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图形处理、软件仿真

  • OFDM系统中信道均衡的技术研究及基于FPGA的实现

    最新的研究进展是OFDM的出现,并且在2000年出现了第一个采用此技术的无线标准(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它与TDMA及CDMA相比能处理更高数据速率,因此可以预想在第四代系统中也将使用此技术。 宽带应用和高速率数据传输是OFDM调制/多址技术通信系统的重要特征之一。作者通过参与国家863计划项目“OFDM通信系统”一年以来的研发工作,对OFDM通信系统及相关技术有了深入的理解,积累了大量实际经验,并在相关工作中取得了部分研究成果。 另一方面,关于宽带自适应均衡技术的研究在近年来也引起了广泛的关注。它是补偿信道畸变的重要的技术之一。作者通过参与该项目FPGA部分的开发与调试工作,基于单片FPGA实现了均衡部分;此外,作者在频域自适应均衡算法方面也取得了一些理论成果。 本文的主体部分就是根据上述工作的内容展开的。 首先介绍了本课题相关技术的发展情况,主要包括:OFDM系统的技术原理、技术优势、历史和现状,均衡技术的特点和发展等。末尾叙述了本课题的来源和研究意义,并简介了作者的主要工作和贡献。确定将WSSUS分布和瑞利衰落作为本文研究的信道模型。主要分析了常用的时域均衡器,均是单载波非扩频数字调制中常用到的均衡器和均衡算法,为接下来的进一步研究作理论参考。 接着,论述了均衡必须用到的信道估计技术。重点就该方案的核心算法(频域均衡算法)进行了数学上进行了较深入的研究,建立系统模型,并据此推导了三种频域均衡的算法:频域消除HICI,Gauss-Seidel迭代算法,频域线性内插。采用WSSUS信道模型进行了计算机仿真,得出了采用这些均衡算法在不同条件下的性能曲线。并且系统地、有重点地对该方案的原理和实质进行了较深入的讨论。归纳比较了各种算法的算法复杂度和能达到的性能,并且结合信道纠错编解码进行了细致的分析。进一步尝试设计了无线局域网OFDM系统的设计,采用典型的欧洲Hyperlan2系统为例,把研究成果引入到实际的整个系统中来看。结合具体的系统指出了该均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的应用。 最后,描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型号芯片针对OFDM系统实现频域自适应均衡的方法,主要给出了设计方法、时序仿真结果和处理速度估值等;并结合最新的FPGA发展动态和特点,对基于FPGA实现其他均衡算法的升级空间进行了讨论。 本文的结束语中,对作者在本文中所作贡献进行了总结,并指出了仍有待深入研究的几个问题。

    标签: OFDM FPGA 信道

    上传时间: 2013-04-24

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  • 红外动目标识别跟踪系统DSPFPGA硬件设计与实现

    视频目标识别与跟踪技术是当今世界重要的研究课题,它涉及图像处理、自动控制、计算机应用等学科,该文主要论述该项目的具体实现及相关理论分析,重点在于该系统的硬件模块实现及分析.该系统的硬件模块是典型的高速数字电路,这也是当今世界电路设计的一大热点.同时,该系统的硬件模块不同于传统的模拟、数字电路.严格的说它是基于可编程芯片的系统(System On Programmable Chip).它与传统电路的最大不同在于,硬件模块本身不具备任何功能,但该硬件模块可以与相应的软件结合(此处,我们将FPGA中的可编程指令也广义的归入软件范畴),实现相应的功能.换言之,该硬件模块通过换用其他软件,可以实现其他功能.所以从这个意义上讲,我们也可以将其称为基于可编程芯片的通用平台系统(General System On Programmable Chip).此外,该文还对该系统进行了尝试性的层状结构描述,这种描述同样适用于其它IT目的或电子系统.

    标签: DSPFPGA 红外 目标识别 硬件设计

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:yumiaoxia

  • 基于FPGA的计算机可编程外围接口芯片的设计与实现

    随着电子技术和EDA技术的发展,大规模可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gates Array)完全可以取代大规模集成电路芯片,实现计算机可编程接口芯片的功能,并可将若干接口电路的功能集成到一片PLD或FPGA中.基于大规模PLD或FPGA的计算机接口电路不仅具有集成度高、体积小和功耗低等优点,而且还具有独特的用户可编程能力,从而实现计算机系统的功能重构.该课题以Altera公司FPGA(FLEX10K)系列产品为载体,在MAX+PLUSⅡ开发环境下采用VHDL语言,设计并实现了计算机可编程并行接芯片8255的功能.设计采用VHDL的结构描述风格,依据芯片功能将系统划分为内核和外围逻辑两大模块,其中内核模块又分为RORT A、RORT B、OROT C和Control模块,每个底层模块采用RTL(Registers Transfer Language)级描述,整体生成采用MAX+PLUSⅡ的图形输入法.通过波形仿真、下载芯片的测试,完成了计算机可编程并行接芯片8255的功能.

