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  • 基于FPGA的数字存储示波器的设计.rar

    数字存储示波器在仪器仪表领域中占有重要的地位,应用范围相当广泛,所以对示波器的研制有重要的理论和实际意义。本文针对数字存储示波器的设计进行了深入的研究,旨在研制出100MHz带宽的数字存储示波器。 从各个方面考虑,选用了DSP、FPGA和单片机的方案来设计整个系统。整个系统采用单通道的方式。信号进来首先经过前端的调理电路把信号电压调整到AD的输入电压范围之内,这里调理电路主要是由信号衰减电路和信号放大电路所组成。调理后的信号再送到AD变换电路里面完成信号的数字化。然后把AD转换后的数据送到FPGA中,并把数据保存到FPGA中的FIFO中,FPGA中的电路主要包括有FIFO、触发系统、峰值检测、时基电路等。 DSP处理器主要是用来从FIFO中提取数据并进行相应的处理。因为DSP运算速度快,所以本文利用DSP来完成滤波和波形重建的时候的插值算法等功能。然后DSP利用其多缓冲串口把数据送到单片机,单片机把从DSP中发送过来的数据显示到LCD上,同时利用单片机来管理键盘等功能。在软件方面主要完成了程序的一些初始化驱动,比如说是FLASH驱动、LCD驱动、DSP串口初始化、FPGA初始化等相关工作。 由于本文采用FPGA,使得数字存储示波器的设计比较灵活,容易升级。可以根据自己的需要进行相关的改进,例如对外围电路做进一步地扩展。

    标签: FPGA 数字存储示波器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:hw1688888

  • 基于FPGA的软件无线电数字接收机的研究.rar

    在现代电子系统中,数字化已经成为发展的必然趋势,接收机数字化是电子系统数字化中的一项重要内容,对数字化接收机的研究具有重要的意义。随着数字化理论和微电子技术的迅速发展,高速的中频数字化接收机的实现已经成为可能。本文研究了一种基于FPGA的软件无线电数字接收平台的设计,并着重研究了其中数字中频处理单元的设计和实现。FPGA器件具有设计灵活、开发周期短和开发成本低等优点,所以广泛应用于各种通信系统中。相比于传统的DSP串行结构,FPGA能够进行流水线性设计,对数据进行并行处理,所以FPGA在进行数据量大,要求实时处理的系统设计时有很大的优势。 本文首先首先分析了软件无线电当前的发展趋势及技术现状,针对存在的处理速度跟不上的DSP瓶颈问题,提出了中频软件无线电的FPGA实现方案。本文以FPGA实现为重点,在深入分析软件无线电相关理论的基础上,着重研究和完成了中频软件无线电数字接收平台两大模块的FPGA实现:数字下变频相关模块和数字调制解调模块。其中,在深入研究数字下变频实现结构的基础上,首先对数字下变频模块的数控振荡器(NCO)采用了直接频率合成技术(DDS)实现,其频率分辨率高,灵活,易于实现;高效抽取滤波器组由积分梳状滤波器(CIC),半带滤波器(HB),FIR滤波器组成。对积分梳状滤波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理论对内部寄存器的位宽进行改进,极大地节约了资源,提高了运行速率。对FIR滤波器和半带滤波器采用了(DA)分布式算法,它的运行速度只与数据的宽度有关,只有加减法运算和二进制除法,既缩减了系统资源又大大节省了运算时间,实现了高效的实时处理。对数字调制解调模块,重点研究和完成了2ASK和2FSK的调制解调的FPGA实现,模块有很好的通用性,能方便地移植到其它的系统中。在文章的最后还对整个系统进行了Matlab仿真,验证了系统设计思想的正确性。在系统各个关键模块的设计过程中,都是先依据一定的设计指标进行verilog编程,然后再在Quartus软件中编译,时序仿真测试,并与Matlab仿真结果进行对比,验证设计的正确性。

