CH452是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH452 内置时钟振荡电路,可以动态驱动8 位数 码管或者64 位LED,具有BCD 译码、闪烁、移位、段位寻址、光柱译码等功能;同时还可以进行64 键的键盘扫描;CH452 通过可以级联的4线串行接口或者2 线串行接口与单片机等交换数据;并且可 以对单片机提供上电复位信号。
上传时间: 2013-06-08
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软件无线电思想的出现带来了接收机实现方式的革新。随着近年来软件无线电理论和应用趋于成熟与完善,软件无线电技术已经被越来越广泛地应用于无线通信系统和电子测量测试仪器中。数字下变频技术作为软件无线电的核心技术之一,在频谱分析仪中也得到了越来越普遍的应用。 本人参与的手持式频谱分析仪项目采用的是中频数字化实现方式,可满足轻巧,可重配置和低功耗的需求。数字化中频的关键部件数字下变频器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216,这个器件和高性能FPGA共同组成手持频谱仪的数字信号处理前端。这个数字前端就手持频谱分析仪来说存在一定的局限性,ISL5216的信号处理带宽单通道为1 MHz,4个通道级联为3MHz,未能满足谱仪分析带宽日益增加的需求;系统集成度不高,ISL5216的功能要是集成到FPGA,可进一步提高系统集成度,降低物料成本和系统功耗。基于以上两个方面的考虑,现正以手持频谱分析仪项目为依托,基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA实现高速高处理带宽的DDC。 本论文首先描述了数字下变频基本理论和结构,对完成各级数字信号处理所涉及的数字正交变换、CORDIC算法、CIC、HB、多相滤波等关键算法做了适当介绍;然后介绍了当前主流FPGA的数字信号处理特性和其内部的DSP资源。接着详细描述了数控振荡器NCO、复数数字混频器MIXER、5级CIC滤波器、5级HB滤波器和255阶可编程FIR的设计和实现,并对各个模块的不同实现方式作了对比和仿真测试数据作了分析。最后介绍了所设计DDC在手持频谱分析仪中的主要应用。
上传时间: 2013-04-24
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作为电子类专业学生,实验是提高学生对所学知识的印象以及发现问题和解决问题的能力,增加学生动手能力的必须环节。本设计的目的就是开发一套满足学生实验需求的信号源,基于此目的本信号源并不需要突出的性能,但经济上要求低成本,同时要求操作简单,能够输出多种波形,并且利于学生在此平台上认识信号源原理,同时方便在此平台上进行拓展开发。 设计中运用虚拟仪器技术将计算机屏幕作为仪器面板,采用EPP接口,同时在FPGA上开发控制电路,为后续开发留下了空间,同时节省了成本。本设计采用地址线16位,数据线12位的静态RAM作为信号源的波形存储器,后端采用两种滤波类型对需要滤波的信号进行滤波。启动信号时软件需要先将波形数据预存在存储器中便于调用,最后得到的结果基本满足教学实验的需求。 本文结构上首先介绍了直接采用DDS芯片制作信号源的利弊,及作者采用这种设计的初衷,然后介绍了信号源的整体结构,总体模块。以下章节首先介绍FPGA内部设计,包括总体结构和几大部分模块,包括:时钟产生电路,相位累加器,数据输入控制电路,滤波器控制电路,信号源启动控制电路。 然后介绍了其他模块的设计,包括存储器选择,幅度控制电路的设计以及滤波器电路的设计,本设计的幅度控制采用两级DA级联,以及后端电阻分压网络调节的方式进行设计,提高了幅度调节的范围。对于滤波器的设计,依据不同的信号频率,分成了4个部分,对于500K以下的信号采用的是二阶巴特沃斯有源低通滤波,对于500K以上至5M以下信号采用的五阶RC低通滤波器。 在软件设计部分,分成两个部分,对于底层驱动程序采用以Labwindows/CVI为平台进行开发,利用其编译和执行速度快,并且和LabVIEW能够很好连接的特性。对于上层控制软件,采用以LabVIEW为平台进行开发,充分利用其图化设计,易于扩展。 论文最后对所做工作进行了总结,提出了进一步改进的方向。
上传时间: 2013-04-24
