。 對(duì)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證采取的是由里及外的方式，先對(duì)系統(tǒng)主模塊的功能進(jìn)行驗(yàn)證，然后下載到與CC2430開發(fā)板相連接的FPGA中對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。驗(yàn)證流程是功能仿真、時(shí)序仿真和板級(jí)調(diào)試，最終通過測(cè)試，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的功能。測(cè)試結(jié)果表明，該模塊能滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低速率應(yīng)用環(huán)境的需要，具有優(yōu)良的擴(kuò)展性能，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA MAC 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
上傳用戶：竺羽翎2222
直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù)，具有抗干擾、保密性強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)碼分多址通信和高精度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，其中信號(hào)的快速捕獲是擴(kuò)頻體制的關(guān)鍵。擴(kuò)頻系統(tǒng)雖然本身具有抗干擾能力，但在強(qiáng)干擾情況下，系統(tǒng)性能將嚴(yán)重惡化，大大影響捕獲的精度，甚至無法捕獲。因此，在接收機(jī)接收到信號(hào)以后，在捕獲前可以利用自適應(yīng)天線陣進(jìn)行抗干擾濾波，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。同時(shí)，抗干擾濾波可能會(huì)對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)的捕獲帶來一定的影響，對(duì)這個(gè)問題也需要進(jìn)行分析。 本文取材于“GPS空域抗干擾接收機(jī)”研究課題，以該課題為背景，從擴(kuò)頻信號(hào)捕獲的角度出發(fā)，利用仿真數(shù)據(jù)，針對(duì)自適應(yīng)天線陣抗干擾濾波和捕獲進(jìn)行Matlab仿真，研究分析不同的抗干擾濾波方案對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)捕獲產(chǎn)生的影響，確定FPGA設(shè)計(jì)方案，在ISE中將設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)為具體的VHDL程序，并通過Modelsim仿真比對(duì)，為“GPS空域抗干擾接收機(jī)”課題研究中方案的確定提供了技術(shù)支撐。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻信號(hào) 抗干擾
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：diets
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