    标签: FPGA 软件无线电 数字接收机

    上传时间: 2013-05-18

    上传用户:450976175

  • 基于FPGA的3D头盔显示设备研究.rar

    图像显示器是人类接受外部信息的重要手段之一。而立体显示则能再现场景的三维信息,提供场景更为全面、详实的信息,在医学、军事、娱乐具有广泛的应用前景。而现有的3D立体显示设备价格都比较贵,基于此,本人研究了基于SDRAM存储器和FPGA处理器的3D头盔显示设备并且设计出硬件和软件系统。该系统图像效果好,并且价格成本便宜,从而具有更大的实用性。本文完成的主要工作有三点: 1.设计了基于FPGA处理器和SDRAM存储器的3D头盔显示器。该方案有别于现有的基于MCU、DSP和其它处理芯片的方案。本方案能通过线性插值算法把1024×768的分辨率变成800×600的分辨率,并能实现120HZ图像刷新率,采用SDRAM作为高速存储器,并且采用乒乓操作,有别于其它的开关左右眼视频实现立体图像。在本方案中每时每刻都是左右眼视频同时输出,使得使用者感觉不到视频图像有任何闪烁,减轻眼睛疲劳。本方案还实现了图像对比对度调节,液晶前照光调节(调节输出脉冲的占空比),立体图像源自动识别,还有人性化的操作界面(OSD)功能。 2.完成了该系统的硬件平台设计和软件设计。从便携性角度考虑,尽量减小PCB板面积,给出了它们详细的硬件设计电路图。完成了FPGA系统的设计,包括系统整体分析,各个模块的实现原理和具体实现的方法。完成了单片机对AD9883的配置设计。 3.完成了本方案的各项测试和调试工作,主要包括:数据采集部分测试、数据存储部分测试、FPGA器件工作状态测试、以电脑显示器作为显示器的联机调试和以HX7015A作为显示器的联机调试,并且最终调试通过,各项功能都满足预期设计的要求。实验和分析结果论证了系统设计的合理性和使用价值。 本文的研究与实现工作通过实验和分析得到了验证。结果表明,本文提出的由FPGA和SDRAM组成的3D头盔显示系统完全可以实现高质量的立体视觉效果,从而可以将该廉价的3D头盔显示系统用于我国现代化建设中所需要的领域。

    标签: FPGA 显示设备

    上传时间: 2013-07-16

    上传用户:xiaoxiang

  • 基于FPGA的DDC在频谱仪中的设计.rar

    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。

    标签: FPGA DDC 频谱仪

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:a155166

  • 基于FPGA的无线传感器网络MAC层控制器的设计与实现.rar

    无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量传感器节点组成,这些节点部署在监测区域内通过无线通信方式,形成的一个多跳自组织的网络。整个网络的作用是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中监测对象的信息,并发送给观察者,可广泛应用于环境监测、医疗护理、军事、商业等多个领域。 媒体访问控制(Medium Access Control,MAC)协议处于无线传感器网络协议的物理层和路由层之间,用于在传感器节点间公平有效地共享通信媒介,对传感器网络的性能有较大影响。与传统无线网络不同,提高能量效率和可扩展性是无线传感器网络MAC协议设计的主要目标。 本文主要阐述基于FPGA对IEEE802.15.4 MAC层功能的实现。首先介绍了无线传感器网络的体系结构、MAC协议的设计要求以及已有的MAC层协议,讨论了无线传感器网络MAC层的主要要求和功能。然后详细介绍和分析了IEEE802.15.4的MAC协议,并在此基础上,通过NS2平台对MAC层协议进行了仿真,研究不同网络负荷下信道访问机制的各个参数对吞吐量,丢包率,传输延时的影响,分析了隐蔽站问题、确认帧机制。 本文对MAC层中的主要功能,诸如数据收发、帧处理、信道接入方式以及帧检验等提出了基于FPGA的硬件解决方法。设计选用硬件描述语言VerilogHDL,在QuartusⅡ中完成模块的综合和布局布线,在QuartusⅡ和Modelsim中进行时序仿真验证,最终下载到自主设计Altera公司的Cyclone开发板中。 对设计的验证采取的是由里及外的方式,先对系统主模块的功能进行验证,然后下载到与CC2430开发板相连接的FPGA中对设计进行验证测试。验证流程是功能仿真、时序仿真和板级调试,最终通过测试,验证了该设计的功能。测试结果表明,该模块能满足无线传感器网络低速率应用环境的需要,具有优良的扩展性能,达到了预期的设计目标。