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现代数字信号处理对实时性提出了很高的要求,当最快的数字信号处理器(DSP)仍无法达到速度要求时,唯一的选择是增加处理器的数目,或采用客户定制的门阵列产品。随着可编程逻辑器件技术的发展,具有强大并行处理能力的现场可编程门阵列(FPGA)在成本、性能、体积等方面都显示出了优势。本文以此为背景,研究了基于FPGA的快速傅立叶变换、数字滤波、相关运算等数字信号处理算法的高效实现。 首先,针对图像声纳实时性的要求和FPGA片内资源的限制,设计了级联和并行递归两种结构的FFT处理器。文中详细讨论了利用流水线技术和并行处理技术提高FFT处理器运算速度的方法,并针对蝶形运算的特点提出了一些优化和改进措施。 其次,分析了具有相同结构的数字滤波和相关运算的特点,采用了有乘法器和无乘法器两种结构实现乘累加(MAC)运算。无乘法器结构采用分布式算法(DA),将乘法运算转化为FPGA易于实现的查表和移位累加操作,显著提高了运算效率。此外,还对相关运算的时域多MAC方法及频域FFT方法进行了研究。 最后,完成了图像声纳预处理模块。在一片EP2S60上实现了对160路信号的接收、滤波、正交变换以及发送等处理。实验表明,本论文所有算法均达到了设计要求。
上传时间: 2013-06-09
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随着敌对人为干扰的日益增多和电磁环境的日益恶劣,抗干扰逐渐成为卫星导航接收机的必备能力之一。传统的单天线多延迟系统仅从时域抗干扰,抑制干扰能力有限。利用阵列天线,增加空域自由度,通过空域—时域级联或空时联合处理能够显著增强导航信号接收机的抗干扰性能。多个天线以不同的方式放置,即不同的阵形,会使得导航接收机具有不同的空域抗干扰性能。针对多种阵形对空域抗干扰性能的影响差异,开展了基于L阵、十字阵、均匀圆阵和带圆心圆阵的自适应抗干扰性能研究,分析了导致差异的原因,通过对比仿真,发现带圆心的圆阵具有所选阵形中最优的输出信干噪比,进一步推广到空时自适应抗干扰,也具有同样的结论。结合工程实现,基于FPGA完成空时抗干扰硬件模块设计,用Matlab产生的量化数据作为激励,对硬件模块的输出结果进行分析,与非自适应空时波束形成结果相比,实验验证了模块的有效性;与Matlab仿真处理的结果相比,验证了模块的正确性。多种阵形自适应抗干扰性能差异的研究对于一定孔径和阵元个数条件下的阵列布阵具有一定的参考价值,空时抗干扰硬件模块是抗干扰系统的核心,所做工作对工程实现具有一定的借鉴意义。
上传时间: 2013-05-28
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自香农先生于1948年开创信息论以来,经过将近60年的发展,信道编码技术已经成为通信领域的一个重要分支,各种编码技术层出不穷。目前广泛研究的低密度奇偶校验(LDCP)码是由R.G.Gallager先生提出的一种具有逼近香农限性能的优秀纠错码,并已在数字电视、无线通信、磁盘存储等领域得到大量应用。 目前数字电视已经成为最热门的话题之一,用手机看北京奥运,已经成为每一个中国人的梦想。最近两年我国颁布了两部与数字电视有关的通信标准,分别是数字电视地面传输标准(DMB-TH)和移动多媒体(CMMB)即俗称的手机电视标准。数字电视正与每个人走得越来越近,我国预期在2015年全面实现数字电视并停止模拟电视的播出。作为数字电视标准的核心技术之一的前向纠错码技术已经成为众多科研单位的研究热点,相应的编解码芯片更成为重中之重。在DMB-TH标准中用到了LDPC码和BCH码的级联编码方式,在CMMB标准中用到了LDPC码和RS码的级联编码方式,在DVB-S2标准中用到了LDPC码和BCH码的级联编码方式。 本论文以目前最重要的三个与数字电视相关的标准:数字电视地面传输标准(DMB-TH)、手机电视标准(CMMB)以及数字卫星电视广播标准(DVB-S2)为切入点,深入研究它们的编码方式,设计了这三个标准中的LDPC码编码器,并在FPGA上实现了前两个标准的编码芯片,实现了DMB-TH标准中0.4、0.6以及0.8三种码率的复用。在研究CMMB标准中编码器设计时,提出一种改进的LU分解算法,该分解方式适合任意的H矩阵,具有一定的广泛性。测试结果表明,芯片逻辑功能完全正确,速度和资源消耗均达到了标准的要求,具有一定的商用价值。
上传时间: 2013-07-07
