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单元测试方法

  • (2,1,9)软判决Viterbi译码器的设计与FPGA实现

    卷积码是无线通信系统中广泛使用的一种信道编码方式。Viterbi译码算法是一种卷积码的最大似然译码算法,它具有译码效率高、速度快等特点,被认为是卷积码的最佳译码算法。本文的主要内容是在FPGA上实现约束长度为9,码率为1/2,采用软判决方式的Viterbi译码器。 本文首先介绍了卷积码的基本概念,阐述了Viterbi算法的原理,重点讨论了决定Viterbi算法复杂度和译码性能的关键因素,在此基础上设计了采用“串-并”结合运算方式的Viterbi译码器,并在Altera EP1C20 FPGA芯片上测试通过。本文的主要工作如下: 1.对输入数据采用了二比特四电平量化的软判决方式,对欧氏距离的计算方法进行了简化,以便于用硬件电路方式实现。 2.对ACS运算单元采用了“串-并”结合的运算方式,和全并行的设计相比,在满足译码速度的同时,节约了芯片资源。本文中提出了一种路径度量值存储器的组织方式,简化了控制模块的逻辑电路,优化了系统的时序。 3.在幸存路径的选择输出上采用了回溯译码方法,与传统的寄存器交换法相比,减少了寄存器的使用,大大降低了功耗和设计的复杂度。 4.本文中设计了一个仿真平台,采用Modelsim仿真器对设计进行了功能仿真,结果完全正确。同时提出了一种在被测设计内部插入监视器的调试方法,巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的输出结果,提高了追踪错误的效率。 5.该设计在Altera EP1C20 FPGA芯片上通过测试,最大运行时钟频率110MHz,最大译码输出速率10.3Mbps。 本文对译码器的综合结果和Altera设计的Viterbi译码器IP核进行了性能比较,比较结果证明本文中设计的Viterbi译码器具有很高的工程实用价值。

    标签: Viterbi FPGA 软判决 译码器

    上传时间: 2013-07-23

    上传用户:叶山豪

  • 参数化Viterbi译码器的FPGA实现

    本文以某型号接收机的应用为背景,主要论述了如何实现基于FPGA的参数化的Viterbi译码器的知识产权(IP)核。文中详细论述了译码器的内部结构、VerilogHDL(硬件描述语言)实现、仿真测试等。这些可变的参数包括:码型、ACS(加比选)单元的数目、软判决比特数、回溯深度等。用户可以根据自己的需要设置不同的参数由开发工具生成不同的译码器用于不同的系统。  本文的创新之处在于,针对FPGA的内部结构提出了一种新的累加度量RAM的组织形式,大大节省了嵌入式RAM块;提出了一种新的累加度量值的归一化办法;此外还给出了用Matlab建模得到软判决信息辅助仿真工具进行电路仿真的方法,大大提高了仿真的速度。  所设计的(2,1,7)连续型5比特软判决译码器已经应用于某型号接收机,经受了实际应用的考验产生了巨大的经济效益。

    标签: Viterbi FPGA 参数 译码器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:waizhang

  • 基于ARM的燃料电池汽车仪表系统设计

    作为新能源与汽车工业相结合的产物,燃料电池汽车已经逐渐成为了汽车家族的后起之秀。随着电子控制单元与车载设备的不断增多,传统内燃机汽车的仪表盘已经不能满足以燃料电池为动力的汽车仪表复杂信息显示的要求。本文以燃料电池汽车为研究背景,设计开发了基于嵌入式技术的仪表系统,实现了对燃料电池汽车整车运行状态以及模块数据的实时监测、存储与图形化显示。 本文介绍了燃料电池汽车仪表系统的设计原理,对仪表系统进行了需求分析,确定了系统整体框架与模块划分,提出了基于ARM微处理器、实时操作系统以及图形用户界面的仪表系统解决方案。该方案采用高性能的S3C44BOX作为底层核心处理器,以RTOS和GUI为中间层构建软件系统平台,在此基础上以实时多任务软件设计方法进行仪表系统应用程序的开发。 在上述方案的基础上,进行了仪表系统硬件平台的设计,包括存储器系统、通信总线、人机交互界面等接口电路的设计。根据高速数字电路的设计要求,在双面板上实现了基于ARM的燃料电池汽车仪表系统的PCB布线。编写了系统初始化代码,完成了对硬件平台的调试工作。 根据仪表系统的实际情况,选择了实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ和嵌入式图形用户界面μC/GUI作为本系统的软件平台,完成了两者在仪表系统硬件平台上的移植。针对μC/GUI环境下简体中文汉字的显示问题,给出了一种比较完善的解决方案。μ按照实时多任务软件的开发流程,设计了仪表系统应用程序,包括CAN总线监听任务、数据处理任务、用户界面任务以及历史数据记录任务等,划分了各个任务的优先级,确定了任务之间的通信同步机制,描述了各个任务的主要功能和实现方法,重点论述了基于μC/GUI的用户界面任务设计的思路与过程,最后介绍了在硬件平台上进行系统集成、软硬件联合调试以及系统测试的流程。

