本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實現(xiàn)為目標，對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實現(xiàn)進行了深入的研究。 首先，在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進行了介紹，確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法，結(jié)合CCSDS標準，在實現(xiàn)編碼器時，針對標準中給定的幀長、碼率與交織算法，以及偽隨機序列模塊與幀同步模塊，提出了相應(yīng)解決方案；而在相應(yīng)的譯碼器設(shè)計中，采用了FPGA設(shè)計中“自上而下”的設(shè)計方法，權(quán)衡硬件實現(xiàn)復(fù)雜度與處理時延等因素，優(yōu)先考慮面積因素，提高元件的重復(fù)利用率和降低電路復(fù)雜度，來實現(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統(tǒng)分割成不同的功能模塊，分別闡述了實現(xiàn)過程。 然后，基于Verilog HDL 設(shè)計出12位固點數(shù)據(jù)的Turbo編譯碼器以及仿真驗證平臺，與用Matlab語言設(shè)計的相同指標的浮點數(shù)據(jù)譯碼器進行性能比較，得到該設(shè)計的功能驗證。 最后，研究了Tuxbo碼譯碼器幾項最新技術(shù)，如滑動窗譯碼，歸一化處理，停止迭代技術(shù)結(jié)合流水線電路設(shè)計，將改進后的譯碼器與先前設(shè)計的譯碼器分別在ISE開發(fā)環(huán)境中針對目標器件xilinx Virtex-Ⅱ500進行電路綜合，證實了這些改進技術(shù)能有效地提高譯碼器的吞吐量，減少譯碼時延和存儲器面積從而降低功耗。
上傳時間： 2013-04-24
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本文應(yīng)用EDA技術(shù)，基于FPGA器件設(shè)計與實現(xiàn)UART，并采用CRC校驗。主要工作如下： 1、在異步串行通信電路部分完全用FPGA來實現(xiàn)。選用Xilinx公司的SpartanⅢ系列的XC3S1000來實現(xiàn)異步串行通信的接收、發(fā)送和接口控制功能，利用FPGA集成度比較高，具有在線可編程能力，在其完成各種功能的同時，完全可以將串行通信接口構(gòu)建其中，可根據(jù)實際需求分配資源。 2、利用VerilogHDL語言非常容易掌握，功能比VHDL更強大的特點，可以在設(shè)計時不斷修改程序，來適用不同規(guī)模的應(yīng)用，而且采用Verilog輸入法與工藝性無關(guān)，利用系統(tǒng)設(shè)計時對芯片的要求，施加不同的約束條件，即可設(shè)計出實際電路。 3、利用ModelSim仿真工具對程序進行功能仿真和時序仿真，以驗證設(shè)計是否能獲得所期望的功能，確定設(shè)計程序配置到邏輯芯片之后是否可以運行，以及程序在目標器件中的時序關(guān)系。 4、為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，采用循環(huán)冗余校驗CRC(CyclicRedundancyCheck)，該編碼簡單，誤判概率低，為了減少硬件成本，降低硬件設(shè)計的復(fù)雜度，本設(shè)計通過CRC算法軟件實現(xiàn)。 實驗結(jié)果表明，基于EDA技術(shù)的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA集成度高，結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計方法多樣，開發(fā)周期短，調(diào)試方便，修改容易，采用FPGA較好地實現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的通信功能，并對數(shù)據(jù)作了一定的處理，本設(shè)計中為CRC校驗。另外，可以利用FPGA的在線可編程特性，對本設(shè)計電路進行功能擴展，以滿足更高的要求。
標簽： FPGA CRC 串行 通信實現(xiàn)
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字存儲示波器（DSO）上世紀八十年代開始出現(xiàn)，由于當時它的帶寬和分辨率較低，實時性較差，沒有具備模擬示波器的某些特點，因此并沒有受到人們的重視。隨著數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路及微處理器技術(shù)的發(fā)展，尤其是高速模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器及半導(dǎo)體存儲器（RAM）的發(fā)展，數(shù)字存儲示波器的采樣速率和實時性能得到了很大的提高，在工程測量中，越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達1GHz，分辨率為8Bits，實時帶寬為200MHz數(shù)字存儲示波器的研制。通過對具體功能和技術(shù)指標的分析，提出了FPGA＋ARM架構(gòu)的技術(shù)方案。然后，本文分模塊詳細敘述了整機系統(tǒng)中部分模塊，包括前端高速A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA的硬件模塊設(shè)計，數(shù)據(jù)處理模塊軟件的設(shè)計，以及DSO的GPIB擴展接口邏輯模塊的設(shè)計。 本文在分析了傳統(tǒng)DSO架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了本系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)方案。