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随着3G网络建设的展开,移动用户数量逐渐增加,用户和运营商对网络的质量和覆盖要求也越来越高。而在实际工作中,基站成本在网络投资中占有很大比例,并且基站选址是建网的主要难题之一。同基站相比,直放站以其性价比高、建设周期短等优点在我国移动网络上有着大量的应用。目前,直放站已成为提高运营商网络质量、解决网络盲区或弱区问题、增强网络覆盖的主要手段之一。但由于传统的模拟直放站受周边环境因素影响较大、抗干扰能力较差、传输距离受限、功放效率低,同时设备间没有统一的协议规范,无法满足系统厂商与直放站厂商的兼容,所以移动通信市场迫切需要通过数字化来解决这些问题。 本文正是以设计新型数字化直放站为目标,以实现数字中频系统为研究重心,围绕数字中频的相关技术而展开研究。 文章介绍了数字直放站的研究背景和国内外的研究现状,阐述了数字直放站系统的设计思想及总体实现框图,并对数字直放站数字中频部分进行了详细的模块划分。针对其中的数字上下变频模块设计所涉及到的相关技术作详细介绍,涉及到的理论主要有信号采样理论、整数倍内插和抽取理论等,在理论基础上阐述了一些具体模块的高效实现方案,最终利用FPGA实现了数字变频模块的设计。 在数字直放站系统中,降低峰均比是提高功放工作效率的关键技术之一。本文首先概述了降低峰均比的三类算法,然后针对目前常用的几种算法进行了仿真分析,最后在综合考虑降低峰均比效果与实现复杂度的基础上,提出了改进的二次限幅算法。通过仿真验证算法的有效性后,针对其中的噪声整形滤波器提出了“先分解,再合成”的架构实现方式,并指出其中间级窄带滤波器采用内插级联的方式实现,最后整个算法在FPGA上实现。 在软件无线电思想的指导下,本文利用系统级的设计方法完成了WCDMA数字直放站中频系统设计。遵照3GPP等相关标准,完成了系统的仿真测试和实物测试。最后得出结论:该系统实现了WCDMA数字直放站数字中频的基本功能,并可保证在现有硬件不变的基础上实现不同载波间平滑过渡、不同制式间轻松升级。
上传时间: 2013-07-07
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人脸识别技术继指纹识别、虹膜识别以及声音识别等生物识别技术之后,以其独特的方便、经济及准确性而越来越受到世人的瞩目。作为人脸识别系统的重要环节—人脸检测,随着研究的深入和应用的扩大,在视频会议、图像检索、出入口控制以及智能人机交互等领域有着重要的应用前景,发展速度异常迅猛。 FPGA的制造技术不断发展,它的功能、应用和可靠性逐渐增加,在各个行业也显现出自身的优势。FPGA允许用户根据自己的需要来建立自己的模块,为用户的升级和改进留下广阔的空间。并且速度更高,密度也更大,其设计方法的灵活性降低了整个系统的开发成本,FPGA 设计成为电子自动化设计行业不可缺少的方法。 本文从人脸检测算法入手,总结基于FPGA上的嵌入式系统设计方法,使用IBM的Coreconnect挂接自定义模块技术。经过训练分类器、定点化、以及硬件加速等方法后,能够使人脸检测系统在基于Xilinx的Virtex II Pro开发板上平台上,达到实时的检测效果。本文工作和成果可以具体描述如下: 1. 算法分析:对于人脸检测算法,首先确保的是检测率的准确性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一种基于Adaboost算法的人脸检测方法。算法中较多的是积分图的特征值计算,这便于进一步的硬件设计。同时对检测算法进行耗时分析确定运行速度的瓶颈。 2. 软硬件功能划分:这一步考虑市场可以提供的资源状况,又要考虑系统成本、开发时间等诸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro开发板,在上面有可以供利用的Power PC处理器、可扩展的存储器、I/O接口、总线及数据通道等,通过分析可以对算法进行细致的划分,实现需要加速的模块。 3. 定点化:在Adaboost算法中,需要进行大量的浮点计算。这里采用的方法是直接对数据位进行操作它提取指数和尾数,然后对尾数执行移位操作。 4. 改进检测用的级联分类器的训练,提出可以迅速提高分类能力、特征数量大大减小的一种训练方法。 5. 最后对系统的整体进行了验证。实验表明,在视频输入输出接入的同时,人脸检测能够达到17fps的检测速度,并且获得了很好的检测率以及较低的误检率。
上传时间: 2013-07-01
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软件无线电(SDR,Software Defined Radio)由于具备传统无线电技术无可比拟的优越性,已成为业界公认的现代无线电通信技术的发展方向。理想的软件无线电系统强调体系结构的开放性和可编程性,减少灵活性著的硬件电路,把数字化处理(ADC和DAC)尽可能靠近天线,通过软件的更新改变硬件的配置、结构和功能。目前,直接对射频(RF)进行采样的技术尚未实现普及的产品化,而用数字变频器在中频进行数字化是普遍采用的方法,其主要思想是,数字混频器用离散化的单频本振信号与输入采样信号在乘法器中相乘,再经插值或抽取滤波,其结果是,输入信号频谱搬移到所需频带,数据速率也相应改变,以供后续模块做进一步处理。