隨著電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需求的增長(zhǎng)，要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度較高的數(shù)字電子系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)處理能力提出越來(lái)越高的要求。定點(diǎn)運(yùn)算已經(jīng)很難滿足高性能數(shù)字系統(tǒng)的需要，而浮點(diǎn)數(shù)相對(duì)于定點(diǎn)數(shù)，具有表述范圍寬，有效精度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、遙感、機(jī)器人技術(shù)以及涉及指數(shù)運(yùn)算和信號(hào)處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)浮點(diǎn)運(yùn)算的要求主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是速度，即如何快速有效的完成浮點(diǎn)運(yùn)算；二是精度，即浮點(diǎn)運(yùn)算能夠提供多少位的有效數(shù)字。 計(jì)算機(jī)性價(jià)比的提高以及可編程邏輯器件的出現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了變革。FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)讓設(shè)計(jì)師通過(guò)設(shè)計(jì)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能，將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計(jì)工作放在芯片設(shè)計(jì)中進(jìn)行。FPGA可以完成極其復(fù)雜的時(shí)序與組合邏輯電路功能，適用于高速、高密度，如運(yùn)算器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號(hào)處理單元的邏輯設(shè)計(jì)領(lǐng)域。 鑒于FPGA技術(shù)的特點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算的廣泛應(yīng)用，本文基于FPGA將浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)一個(gè)觸摸式浮點(diǎn)計(jì)算器，主要目的是通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開(kāi)方等基本運(yùn)算功能。 (1)給出系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)和各模塊的實(shí)現(xiàn)，包括芯片的選擇、各模塊之間的時(shí)序以及控制、每個(gè)運(yùn)算模塊詳細(xì)的工作原理和算法設(shè)計(jì)流程； (2)通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開(kāi)方等基本運(yùn)算功能； (3)在Xilinx ISE環(huán)境下，對(duì)系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及功能仿真，驗(yàn)證了基于FPGA的浮點(diǎn)運(yùn)算。
標(biāo)簽： FPGA 浮點(diǎn)運(yùn)算器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(xiě)交易、單數(shù)據(jù)段讀/寫(xiě)、突發(fā)模式讀/寫(xiě)、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(yǔ)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(kāi)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(guò)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(xiě)交易、單數(shù)據(jù)段模式讀/寫(xiě)和突發(fā)模式讀/寫(xiě)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(kāi)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(yǔ)言VerilogHDL，在開(kāi)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(xiě)WinXP下的驅(qū)動(dòng)程序，用VC++6.0編寫(xiě)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(kāi)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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作為性能優(yōu)異的糾錯(cuò)編碼，Turbo碼自誕生以來(lái)就一直受到理論界以及工程應(yīng)用界的關(guān)注。TD—SCDMA是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)把Turbo碼是作為前向糾錯(cuò)體制，但Turbo碼的譯碼算法比較復(fù)雜并且需要多次迭代，這造成Turbo碼譯碼延時(shí)大，譯碼速度慢，因此限制了Turbo碼的實(shí)際應(yīng)用。因此有必要研究如何將現(xiàn)有的Turbo碼譯碼算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，加速，使其轉(zhuǎn)化成為適合在硬件上實(shí)現(xiàn)的算法，將實(shí)驗(yàn)室的理論研究成果轉(zhuǎn)化成為硬件產(chǎn)品。 論文主要的研究?jī)?nèi)容有以下兩點(diǎn)： 其一，提出信道自適應(yīng)迭代譯碼方案。在事先設(shè)定最大迭代次數(shù)的情況下，自適應(yīng)Turbo碼譯碼算法能夠根據(jù)信道的變化自動(dòng)調(diào)整迭代次數(shù)。 仿真結(jié)果表明：該自適應(yīng)迭代譯碼方案能夠根據(jù)信道的變化自動(dòng)調(diào)整迭代次數(shù)，在保證譯碼性能基本上沒(méi)有損失的情況下，有效減少譯碼時(shí)間，明顯提高譯碼速度。 其二，根據(jù)得到的信道自適應(yīng)迭代譯碼方案，借助Xilinx公司Spartan3 FPGA硬件平臺(tái)，使用Verilog硬件描述語(yǔ)言，將用C/C++語(yǔ)言寫(xiě)成的信道自適應(yīng)迭代譯碼算法轉(zhuǎn)化成為硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，得到硬件電路，并對(duì)得到的譯碼器硬件電路進(jìn)行測(cè)試。 測(cè)試結(jié)果表明：隨著信道的變化，硬件電路的譯碼速度也隨之自動(dòng)變化，信噪比越高譯碼速度越快，并且硬件譯碼器性能（誤比特率）與實(shí)驗(yàn)仿真基本一致。
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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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(wú)論從物理性能，還是從電氣性能來(lái)看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無(wú)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(lái)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(guò)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(yǔ)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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卷積碼是廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、無(wú)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(yǔ)言編寫(xiě)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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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種，它的出現(xiàn)是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來(lái)獨(dú)立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們更愿意自己設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)．芯片，而且希望ASIC的設(shè)計(jì)周期盡可能短，最好是在實(shí)驗(yàn)室里就能設(shè)計(jì)出合適的ASIC芯片，并且立即投入實(shí)際應(yīng)用之中。