扩频通信技术是信息时代的三大高技术通信传输方式之一,与常规的通信技术相比。具有低截获率、强抗噪声、抗干扰性,具有信息隐蔽和多址通信等特点,目前已从军事领域向民用领域迅速发展。在民用化之后,它被迅速推广到各种公用和专用通信网络之中,如卫星通信、数据传输、定位、测距等系统中。 扩频通信技术中,最常见的是直接序列扩频通信(DSSS)系统,然而目前专用扩频芯片大部分功能都已固化。缺少产品开发的灵活性。其次,目前用FPGA与DSP相结合实现的直接序列扩频的收发系统比较多,系统复杂且成本高。另外,现代扩频通信系统在接收和发送端需要完成许多快速复杂的信号处理,这对电路的可靠性和处理速度提出了更高的要求。因此,设计一个全部用FPGA技术实现的扩频通信收、发系统具有较强的实际应用价值。 根据FPGA的高速并行处理能力和全硬件实现的特点,采用直接序列扩频技术,借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具,完成了系统的软件仿真和硬件电路设计。实验结果表明,比用传统的FPGA与DSP相结合实现方式,提高了处理速度,减少了硬件延时。同时采用了流水线技术,提高了系统并行处理的能力。并且系统功能可以通过程序来修改和升级,与专用扩频芯片相比,具有很大的灵活性。所有模块都集成在一个芯片中,提高了系统的稳定性和可靠性。
上传时间: 2013-05-18
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本文在深入分析红外焦平面阵列热成像系统工作原理的基础上,根据红外图像处理系统的实际应用,研究了相应的图像处理算法,为使其实时实现,本文对算法基于FPGA的高效硬件实现进行了深入研究。首先对IRFRA器件的工作原理和读出电路结构进行了分析,叙述了相应的驱动电路设计原理和相关模拟电路的处理技术。然后,以本文设计的基于FPGA高速红外图像处理硬件系统为运行平台,针对红外温差成像图像高背景、低对比度的特点和系统中主要存在的非均匀性图案噪声,研究了非均匀性校正和直方图投影增强算法的实时实现技术。还将基于FPGA的红外图像处理的实现技术,拓展到一些空域、频域及基于直方图的图像处理基本算法。其中以红外增强算法作为重点,引入了一种易于FPGA实现、基于双阈值调节、可有效改善系统成像质量的增强算法。并在FPGA硬件平台上成功地实现了该算法。最后,本系统还将处理后的图像数据转化成了全电视信号,实时地显示在监视器上。实验结果表明,本文设计的系统,能够很好地完成大容量数据流的实时处理,有效地改善了图像质量,显著提高了图像显示效果。
上传时间: 2013-07-02
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遥感图像在人类生活和军事领域的应用日益广泛,适合各种要求的遥感图像编码技术具有重要的现实意义。基于小波变换的内嵌编码技术已成为当前静止图像编码领域的主流,其中就包括基于分层树集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees,SPIHT)的内嵌编码算法。这种算法具有码流可随机获取以及良好的恢复图像质量等特性,因此成为实际应用中首选算法。随着对图像编码技术需求的不断增长,尤其是在军事应用领域如卫星侦察等方面,这种编码算法亟待转换为可应用的硬件编码器。 在静止图像编码领域,高性能的图像编码器设计一直是相关研究人员不懈追求的目标。本文针对静止图像编码器的设计作了深入研究,并致力于高性能的图像编码算法实现结构的研究,提出了具有创新性的降低计算量、存储量,提高压缩性能的算法实现结构,并成功应用于图像编码硬件系统中。这个方案还支持压缩比在线可调,即在不改变硬件框架的条件下可按用户要求实现16倍到2倍的压缩,以适应不同的应用需求。本文所做的工作包括了两个部分。 1.一种基于行的实时提升小波变换实现结构:该结构同时处理行变换和列变换,并且在图像边界采用对称扩展输出边界数据,使得图像小波变换时间与传统的小波变换相比提高了将近2.6倍,提高了硬件系统的实时性。该结构还合理地利用和调度内部缓冲器,不需要外部缓冲器,大大降低了硬件系统对存储器的要求。 2.一种采用左遍历的比特平面并行SPIHT编码结构:在该编码结构中,空间定位生成树采用深度优先遍历方式,比特平面同时处理极大地提高了编码速度。