在高速A/D選擇上，國家半導(dǎo)體公司2005年推出的雙通道采樣速率達500MHz高速A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC08D500，利用其雙邊沿采樣模式（DES）實現(xiàn)對單通道1GHz的采樣速率，并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數(shù)據(jù)緩沖單元和存儲單元，提高了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性。其中，F(xiàn)PGA緩沖單元完成對不同時基情況下多通道數(shù)據(jù)的抽取，處理單元完成對數(shù)據(jù)正弦內(nèi)插的計算，而DSO中其余數(shù)據(jù)處理功能包括數(shù)字濾波和FFT設(shè)計在后端的ARM內(nèi)完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內(nèi)集成，不僅充分利用了FPGA內(nèi)豐富的邏輯資源，而且降低了整機成本，也減少了電路規(guī)模。 最后，利用ChipscopePro工具對采樣系統(tǒng)進行調(diào)試，并分析了數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數(shù)據(jù)。
標簽： FPGA 高速實時數(shù) 字存儲 示波器
上傳時間： 2013-07-07
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隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關(guān)鍵的技術(shù)科學(xué)。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫(yī)學(xué)、軍事、信息安全等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖像處理特別是高分辨率圖像實時處理的實現(xiàn)技術(shù)對相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠意義。另外，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計進程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： (1)結(jié)合某工程的具體需求，設(shè)計了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語言實現(xiàn)了JPEG-LS標準中的基本算法，為課題組成員進行算法改進提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設(shè)計并實現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問片外存儲器。 (4)構(gòu)建了圖像壓縮系統(tǒng)的測試平臺，對實現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進行了軟件仿真測試和硬件測試，驗證了其功能的正確性。
標簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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軟件無線電技術(shù)自20世紀90年代提出以后，在許多通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文研究了一種軟件無線電數(shù)字通信系統(tǒng)方案的設(shè)計，并著重研究了其中中頻處理單元的設(shè)計和實現(xiàn)。針對實際應(yīng)用，本文提出了一個基于FPGA和DSP的軟件無線電中頻/基帶數(shù)字化處理系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)的特點是所有的中頻信號處理算法全部由軟件實現(xiàn)，它主要包括高速A/D、超大規(guī)模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存儲器等，其中超大規(guī)模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系統(tǒng)的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416，F(xiàn)PGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676，既兼顧速度和靈活性，又具有較強的通用性。 本文根據(jù)“基于FPGA的中頻數(shù)字化處理平臺的建立及若干關(guān)鍵算法的實現(xiàn)”研究課題，主要完成了軟件無線電通信系統(tǒng)中頻數(shù)字化若干關(guān)鍵算法實現(xiàn)的任務(wù)，具體包括通用數(shù)字中頻板的設(shè)計、中頻板上FPGA和DSP、D/A的接口設(shè)計、各種數(shù)字通信關(guān)鍵技術(shù)（數(shù)字上/下變頻、調(diào)制解調(diào)、信道編譯碼、交織解交織等）的FPGA實現(xiàn)。本文研究的系統(tǒng)分別在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等軟件中進行了仿真和驗證，并已交付使用。結(jié)果表明，本文提出的方案正確可行，達到了預(yù)定要求。本文的工作對其它軟件無線電系統(tǒng)的實現(xiàn)也具有較大的參考價值。
標簽： FPGA 中頻數(shù)字化 關(guān)鍵算法
上傳時間： 2013-04-24