    标签: ARM 燃料电池 汽车仪表 系统设计

    上传时间: 2013-06-20

    上传用户:2780285129

  • TTC侧音测距关键技术研究及FPGA实现

    航天测控通信网是航天工程的重要组成部分。迄今为止,我国已建成“C频段测控网”,及正在建设的“S频段测控网”和“TDRSS测控网”。测距单元是测控系统基带设备中的重要功能单元,为航天飞行器提供定位元素。目前,在航天测距系统中侧音测距技术具有最高的测距精度。本文以中国电子科技集团第十研究所某项目为背景,对侧音测距系统中的关键技术进行了详细的研究,提出了一些改进测距精度的方法,最后用FPGA实现了侧音测距功能单元。 本论文主要完成以下工作: 1)完成了直接数字频率合成的杂散分析。采用严格的信号分析方法,运用离散傅立叶变换(DFT)和傅立叶变换(FT),推导了理想状态和相位截短条件下的DDS输出频谱的数学表达式,并利用systemview仿真软件建立了DDS相位截短模型,通过仿真验证了分析结论的正确性。 2)改进了TT&C系统中经典的FFT频率引导算法,增加了频谱对称性分析,在实现频率引导的同时完成了防载波频率错锁的功能。 3)首次采用基于正交双通道相关原理的数字相关相位估计法来实现次侧音匹配和解模糊,降低了设备复杂度,提高了测距精度。针对低信噪比的情况,提出了基于平滑滤波的数据处理方法,提高了相位测量精度。对测距信道中加限幅器导致的测距信号信噪比恶化程度做了深入的理论分析。最后,分析了测距误差,并对其中一些引起测距误差的因素提出了改善方法。 通过本论文的工作,成功的完成了TT&C侧音测距终端的研制,系统现已通过测试,达到系统任务书的各项指标要求。

    标签: FPGA TTC 关键技术

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:assss

  • 基于FPGA的激光测距数据处理系统

    激光测距是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术,因其良好的精确度特性广泛地应用在军事和民用领域。但传统的激光测距系统大多采用分立的单元电路搭建而成,不仅造成了开发成本较高,电路较复杂,调试困难等诸多问题,而且这种系统体积和重量较大,严重阻碍了激光测距系统的普及应用,因此近年来激光测距技术向着小型化和集成化的方向发展。本文就旨在找出一种激光测距的集成化方案,将激光接收电路部分集成为一个专用集成电路,使传统的激光测距系统简化成三个部分,激光器LD、接收PD和一片集成电路芯片。 本文设计的激光测距系统基于相位差式激光测距原理,综合当前所有的测相技术,提出了一种基于FPGA的芯片运用DCM的动态移相功能实现相位差测量的方法。该方法实现起来方便快捷,无需复杂的过程计算,不仅能够达到较高的测距精度,同时可以大大简化外围电路的设计,使测距系统达到最大程度的集成化,满足了近年来激光测距系统向小型化和集成化方向发展的要求,除此,该方法还可以减少环境因素对测距误差的影响,降低测距系统对测试环境的要求。本论文的创新点有: 1.基于方波实现激光的调制和发射,简化了复杂的外围电路设计; 2.激光测距的数据处理系统在一片FPGA芯片上实现,便于系统的集成。 在基于DCM的激光测距方案中,本文详细的叙述了利用DCM测相的基本原理,并给出了由相位信息得到距离信息的计算过程,然后将利用不同测尺测得的结果进行合成,并最终将距离的二进制信息转换成十进制显示出来。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro开发板做为开发平台,通过编程和仿真验证了该测距方案的可行性。在采用多次测量求平均值的情况下,该测距方案的测距精度可以达到3mm,测距量程可达100m。该方案设计新颖,可将整个的数据处理系统在FPGA芯片中实现,为最终的专用集成芯片的设计打下了基础,有利于测距系统的集成单片化。