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地運(yùn)用于通信領(lǐng)域、消費(fèi)類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個(gè)大模塊之一，它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口，將外部信號(hào)引入FPGA內(nèi)部進(jìn)行邏輯功能的實(shí)現(xiàn)并把結(jié)果輸出給外部電路，并且根據(jù)需要可以進(jìn)行配置來(lái)支持多種不同的接口標(biāo)準(zhǔn)。FPGA允許使用者通過(guò)不同編程來(lái)配置實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，在IO端口中它可以通過(guò)選擇配置方式來(lái)兼容不同信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的I/O緩沖器電路。總體而言，可選的I/O資源的特性包括：IO標(biāo)準(zhǔn)的選擇、輸出驅(qū)動(dòng)能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時(shí)間控制等。 本文是關(guān)于FPGA中多標(biāo)準(zhǔn)兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該課題是成都華微電子系統(tǒng)有限公司FPGA大項(xiàng)目中的一子項(xiàng)，目的為在更新的工藝水平上設(shè)計(jì)出能夠兼容單端標(biāo)準(zhǔn)的I/O電路模塊；同時(shí)針對(duì)以前設(shè)計(jì)的I/O模塊不支持雙端標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，要求新的電路模塊中擴(kuò)展出雙端標(biāo)準(zhǔn)的部分。文中以低壓雙端差分標(biāo)準(zhǔn)(LVDS)為代表構(gòu)建雙端標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，與單端標(biāo)準(zhǔn)比較，LVDS具有很多優(yōu)點(diǎn)： (1)LVDS傳輸?shù)男盘?hào)擺幅小，從而功耗低，一般差分線上電流不超過(guò)4mA，負(fù)載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。 (2)LVDS信號(hào)擺幅小，從而使得該結(jié)構(gòu)可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號(hào)電壓可以從0V到2.4V變化，單端信號(hào)擺幅為400mV，這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內(nèi)變化，也就是說(shuō)LVDS允許收發(fā)兩端地電勢(shì)有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝，輔助Xilinx公司FPGA開(kāi)發(fā)軟件ISE，設(shè)計(jì)完成了可以用于Virtex系列各低端型號(hào)FPGA的IOB結(jié)構(gòu)，它有靈活的可配置性和出色的適應(yīng)能力，能支持大量的I/O標(biāo)準(zhǔn)，其中包括單端標(biāo)準(zhǔn)，也包括雙端標(biāo)準(zhǔn)如LVDS等。它具有適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結(jié)構(gòu)特征，這些特點(diǎn)可以改進(jìn)和簡(jiǎn)化系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)，為最終的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中對(duì)包括20種IO標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的各電器參數(shù)按照用戶手冊(cè)描述進(jìn)行仿真驗(yàn)證，性能參數(shù)已達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)簽： FPGA 標(biāo)準(zhǔn) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬(wàn)門至上千萬(wàn)門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費(fèi)類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本上是國(guó)外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時(shí)鐘分布質(zhì)量變的越來(lái)越重要，時(shí)鐘延遲和時(shí)鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時(shí)鐘延遲，減小時(shí)鐘偏差，主要有利用延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計(jì)和模擬設(shè)計(jì)。雖然用模擬的方法實(shí)現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時(shí)鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時(shí)間、設(shè)計(jì)難易程度以及可復(fù)用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對(duì)全數(shù)字延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)電路進(jìn)行分析研究和設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時(shí)間里，從對(duì)電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計(jì)、晶體管級(jí)電路設(shè)計(jì)和仿真以及最后對(duì)設(shè)計(jì)好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過(guò)比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計(jì)出了符合指標(biāo)要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開(kāi)發(fā)自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文先簡(jiǎn)要介紹FPGA及其時(shí)鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對(duì)比了DLL和PLL兩種時(shí)鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細(xì)論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計(jì)考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計(jì)。最后對(duì)DLL整體電路進(jìn)行整體仿真分析，驗(yàn)證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計(jì)中，用Verilog-XL對(duì)部分電路進(jìn)行數(shù)字仿真，Spectre對(duì)進(jìn)行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計(jì)采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫(kù)建模，設(shè)計(jì)出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動(dòng)時(shí)間為28ps，在輸入100MHz時(shí)鐘時(shí)的功耗為200MW，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的相應(yīng)指標(biāo)。最后完成了輸出電路設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時(shí)鐘分頻等時(shí)鐘頻率合成功能。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 延時(shí)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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軟件無(wú)線電思想的出現(xiàn)帶來(lái)了接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方式的革新。隨著近年來(lái)軟件無(wú)線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無(wú)線電技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)和電子測(cè)量測(cè)試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無(wú)線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項(xiàng)目采用的是中頻數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個(gè)器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號(hào)處理前端。