    标签: FPGA 计算机 可编程 外围接口

    上传时间: 2013-06-08

    上传用户:asddsd

  • 基于FPGA的嵌入式MCU设计与应用研究

    随着电子技术和信息技术的发展,可编程逻辑器件的应用领域越来越宽。可编程SoC设计已成为SoC设计的新方法。论文介绍了可编程逻辑器件的设计方法和开发技术,并用硬件描述语言和FPGA/CPLD设计技术,探索和研究了基于FPGA的RISCMCU的设计与实现过程。 论文参照Mircochip公司的PICl6C5X单片机的体系结构,设计了8位RISCMCU。该嵌入式MCU设计采用了自顶向下的设计方法和模块化设计思想。MCU总体结构设计划分控制模块、ALU模块、存储模块三大模块。然后,对各模块的具体技术实现细节分别进行了阐述。论文中设计的MCU能实现PICl6C5X单片机33条指令中除OPTION、CLRWDT、SLEEP和TRIS四条指令以外的其余29条指令的功能,但应用是基于FPGA的,能与其他外设IP方便的结合在一起使用,比ASIC的PICl6C57X的应用更具灵活性。 软件仿真和硬件验证表明:所设计的嵌入式MCU在各方面均达到了一定的性能指标,在Altera公司ACEX1K系列的EPlK30TCl44-3器件上的工作频率达21.88MHz。这些为自主设计R/SCMCU的IP核提供了值得借鉴的探索成果和设计思路,在通用控制领域也有一定的实用价值。 此外,论文中还介绍了三相SPWM控制模块的设计,该模块具有死区时间和载波比任意可调的特点,可以单独应用,也可以作为MCU的外设子模块应用。

    标签: FPGA MCU 嵌入式 应用研究

    上传时间: 2013-07-16

    上传用户:熊少锋

  • 基于FPGA的全数字化交流变频调速系统

    本文主要介绍了如何运用可编程逻辑器件(FPGA)实现电机的变频调速控制系统。  目前,电机控制芯片主要有两种选择。一种是专用集成芯片(ASIC),一种是单片机(MCU)或数字信号处理器(DSP)。而FPGA的数字资源丰富、工作频率高、可在系统编程等特点使得开发灵活、开发周期相对短,可以取代前二种通用的方式。本文利用80C196KC和FPGA控制感应电机,简化了硬件和软件设计,并充分利用了FPGA的快速性,利用FPGA,除本身可以用来控制电机以外:可以制成通用的“IP核”应用到MCU(或DSP),或是作为片内外设,这样就节约了片内资源;另外,它还是ASIC设计的验证的必经阶段,这是本文选题和工作的意义。本文设计的FPGA调速控制系统以及2个IP核,下载到芯片,通过验证。  本文第一章绪论介绍了可编程逻辑器件的发展、应用,以及EDA的发展历程,还介绍了ASIC等。针对FPGA的快速发展,论述了它在变频调速技术应用中的优势。  第二章介绍了交流电动机变频调速技术及其相关技术的发展和应用情况。着重介绍了电压空间矢量调制方式,以及矢量控制技术、技术发展。  第三章详细介绍了SVPWM调速系统整个系统的FPGA设计,给出了设计思路、具体方案、逻辑时序分析;最后给出了软件仿真结果和实验波形对照。文中还给出了SVPWM调速系统运用的FPGA设计结果,驱动电机,得到实验波形。论证了FPGA在调速系统应用中的可行性和意义。  第四章介绍了作者针对课题相关的一些内容所设计出的IP核,给出的实验结果等。  论文最后,对本课题所做的工作进行了简单的总结。

    标签: FPGA 全数字 交流变频 调速系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:zhaiyanzhong