    标签: FPGA 激光测距 数据处理

    上传时间: 2013-06-20

    上传用户:lili1990

  • 基于FPGA的全数字激光测距信号处理

    激光测距是一种非接触式的测量技术,已被广泛使用于遥感、精密测量、工程建设、安全监测以及智能控制等领域。早期的激光测距系统在激光接收机中通过分立的单元电路处理激光发、收信号以测量光脉冲往返时间,使得开发成本高、电路复杂,调试困难,精度以及可靠性相对较差,体积和重量也较大,且没有与其他仪器相匹配的标准接口,上述缺陷阻碍了激光测距系统的普及应用。 本文针对激光测距信号处理系统设计了一套全数字集成方案,除激光发射、接收电路以外,将信号发生、信号采集、综合控制、数据处理和数据传输五个部分集成为一块专用集成电路。这样就不再需要DA转换和AD转换电路和滤波处理等模块,可以直接对信号进行数字信号处理。与分立的单元电路构成的激光测距信号处珲相比,可以大大降低激光测距系统的成本,缩短激光测距的研制周期。并且由于专用集成电路带有标准的RS232接口,可以直接与通信模块连接,构成激光遥测实时监控系统,通过LED实时显示测距结果。这样使得激光测距系统只需由激光器LD、接收PD和一片集成电路组成即可,提出了桥梁的位移监测技术方法,并设计出一种针对桥梁的位移监测的具有既便携、有效又经济实用的监测样机。 本文基于xil inx公司提供的开发环境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的开发版来设计的,提出一种基于方波的利用DCM(数字时钟管理器)检相的相位式测距方法;采用三把侧尺频率分别是30MHz、3MHz、lOkHz,对应的测尺长度分别为5米、50米和15000米,对应的精度分别为±0.02米、±0.5米和±5米。设计了一套激光测距全数字信号处理系统。为了证明本系统的准确性,另外设计了一套利用延时的方法来模拟激光光路,经过测试,证明利用DCM检相的相位式测距方法对于桥梁的位移监测是可行的,测量精度和测量结果也满足设计方案要求。

    标签: FPGA 全数字 信号处理 激光测距

    上传时间: 2013-06-12

    上传用户:fanboynet

  • 用FPGA实现8051内核及外设I2C接口

    8051处理器自诞生起近30年来,一直都是嵌入式应用的主流处理器,不同规模的805l处理器涵盖了从低成本到高性能、从低密度到高密度的产品。该处理器极具灵活性,可让开发者自行定义部分指令,量身订制所需的功能模块和外设接口,而且有标准版和经济版等多种版本可供选择,可让设计人员各取所需,实现更高性价比的结构。如此多的优越性使得8051处理器牢固地占据着庞大的应用市场,因此研究和发展8051及与其兼容的接口具有极大的应用前景。在众多8051的外设接口中,I2C总线接口扮演着重要的角色。通用的12C接口器件,如带12C总线的RAM,ROM,AD/DA,LCD驱动器等,越来越多地应用于计算机及自动控制系统中。因此,本论文的根本目的就是针对如何在8051内核上扩展I2C外设接口进行较深入的研究。 本课题项目采用可编程技术来开发805l核以及12C接口。由于8051内核指令集相容,我们能借助在现有架构方面的经验,发挥现有的大量代码和工具的优势,较快地完成设计。在8051核模块里,我们主要实现中央处理器、程序存储器、数据存储器、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等七大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,这些都是标准8051核所具有的模块。在其之上我们再嵌入12C的串行通信模块,采用自下而上的方法,逐次实现一位的收发、一个字节的收发、一个命令的收发,直至实现I2C的整个通信协议。 8051核及I2C总线的研究通过可编程逻辑器件和一块外围I2C从设备TMPl01来验证。本课题的最终目的是可编程逻辑器件实现的8051核成功并高效地控制扩展的12C接口与从设备TMPl01通信。 用EP2C35F672C6芯片开发的12C接口,数据的传输速率由该芯片嵌入8051微处理的时钟频率决定。经测试其传输速率可达普通速率和快速速率。 目前集成了该12C接口的8051核已经在工作中投入使用,主要用于POS设备的用户数据加密及对设备温度的实时控制。虽然该设备尚未大批量投产,但它已成功通过PCI(PaymentCardIndustry)协会认证。