這個(gè)數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來(lái)說(shuō)存在一定的局限性，ISL5216的信號(hào)處理帶寬單通道為1 MHz，4個(gè)通道級(jí)聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗。基于以上兩個(gè)方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項(xiàng)目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實(shí)現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu)，對(duì)完成各級(jí)數(shù)字信號(hào)處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹；然后介紹了當(dāng)前主流FPGA的數(shù)字信號(hào)處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細(xì)描述了數(shù)控振蕩器NCO、復(fù)數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級(jí)CIC濾波器、5級(jí)HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊的不同實(shí)現(xiàn)方式作了對(duì)比和仿真測(cè)試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計(jì)DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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SATA接口是新一代的硬盤串行接口標(biāo)準(zhǔn)，和以往的并行硬盤接口比較它具有支持熱插拔、傳輸速率快、執(zhí)行效率高的明顯優(yōu)勢(shì)。SATA2．0是SATA的第二代標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定在數(shù)據(jù)線上使用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)，速率可達(dá)3Gb/s。另外，SATA2．0還具有支持NCQ（本地命令隊(duì)列）、端口復(fù)用器、交錯(cuò)啟動(dòng)等一系列技術(shù)特征。正是由于以上的種種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，SATA硬盤業(yè)已被廣泛的使用于各種企業(yè)級(jí)和個(gè)人用戶。 硬盤作為主要的信息載體之一，其信息安全問(wèn)題尤其引起人們的關(guān)注。由于在加密時(shí)需要實(shí)時(shí)處理大量的數(shù)據(jù)，所以對(duì)硬盤數(shù)據(jù)的加密主要使用帶有密鑰的硬件加密的方式。因此將硬盤加密和SATA接口結(jié)合起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，完成基于SATA2．0接口的加解密芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的使用價(jià)值和研究?jī)r(jià)值。 本論文首先介紹了SATA2．0的總線協(xié)議，其協(xié)議體系結(jié)構(gòu)包括物理層、鏈路層、傳輸層和命令層，并對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中各個(gè)層次中涉及的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了闡述。其次，本論文對(duì)ATA協(xié)議和命令進(jìn)行了詳細(xì)的解釋和分析，并針對(duì)設(shè)計(jì)中涉及的命令和對(duì)其做出的修改進(jìn)行了說(shuō)明。接著，本論文對(duì)SATA2．0加解密控制芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了講解，包括硬件平臺(tái)搭建和器件選型、模塊和功能劃分、系統(tǒng)工作原理等，剖析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問(wèn)題并給出解決問(wèn)題的方法。然后，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通路的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳盡的闡述，并給出各個(gè)模塊的驗(yàn)證結(jié)果。最后，本文簡(jiǎn)要的介紹了驗(yàn)證平臺(tái)搭建和測(cè)試環(huán)境、測(cè)試方法等問(wèn)題，并分析測(cè)試結(jié)果。 本SATA2．0硬盤加解密接口電路在Xilinx公司的Virtex5 XC5VLX50T FPGA上進(jìn)行測(cè)試，目前工作正常，性能良好，已經(jīng)達(dá)到項(xiàng)目性能指標(biāo)要求。本論文在SATA加解密控制芯片設(shè)計(jì)與實(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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隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)的日益發(fā)展，測(cè)量?jī)x器和計(jì)算機(jī)的關(guān)系日益密切。計(jì)算機(jī)的很多成果很快就應(yīng)用到測(cè)量和儀器領(lǐng)域，與計(jì)算機(jī)相結(jié)合已經(jīng)成為測(cè)量?jī)x器和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。高度集成的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是超大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，由于FPGA器件具備集成度高、體積小、可以利用基于計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用編寫(xiě)軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)專門硬件的功能等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性。 本文研究基于網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。論文完成了以FPGA結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)硬件平臺(tái)，uClinux為核心的系統(tǒng)的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，進(jìn)行信號(hào)的采集和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的功能。 論文從軟硬件兩方面入手，闡述了基于FPGA器件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以及基于uClinux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 硬件方面，F(xiàn)PGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片，用verilog HDL硬件描述語(yǔ)言在Xilinx公司提供的ISE輔助設(shè)計(jì)軟件中實(shí)現(xiàn)FPGA編程。將微處理器MicroBlaze、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器等數(shù)字邏輯電路通過(guò)CoreConnect技術(shù)用OPB總線集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)（SOPC）。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級(jí)，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。 軟件方面，為了更好更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，移植了uClinux到MicroBlaze軟處理器上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)上的ADC設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序。并通過(guò)修訂內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了利用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)采集程序獲得的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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