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在船舶交管系統(tǒng)中，雷達信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實時性很高，大約要在一個距離單元的時間(0.05-0.1us)內(nèi)完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復(fù)雜，這類處理過程又要求快速，圖像顯示系統(tǒng)要求及時的把接收到的雷達方位數(shù)據(jù)從極坐標轉(zhuǎn)換成直角坐標。在軟件上實現(xiàn)這些算法雖然精度可以達到，但是實時性問題不能滿足。因此這類問題多采用高速專用數(shù)字設(shè)備來實現(xiàn)。FPGA在數(shù)字信號處理領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景，以其優(yōu)良的性能在數(shù)字信號處理中發(fā)揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實現(xiàn)一些函數(shù)和運算。針對以上幾點，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來實現(xiàn)雷達信號處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來實現(xiàn)正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數(shù)和對數(shù)等基本函數(shù)和運算，把他們設(shè)計成為可重用的IP core，這樣可以滿足實時性和精度的問題。從而在將來的算法研究中方便的調(diào)用，這樣在算法研究中可以節(jié)約大量的時間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達信號處理和圖像顯示，本次課題設(shè)計主要做了如下工作： 1．對CORDIC算法進行分析和研究，以及它在雷達信號處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語言在Xilinx公司軟件ISE的環(huán)境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對實驗結(jié)果進行精度和速度分析。 4．對雷達信號處理和圖像顯示的相關(guān)算法進行分析和研究。 5．從實例分析IP core的特點，對算法研究的影響和IP core在雷達信號處理和圖像顯示中的應(yīng)用。 最終在實踐環(huán)節(jié)，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實現(xiàn)可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實現(xiàn)一些基本函數(shù)和運算，在雷達信號處理與圖像顯示中起到很大的作用。
上傳時間： 2013-07-16
上傳用戶：steele
研制發(fā)射微小衛(wèi)星，是我國利用空間技術(shù)服務(wù)經(jīng)濟建設(shè)、造福人類的重要途徑。現(xiàn)代微小衛(wèi)星在短短20年里能取得長足的發(fā)展，主要取決于微小衛(wèi)星自身的一系列特點：重量輕，體積小，成本低，性能高，安全可靠，發(fā)射方便、快捷靈活等。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于傳輸信道的多徑和各種噪聲的影響，信號在接收端會引起差錯，通過信道編碼環(huán)節(jié)，可對這些不可避免的差錯進行檢測和糾正。 在微小衛(wèi)星通信鏈路中，信道編碼器的任務(wù)是差錯控制。本文采用符合空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會CCSDS標準的鏈接碼進行信道編碼，即內(nèi)碼為（2，1，6）的卷積碼，外碼為（255，223）的RS碼，中間進行交織操作。其中，里德-索羅蒙碼(簡稱RS碼)是一種重要的非二進制BCH碼，是分組碼中糾錯能力最強的糾錯碼，一次可以糾正多個突發(fā)錯誤，廣泛地用于空間通信中。 本文針對南京航空航天大學(xué)自行研制的微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求，在用SystemView和C語言仿真的基礎(chǔ)上，用硬件描述語言Verilog設(shè)計了RS（255，223）編碼器和譯碼器，使用Modelsim軟件進行了功能仿真，并通過Xilinx公司的軟件ISE對設(shè)計進行綜合、布局布線，最后生成可下載的比特流文件下載到Xilinx公司的型號為XC3S2000的FPGA芯片中，完成了電路的設(shè)計并實現(xiàn)了編碼譯碼的功能，表明本文設(shè)計的信道編解碼器的正確性和實用性，滿足了微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求。
上傳時間： 2013-08-01
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在數(shù)字化、信息化的時代，數(shù)字集成電路應(yīng)用得非常廣泛。隨著微電子技術(shù)和工藝的發(fā)展，數(shù)字集成電路從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路(VLSIC)逐步發(fā)展到今天的專用集成電路(ASIC)。但是ASIC因其設(shè)計周期長，改版投資大，靈活性差等缺陷制約著它的應(yīng)用范圍。可編程邏輯器件的出現(xiàn)彌補了ASIC的缺陷，使得設(shè)計的系統(tǒng)變得更加靈活，設(shè)計的電路體積更加小型化，重量更加輕型化，設(shè)計的成本更低，系統(tǒng)的功耗也更小了。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPID等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。 本論文撰寫的是用FPGA來實現(xiàn)無人小飛機系統(tǒng)中基帶信號的處理過程。整個信號處理過程全部采用VHDL硬件描述語言來設(shè)計，并用Modelsim仿真系統(tǒng)功能進行調(diào)試，最后使用了Xilinx 公司可編程的FPGA芯片XC2S100完成，滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。 