    标签: FPGA 8051 I2C 内核

    上传时间: 2013-06-18

    上传用户:731140412

  • 基于FPGA的MCS51核的VHDL语言

    本文以研究嵌入式微处理器为主,自主地设计了能够运行MCS-51系列单片机指令的MCU系统。系统采用了VHDL 语言与原理框图的综合设计方法,并且在Altera公司的FPGA上通过验证。论文深入地研究了微处理器的指令系统和数据地址通路,采用VHDL 语言完成了取指单元,指令译码器单元,存储器单元和逻辑运算单元的电路模块的设计与实现;研究了控制单元的实现方法和基于全局状态机的设计理论,采用硬件描述语言完成了对各个控制线的相关设计与实现。论文通过原理示意图和示例代码的演示,着重介绍了指令译码器的实现方式,基于此种方式形成的译码电路还能够实现更为复杂的CISC指令。 本系统采用分模块的设计方式,把具有相同功能的逻辑电路集中到一个框图里,使得系统的可移植性大大地提高。系统还采用层次框图的设计方式,把明显地具有主从关系的电路放在不同的层次里,这也使得系统模块功能的可扩展性大大地增强。内部逻辑共分为数据存储器模块;程序存储器模块;时序控制模块;特殊功能寄存器模块和Core核心模块这五个部分,文中对各个模块的设计作了详细的介绍。本文在最后对已实现的部分典型指令进行了逻辑仿真测试,测试结果表明,本文所设计的MCU系统能够如预期地执行相应的指令。在指令执行的过程中,相应寄存器和总线上的值也均符合设计要求,实现了设计目标。

    标签: FPGA VHDL MCS 51

    上传时间: 2013-06-05

    上传用户:金宜

  • 基于FPGA的矩阵运算实现

    密集型的矩阵运算在信号处理和图像处理中被广泛应用,而且往往需要系统进行实时运算,这就需要系统具有很高的吞吐率。因此寻找矩阵运算的高速实现方法是很有意义的。FPGA的运算速度快并且可以并行运算,和其它矩阵运算的实现方式相比,FPGA有其独特的优势。本文主要设计并实现了基于FPGA的各种矩阵运算模块。 本文首先介绍了矩阵运算的特点和原理,接着讨论了FPGA浮点运算单元的VHDL设计方法,在此基础上,设计了矩阵相乘累加、三角矩阵求逆和一般矩阵分解求逆的运算模块,给出矩阵阶数扩大时各种矩阵运算的分块实现方法。然后在ModelSim环境下仿真了一般矩阵的求逆模块,与Maflab仿真结果比较,分析了运算精度、时间复杂度和资源占用情况,在Virtex-4系列FPGA硬件平台上进行了调试和测试,并通过USB接口将矩阵运算结果送入PC机,验证了基于FPGA矩阵运算的正确性和可行性。最后对矩阵求逆模块在雷达信号中的应用作了简单介绍。

    标签: FPGA 矩阵运算

    上传时间: 2013-07-20

    上传用户:561596

  • 基于FPGA的数据采集与处理技术的研究

    目前,数字信号处理广泛应用于通信、雷达、声纳、语音与图像处理等领域,信号处理算法理论己趋于成熟,但其具体硬件实现方法却值得探讨。FPGA是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件,由于其具有高集成度、高速、可编程等优点,大大推动了数字系统设计的单片化、自动化,缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性,在超高速信号处理和实时测控方面有非常广泛的应用。本文对FPGA的数据采集与处理技术进行研究,基于FPGA在数据采样控制和信号处理方面的高性能和单片系统发展的新热点,把FPGA作为整个数据采集与处理系统的控制核心。主要研究内容如下: FPGA的单片系统研究。针对数据采集与处理,对FPGA进行选型,设计了基于FPGA的单片系统的结构。把整个控制系统分为三个部分:多通道采样控制模块,数据处理模块,存储控制模块。 多通道采样控制模块的设计。利用4片AD7506和一片AD7862对64路模拟量进行周期采样,分别设计了通道选择控制模块和A/D转换控制模块,并进行了仿真,完成了基于FPGA的多通道采样控制。 数据处理模块的设计。FFT算法在数字信号处理中占有重要的地位,因此本文研究了FFT的硬件实现结构,提出了用FPGA实现FFT的一种设计思想,给出了总体实现框图。分别设计了旋转因子复数乘法器,碟形运算单元,存储器,控制器,并分别进行了仿真。重点设计实现了FFT算法中的蝶形处理单元,采用了一种高效乘法器算法设计实现了蝶形处理单元中的旋转因子乘法器,从而提高了蝶形处理器的运算速度,降低了运算复杂度。理论分析和仿真结果表明,状态机控制器成功地对各个模块进行了有序、协调的控制。 存储控制模块的设计。利用闪存芯片K9K1G08UOA对采集处理后的数据进行存储,设计了FPGA与闪存的硬件连接,设计了存储控制模块。 本文对FFT算法的硬件实现进行了研究,结合单片系统的特点,把整个系统分为多通道采样控制模块,数据处理模块,存储控制模块进行设计和仿真。设计采用VHDL编写程序的源代码。仿真测试结果表明,此FPGA单片系统可完成对实时信号的高速采集与处理。

    标签: FPGA 数据采集 处理技术

    上传时间: 2013-07-06

    上传用户:eclipse