    标签: FPGA MAC 无线传感器网络

    上传时间: 2013-06-14

    上传用户:竺羽翎2222

  • SATA2.0硬盘加解密接口芯片数据通路的设计与FPGA实现.rar

    SATA接口是新一代的硬盘串行接口标准,和以往的并行硬盘接口比较它具有支持热插拔、传输速率快、执行效率高的明显优势。SATA2.0是SATA的第二代标准,它规定在数据线上使用LVDS NRZ串行数据流传输数据,速率可达3Gb/s。另外,SATA2.0还具有支持NCQ(本地命令队列)、端口复用器、交错启动等一系列技术特征。正是由于以上的种种技术优点,SATA硬盘业已被广泛的使用于各种企业级和个人用户。 硬盘作为主要的信息载体之一,其信息安全问题尤其引起人们的关注。由于在加密时需要实时处理大量的数据,所以对硬盘数据的加密主要使用带有密钥的硬件加密的方式。因此将硬盘加密和SATA接口结合起来进行设计和研究,完成基于SATA2.0接口的加解密芯片系统设计具有重要的使用价值和研究价值。 本论文首先介绍了SATA2.0的总线协议,其协议体系结构包括物理层、链路层、传输层和命令层,并对系统设计中各个层次中涉及的关键问题进行了阐述。其次,本论文对ATA协议和命令进行了详细的解释和分析,并针对设计中涉及的命令和对其做出的修改进行了说明。接着,本论文对SATA2.0加解密控制芯片的系统设计进行了讲解,包括硬件平台搭建和器件选型、模块和功能划分、系统工作原理等,剖析了系统设计中的难点问题并给出解决问题的方法。然后,对系统数据通路的各个模块的设计和实现进行详尽的阐述,并给出各个模块的验证结果。最后,本文简要的介绍了验证平台搭建和测试环境、测试方法等问题,并分析测试结果。 本SATA2.0硬盘加解密接口电路在Xilinx公司的Virtex5 XC5VLX50T FPGA上进行测试,目前工作正常,性能良好,已经达到项目性能指标要求。本论文在SATA加解密控制芯片设计与实现方面的研究成果,具有通用性、可移植性,有一定的理论及经济价值。

    标签: SATA FPGA 2.0

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:JIUSHICHEN

  • SATA协议分析及其FPGA实现.rar

    并行总线PATA从设计至今已快20年历史,如今它的缺陷已经严重阻碍了系统性能的进一步提高,已被串行ATA(Serial ATA)即SATA总线所取代。SATA作为新一代磁盘接口总线,采用点对点方式进行数据传输,内置数据/命令校验单元,支持热插拔,具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)的传输速度。目前SATA已在存储领域广泛应用,但国内尚无独立研发的面向FPGA的SATAIP CORE,在这样的条件下设计面向FPGA应用的SATA IP CORE具有重要的意义。 本论文对协议进行了详细的分析,建立了SATA IP CORE的层次结构,将设备端SATA IP CORE划分成应用层、传输层、链路层和物理层;介绍了实现该IPCORE所选择的开发工具、开发语言和所选用的芯片;在此基础上着重阐述协议IP CORE的设计,并对各个部分的设计予以分别阐述,并编码实现;最后进行综合和测试。 采用FPGA集成硬核RocketIo MGT(RocketIo Multi-Gigabit Transceiver)实现了1.5Gbps的串行传输链路;设计满足协议需求、适合FPGA设计的并行结构,实现了多状态机的协同工作:在高速设计中,使用了流水线方法进行并行设计,以提高速度,考虑到系统不同部分复杂度的不同,设计采用部分流水线结构;采用在线逻辑分析仪Chipscope pro与SATA总线分析仪进行片上调试与测试,使得调试工作方便快捷、测试数据准确;严格按照SATA1.0a协议实现了SATA设备端IP CORE的设计。 最终测试数据表明,本论文设计的基于FPGA的SATA IP CORE满足协议需求。设计中的SATA IP CORE具有使用方便、集成度高、成本低等优点,在固态电子硬盘SSD(Solid-State Disk)开发中应用本设计,将使开发变得方便快捷,更能够适应市场需求。