本文首先研究和討論了無線通信系統(tǒng)中基帶信號處理的總體結(jié)構(gòu)，接著詳細闡述了各個模塊的設(shè)計原理和方法，以及FPGA結(jié)果分析，最后就關(guān)鍵技術(shù)和難點作了詳細的分析和研究。本文的最大特色是整個系統(tǒng)全部采用FPGA的方法來設(shè)計實現(xiàn)，修改靈活，體積小，功耗小。本系統(tǒng)的設(shè)計包括了數(shù)字鎖相環(huán)、糾錯編解碼、碼組交織、擾碼加入、巴克碼插入、幀同步識別、DPSK調(diào)制解調(diào)及選擇了整體的時序，所有的組成部分都經(jīng)過了反復(fù)地修改和調(diào)試，取得了良好的數(shù)據(jù)處理效果，其關(guān)鍵之處與難點都得到了妥善地解決。本文分別在發(fā)射部分(編碼加調(diào)制)和接收部分(解調(diào)加解碼)相獨立和相聯(lián)系的情況下，獲得了仿真與實測結(jié)果。
標簽： FPGA 無線通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-05
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FPGA是一種可通過用戶編程來實現(xiàn)各種數(shù)字電路的集成電路器件。用FPGA設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)有設(shè)計靈活、低成本，低風(fēng)險、面市時間短等好處。本課題在結(jié)合國際上FPGA器件方面的各種研究成果基礎(chǔ)上，對FPGA器件結(jié)構(gòu)進行了深入的探討，重點對FPGA的互連結(jié)構(gòu)進行了分析與優(yōu)化。FPGA器件速度和面積上相對于ASIC電路的不足很大程度上是由可編程布線結(jié)構(gòu)造成的，F(xiàn)PGA一般用大量的可編程傳輸管開關(guān)和通用互連線段實現(xiàn)門器件的連接，而全定制電路中僅用簡單的金屬線實現(xiàn)，傳輸管開關(guān)帶來很大的電阻和電容參數(shù)，因而速度要慢于后者。這也說明，通過優(yōu)化可編程連接方式和布線結(jié)構(gòu)，可大大改善電路的性能。本文研究了基于SRAM編程技術(shù)的FPGA器件中邏輯模塊、互連資源等對FPGA性能和面積的影響。論文中在介紹FPGA器件的體系構(gòu)架后，首先對開關(guān)矩陣進行了研究，結(jié)合Wilton開關(guān)矩陣和Disioint開關(guān)矩陣的特點，得到一個連接更加靈活的開關(guān)矩陣，提高了FPGA器件的可布線性，接著本課題中又對通用互連線長度、通用互連線間的連接方式和布線通道的寬度等進行了探討，并針對本課題中的FPGA器件，得出了一套適合于中小規(guī)模邏輯器件的通用互連資源結(jié)構(gòu)，仿真顯示新的互連方案有較好的速度和面積性能，在互連資源的面積和性能上達到一個很好的折中。 接下來課題中對FPGA電路的可編程邏輯資源進行了研究，得到了一種邏輯規(guī)模適中的粗粒度邏輯塊簇，該邏輯塊簇采用類似Xilinx 公司的FPGA產(chǎn)品的LUT加觸發(fā)器結(jié)構(gòu)，使邏輯塊簇內(nèi)部基本邏輯單元的聯(lián)系更加緊密，提高了邏輯資源的功能和利用率。隨后我們還研究了IO模塊數(shù)目的確定和分布式SRAM結(jié)構(gòu)中編程電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并簡單介紹了SRAM單元的晶體管級設(shè)計原理。最后，在對FPGA構(gòu)架研究基礎(chǔ)上，完成了一款FPGA電路的設(shè)計并設(shè)計了相應(yīng)的電路測試方案，該課題結(jié)合CETC58研究所的一個重要項目進行，目前已成功通過CSMC0.6μm 2P2M工藝成功流片，測試結(jié)果顯示其完全達到了預(yù)期的性能。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：6546544
本論文來自于863項目基于光互連自組織內(nèi)存服務(wù)體系(簡稱MemoryBox)。本文主要研究Memory Box系統(tǒng)中基于可重配置計算架構(gòu)，軟硬件攜同設(shè)計方法，在XILINX VIRTEX 2 Pro FPGA上設(shè)計實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)是Memory Box工作的平臺，所以硬件應(yīng)具有良好的擴展性、靈活性，軟件應(yīng)具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。在硬件平臺選型時，我們選擇的是基于高性能Xilinx VIRTEX2 Pro的自制開發(fā)板。嵌入式系統(tǒng)軟硬件開發(fā)平臺選用的是Xilinx EDK、ISE。內(nèi)核移植所用的交叉開發(fā)工具鏈為powerpc-405-linux-gnu。該交叉開發(fā)工具鏈工作在Red Hat Enterprise LINUX．AS 4平臺下。 本論文主要包括三部分工作：首先是硬件設(shè)計，其核心是EDK和ISE設(shè)計的SOPC工程；然后是嵌入式LINUX內(nèi)核移植與調(diào)試；最后完成存儲管理軟件的設(shè)計。完全用硬件實現(xiàn)系統(tǒng)要求的各種存儲管理功能極其困難。而通過移植內(nèi)核，存儲管理軟件以運行在Linux內(nèi)核上的應(yīng)用軟件的形式實現(xiàn)了其功能。存儲管理軟件要解決共享沖突，負載均衡，遠程內(nèi)存與本地內(nèi)存的地址一致性以及對海量內(nèi)存陣列的重新編址等問題，設(shè)計出較完善的Memory Box的存儲管理模型。
標簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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