数字变频器在发射设备和接收设备中分别称为数字上变频器(DUC,Digital Upper Converter)和数字下变频器(DDC,Digital Down Converter),它们是软件无线电通信设备的关键部什。大规模可编程逻辑器件的应用为现代通信系统的设计带来极大的灵活性。基于FPGA的数字变频器设计是深受广大设计人员欢迎的设计手段。本文的重点研究是数字下变频器(DDC),然而将它与数字上变频器(DUC)完全割裂后进行研究显然是不妥的,因此,本文对数字上变频器也作适当介绍。 第一章简要阐述了软件无线电及数字下变频的基本概念,介绍了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介绍了数控振荡器(NCO),介绍了两种实现方法,即基于查找表和基于CORDIC算法的实现。对CORDIc算法作了重点介绍,给出了传统算法和改进算法,并对基于传统CORDIC算法的NCO的FPGA实现进行了EDA仿真。 第三章介绍了变速率采样技术,重点介绍了软件无线电中广泛采用的级联积分梳状滤波器 (cascaded integratot comb, CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)补偿法,对前者进行了基于Matlab的理论仿真和FPGA实现的EDA仿真,后者只进行了基于Matlab的理论仿真。 第四章介绍了分布式算法和软件无线电中广泛采用的半带(half-band,HB)滤波器,对基于分布式算法的半带滤波器的FPGA实现进行了EDA仿真,最后简要介绍了FIR的多相结构。 第五章对数字下变频器系统进行了噪声综合分析,给出了一个噪声模型。 第六章介绍了数字下变频器在短波电台中频数字化应用中的一个实例,给出了测试结果,重点介绍了下变频器的:FPGA实现,其对应的VHDL程序收录在本文最后的附录中,希望对从事该领域设计的技术人员具有一定参考价值。
上传时间: 2013-06-30
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正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术,具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强、成本低等特点,适合无线通信的高速化、宽带化及移动化的需求,将成为下一代无线通信系统(4G)的核心调制传输技术。 本文首先描述了OFDM技术的基本原理。对OFDM的调制解调以及其中涉及的特性和关键技术等做了理论上的分析,指出了OFDM区别于其他调制技术的巨大优势;然后针对OFDM中的信道估计技术,深入分析了基于FFT级联的信道估计理论和基于联合最大似然函数的半盲分组估计理论,在此基础上详细研究描述了用于OFDM系统的迭代的最大似然估计算法,并利用Matlab做了相应的仿真比较,验证了它们的有效性。 而后,在Matlab中应用Simulink工具构建OFDM系统仿真平台。在此平台上,对OFDM系统在多径衰落、高斯白噪声等多种不同的模型参数下进行了仿真,并给出了数据曲线,通过分析结果可正确评价OFDM系统在多个方面的性能。 在综合了OFDM的系统架构和仿真分析之后,设计并实现了基于FPGA的OFDM调制解调系统。首先根据802.16协议和OFDM系统的具体要求,设定了合理的参数;然后从调制器和解调器的具体组成模块入手,对串/并转换,QPSK映射,过采样处理,插入导频,添加循环前缀,IFFT/FFT,帧同步检测等各个模块进行硬件设计,详细介绍了各个模块的设计和实现过程,并给出了相应的仿真波形和参数说明。其中,针对定点运算的局限性,为系统设计并自定义了24位的浮点运算格式,参与傅立叶反变换和傅立叶变换的运算,在系统参数允许的范围内,充分利用了有限资源,提高了系统运算精度;然后重点描述了基于FPGA的快速傅立叶变换算法的改进、优化和设计实现,针对原始快速傅立叶变换FPGA实现算法运算空闲时间过多,资源占用较大的问题,提出了带有流水作业功能、资源占用较少的快速傅立叶变换优化算法设计方案,使之运用于OFDM基带处理系统当中并加以实现,结果满足系统参数的需求。最后以理论分析为依据,对整个OFDM的基带处理系统进行了系统调试与性能分析,证明了设计的可行性。 综上所述,本文完成了一个基于FPGA的OFDM基带处理系统的设计、仿真和实现。本设计为OFDM通信系统的进一步改进提供了大量有用的数据。
上传时间: 2013-07-25
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