  • 基于ARMFPGA的高速信号采集与存储系统设计

    在图像处理、航空航天、遥感测量、现代电子测试等很多领域,要求测试仪器设备能及时保存原始测试数据,用于事后数据分析和处理。同时前端探测器性能的提高,对于各种系统存储容量、体积、造价、稳定性等都提出了更高的要求。因此研制性能可靠、体积小、低成本的数据存储系统是十分必要的。 本文提出基于ARM嵌入式处理器+FPGA结构的高速信号采集与存储系统解决方案。进行了信号采集与存储系统设计。其特点是高性能、低成本、体积小。 文中利用了ARM处理器和FPGA可编程逻辑器件的特点,进行了基于本方案的硬件设计,:FPGA软件设计。叙述了PCB设计以及调试过程中需注意的问题。 系统的硬件设计以ARM和FPGA为平台,ARM处理器采用了Samsung公司的S3C2410,FPGA采用Altera公司的EP2C8。硬件设计围绕着核心芯片,进行了电源设计和ARM和FPGA外围电路设计。 ARM处理器实现了系统的控制;FPGA作为协处理器实现了FIFO,一些接口、时序控制等,协助ARM采集数据。在FPGA中实现硬件电路简化了外围电路,使得设计灵活,开发调试方便,也提高了系统的可靠性。 系统软件操作系统采用的是Linux,基于嵌入式Linux操作系统的特点,分析了系统的实时性。接着进行了Linux平台上基于Qt的用户界面应用程序设计。 最后分析了系统测试结果,并指出存在的问题和改进方法。

    标签: ARMFPGA 高速信号 采集 存储

    上传时间: 2013-07-10

    上传用户:cylnpy

  • 星载SAR高速FPGA预处理板的研制

    合成孔径雷达的实时信号处理系统,可以分成相对独立的几个阶段,即A/D变换和缓存、距离向预处理器、方位向预处理器、距离向压缩处理、转置存储器、方位向压缩处理、逆转置存储器.合成孔径雷达预处理的目的,就是缓解高处理数据率和低传输数据率的矛盾,使得在不太影响成像质量的前提下,尽量减少传输的数据率,有利于后续处理的硬件实现,做到实时处理.论文结合电子所合成孔径雷达实时成像处理系统,设计开发了基于Xilinx Virtex-E FPGA的星载SAR高速预处理板,该信号处理板处理能力强,结构紧凑,运行效率高;其硬件电路的设计思路和结构形式有很强的通用性和使用价值.论文重点研究了预处理的核心部分—固定系数FIR滤波器的设计问题.而固定系数FIR滤波器的实现问题的重点又是FPGA内部的固定系数FIP滤波器实现问题,针对FPGA内部的查找表资源,我们选择目前流行的分布式算法来实现FIR滤波器的设计.对比于预处理器中其他滤波器设计方案,基于FPGA分布式算法的FIR滤波器的设计,避免了乘累加运算,提高了系统运行的速度并且节省了大量的FPGA资源.并且由于FPGA可编程的特性,所以可以灵活的改变滤波器的系数和阶数.所设计的电路简单高速,工作正常、可靠,完全满足了预处理器设计的技术要求.随着超大规模集成电路技术,高密度存储器技术,计算机技术的发展,一个全数字化的机载实时成像处理系统的研制,已经不是非常困难的事情了.而在现有条件下,全数字化的高分辨率星载实时成像处理系统的研制,将是一个非常具有挑战意义的课题,论文以星载SAR的预处理器设计为例,抛砖引玉,希望对未来全数字化星载实时成像处理系统的研制起到一定参考价值.

    标签: FPGA SAR 星载 预处理

    上传时间: 2013-07-03

    上传用户:lanhuaying

  • 基于FPGA的DAB信道编码器输入接口的设计与实现

    电台广播在我们的社会生活中占有重要的地位。随着我国广播事业的发展,对我国广播业开发技术、信号的传输质量和速度提出了更高更新的要求,促使广播科研人员不断更新现有技术,以满足人民群众日益增长的需求。 本论文主要分析了现行广播发射台的数字广播激励器输入接口的不足之处,根据欧洲ETS300799标准,实现了一种激励器输入接口的解决方案,这种方案将复接器送来的ETI(NA,G704)格式的码流转换成符合ETS300799标准ETI(NI)的标准码流,并送往后面的信道编码器。ETI(NA,G704)格式与现行的ETI(NI,G703)格式相比,主要加入了交织和RS纠错编码,使得信号抗干扰能力大大加强,提高了节目从演播室到发射台的传输质量,特别是实时直播节目要求信号质量比较好时具有更大的作用。 本论文利用校验位为奇数个的RS码,对可检不可纠的错误发出报警信号,通过其它方法替代原有信号,对音质影响不大,节省了纠正这个错误的资源和开发成本。 同时,我们采用FPGA硬件开发平台和VHDL硬件描述语言编写代码实现硬件功能,而不采用专用芯片实现功能,使得修改电路和升级变得异常方便,大大提高了开发产品的效率,降低了成本。 经过软件仿真和硬件验证,本系统已经基本实现了预想的功能,扩展性较好,硬件资源开销较小,具有实用价值。