    标签: SATA FPGA 协议分析

    上传时间: 2013-06-21

    上传用户:xzt

  • 基于FPGA的多平台虚拟仪器研究设计.rar

    虚拟仪器技术是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术。目前虚拟仪器大部分是基于PC机,利用PCI等总线技术传输数据,数据卡插拔不便,便携性差。随着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式系统平台已经应用到各个领域,而市场上的嵌入式虚拟仪器系统还相当少,各种研究工作才刚刚起步,各种高性能的虚拟仪器和处理系统在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。因此在我国开发具有较高性能、接口灵活、功能多样化、低成本的虚拟仪器装置势在必行。 针对目前虚拟仪器系统发展趋势和特点,采用FPGA技术,进行一种支持多种平台的高速虚拟仪器系统的设计与研究,并针对高速虚拟仪器系统中的一些技术难点提出解决方案。首先进行了系统的总体设计,确定了采用FPGA作为系统的控制核心,并选取了Labview作为PC平台应用程序开发工具,利用USB2.0接口来进行数据传输;同时选取嵌入式处理器S3C2410以及WinCE作为嵌入式系统硬软件平台。随后进行了各个具体模块的设计,在硬件方面,分别设计了前端处理电路,ADC电路以及USB接口电路。在软件方面,进行了FPGA控制程序的设计工作,实现了对各个模块和接口电路的控制功能。在上层应用程序的设计方面,设计了Labview应用程序,实现了波形显示和频谱分析等仪器功能,人机界面良好。在嵌入式平台上面,进行了WinCE下GPIO驱动程序设计,并在上层应用程序中调用驱动来进行数据的读取。为了解决高速ADC与数据缓存器的速度不匹配的问题,提出利用多体交叉式存储器结构的设计方案,并在FPGA内对控制程序进行了设计,对其时序进行了仿真。 最后对系统进行了联合调试工作,利用上层软件对输入波形进行采集。根据调试结果看,该系统对输入信号进行了较好的采样和存储,还原了波形,达到了预期效果。课题研究并且对设计出一种支持多平台的新型虚拟仪器系统,具有性能好、使用灵活,节省成本等特点,具有较高的研究价值和现实意义。

    标签: FPGA 虚拟仪器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:shwjl

  • 基于FPGA的PID智能控制器的研究.rar

    工业生产过程往往具有非线性、不确定性,难以建立精确的数学模型。应用常规的PID控制器难以达到理想的控制效果。作为的重要分支,人工神经网络具有良好的非线性映射能力和高度的并行信息处理能力,已成为非线性系统建模、辨识和控制中常用的理论和方法。其中,神经元具有很强的信息综合、学习记忆、自学习和自适应能力,可以处理那些难以用模型和规则描述的过程,将神经元与PID结合,应用到实际的控制中,可以在线调整PID的参数,使系统具有较强的抗干扰能力、自适应能力和较好的鲁棒性。 目前,人工神经网络的研究主要是神经网络的理论研究、神经网络的应用研究和神经网络的实现技术研究,这三方面是相互依赖和相互促进的关系。本文主要侧重的是神经网络的实现技术研究方面,创新性地利用FPGA嵌入式系统开发技术实现单神经元PID智能控制器的研究与设计,并将其封装成为一个专用的IP核供其他的控制系统使用。 首先,对单神经元PID智能控制器的设计原理和设计算法进行了深入的研究与分析;其次,利用MATLAB设计单神经元PID智能控制器,针对特定的被控对象,对其进行仿真实验,获得比较理想的系统输出;然后,研究基于FPGA的单神经元智能控制算法的实现,对控制器进行VHDL语言分层设计,使用Altera公司的软件QuartusⅡ6.1进行仿真实验。两个仿真实验结果表明,基于FPGA的单神经元智能控制器比MATLAB设计的单神经元PID智能控制器性能优良。 本文的设计模块主要包括权值修改模块、误差计算模块、权值产生模块和输出模块。在各个模块的设计中进行了优化处理,使本文的设计不仅利用的硬件资源少,而且也有很快的运行速度,同时也改善了传统控制器的控制性能。

    标签: FPGA PID 智能控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:13517191407

  • 基于FPGA的液晶控制器的设计与实现.rar

    随着以计算机技术为核心的信息技术的迅速发展以及信息的爆炸式增长,人类获得的视觉信息很大一部分是从各种各样的电子显示器件上获得的。这对显示器件的要求也越来越高。在这些因素的驱动下,显示技术也取得了飞速的发展。使用FPGA/CPLD设计的液晶控制器具有很高的灵活性,可以根据不同的液晶类型、尺寸、使用场合,特别是不同的工业产品,做一些特殊的设计,以最小的代价满足系统的要求。而且可以解决通用的液晶显示控制器本身固有的一些缺点。 本文设计了一个采用FPGA设计的液晶显示控制器,主要解决以下内容:采用Cyclone芯片设计的液晶控制器;采用硬件描述语言进行的液晶显示控制器设计,重点介绍了如何通过特殊设计控制器与CPU协调的工作,驱动系统所需时序信号的产生,STN液晶彩色屏灰度显示的时间抖动算法和帧率控制原理及实现,显示数据的缓冲、转化方法,使用FPGA设计的用于本系统的特殊SDRAM控制器,以及液晶控制器通过该SDRAM控制器进行显示缓冲器的管理,还有很重要的一点是各个模块之间的同步处理。这款液晶控制器在实际中的使用效果证明了本课题介绍的液晶控制器方案是一个非常可行的,具有广泛的通用性。 关键词:液晶控制器、SDRAM控制器、时序信号发生器、灰度显示、时间抖动算法

    标签: FPGA 液晶控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:ryanxue