    标签: FPGA DAB 信道 编码器

    上传时间: 2013-07-15

    上传用户:afeiafei309

  • 基于ARM的图像采集系统的设计

    近年来,随着计算机和通信技术的飞速发展,特别是网络的迅速普及和3C(计算机、通信、消费电子)合一的加速,微型化和专业化成为发展的新趋势,嵌入式产品已经成为了信息产业的主流,嵌入式系统技术也成为目前电子产品设计领域最为热门的技术之一,目前已经广泛地应用于军事国防、消费电子、网络通信、工业控制等各个领域。本文在研究视频采集发展现状和趋势的基础上,设计了一种基于32位处理器的嵌入式图像采集和传输系统。此套硬件系统可应用于LCD显示屏、桌面视频、多媒体、数字电视机、图像处理、可视电话和远程户外图像采集等领域。 该图像采集系统在硬件系统上以ARM芯片S3C44BOX为核心,利用CMOS图像传感器采集图像;以FIFO帧存储器暂存图像数据,解决了ARM芯片与图像传感器之间速率的不同步问题;并充分利用了FPGA/CPLD高性能、低功耗、低成本的优点,用CPID器件控制整个图像采集的时序逻辑。在软件平台移植了嵌入式操作系统’uClinux,并在此基础上开发了底层的驱动程序和应用程序。体积小巧,具备图像采集、显示和远程传输功能和良好的可扩展性。 全文共分为五个章节,第一章主要介绍了论文的课题背景和图像采集技术的发展现状,介绍了论文的研究目标和研究内容。第二章从硬件和软件两方面阐述了嵌入式图像采集系统的总体设计方案,详细介绍了硬件开发平台嵌入式系统和软件开发平台嵌入式操作系统各自的定义和特点。第三章主要介绍基于ARM的图像采集系统硬件设计方面的内容,包括各个模块的具体实现方案、系统硬件性能分析和硬件电路的抗干扰设计等。第四章研究了基于uClinux平台的几个主要模块的软件设计,主要包括图像传感芯片的初始化和采集程序的实现、LCD控制器的初始化和图像显示程序的实现、以太网控制器的初始化和图像数据传输程序的实现。第五章是对全文的一个总结,概括了作者所做的工作,提出所存在的不足并对后续的研究工作做了进一步的展望。

    标签: ARM 图像采集系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:wangxuan

  • 基于ARM和嵌入式GIS的电子导游系统设计与实现

    近几年来,旅游业在国内迅速发展,已成为规模最大的产业之一,在拉动内需,刺激消费,发展经济,推动城市化进程中正发挥着极其重要的作用。然而旅游服务和旅游咨询跟不上社会的发展需求,游客在旅途中存在各种不便。把嵌入式技术和嵌入式GIS技术结合的电子导游系统,能给游客提供各种旅途服务,方便游客出门旅游。 本文依托浙江省科技计划重点项目开展研究,在开源软件基础上开发电子导游系统,以有效降低产品价格,适应社会需要。以广州斯道S3C2410 ARM开发板为底层硬件,采用Linux嵌入操作系统为软件平台,利用QT/Embedded GUI为图形界面,对MapInfo文件格式进行转换,使之适应嵌入式系统。通过C/C++编程开发嵌入式GIS模块和电子导游应用软件模块;把硬件、软件相结合,使电子地图显示在触摸屏上;最终实现了景点查询和介绍、景区路径规划、距离测量、GIS操作等功能。 本文的主要研究工作有:第一在ARM S3C2410开发板上移植Linux内核及驱动程序。第二在自由软件Linux平台下研究和开发嵌入式GIS模块。第三在QT/Embedded GUI图形界面下开发电子导游应用软件。第四研究和设计基于模拟退火算法的景区路径规划算法。 最后,将本文的研究成果在西湖景区电子导游原型系统中实现,并取得良好效果。

    标签: ARM GIS 嵌入式 电子导游

    上传时间: 2013-08-02

    上传用户:redmoons