上传时间: 2013-06-17
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在VTS(Vessel Tramc Services船舶交管系统)系统中,雷达信号的处理器的能力己成为制约雷达目标录取、跟踪处理能力和可靠性以及整个VTS系统工作的主要因素。随着区域性VTS的建立,要求将雷达信号以最高的质量和最低的代价远距离传输,而达到这一要求的关键技术环节一雷达信息的压缩处理也将受到雷达信号预处理系统的影响。 因此,研究更有效的VTS雷达信号预处理系统是一项很有价值和实际意义的工作。本文是在前人研究成果的基础上,面向实际应用的需求,主要研究VTS雷达信号预处理算法的设计方法和实现手段,设计完成了一个数字化的雷达原始信号实时采集与处理系统。 本设计主要包括雷达信号的采集、杂波抑制处理以及与DSP芯片的信号传输。在硬件结构上,本设计采用FPGA完成信号的采集、CFAR处理和雷达信号检测器的设计,将大量的以前需要由DSP芯片来完成的算法移植到FPGA中实现,大大减轻了DSP芯片的工作压力,也减小了系统的体积。 在算法研究中,设计中重点讨论了杂波的抑制方法和目标的检测方法。本文在研究了大量现有的雷达信号杂波抑制及信号检测的算法的基础上,比较了各种算法的优劣,最终选择了一种适合本次设计要求的CFAR算法和双极点滤波雷达信号检测器在FPGA中实现。 论文中对设计中所采用的方法给出了理论分析、试验仿真结果和试验实际调试结果。通过本文所述的设计和实验,本文设计的雷达信号预处理系统对雷达视频信号的采集与传输都有很好的效果,所选用的杂波处理算法对雷达杂波、雨雪杂波和陆地回波都具有较好的抑制作用,能有效地处理雷达杂波中的尖峰成分,使信噪比得到较大改善。
上传时间: 2013-04-24
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视频运动目标检测是数字视频信号处理、分析应用的一个重要领域,在民用和军事上有着广泛的应用,实现可靠、快速的运动目标检测系统有着非常重要的意义。 本文详细介绍了基于FPGA的视频运动目标检测系统的软硬件设计方法及其实现方案。首先介绍了视频信号的分类和性质,在此基础上,讨论分析了当前三种主要的运动目标检测算法的基本原理和优缺点;然后对运动目标检测系统的硬件设计制定了详细的方案,为系统的实现提供了稳定良好的硬件平台;最后,在前面分析研究的基础上,详细介绍了系统的FPGA硬件实现过程。 本文通过对视频运动目标检测算法的分析研究,采用了一种改进的帧间差分算法,并结合系统任务,最终开发了一种基于Altera公司CYCLONE系列FPGA芯片的实时视频运动目标检测系统。采用FPGA实现系统设计,可提高系统的处理速度,同时具有良好的灵活性和适应性。实际应用表明,本文所设计的运动目标检测系统能很好地检测出运动目标,并具有较好的抗干扰能力。
上传时间: 2013-04-24
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随着各种非线性电力电子设备的大量应用,电网中的谐波污染日益严重。为了保证电力系统的安全经济运行,保证电气设备和用电人员的安全,治理电磁环境污染、维护绿色环境,研究实时、准确的电力谐波分析系统,对电网中的谐波进行实时检测、分析和监控,都具有重要的理论和工程实际意义。 目前实际应用的电力谐波分析系统大多是以单片机为核心组成。单片机运行速度慢,实时性较差,不能满足实际应用中对系统实时性越来越高的要求。另外,单片机的地址线和数据线位数较少,这使得由单片机构成的电力谐波分析系统外围电路庞大,系统的可靠性和可维护性上都大打折扣。 本文首先研究了电力谐波的产生,危害及国内外研究现状,对电力谐波检测中常用的各种算法进行分析和比较;然后介绍了FPGA芯片的特性和SOPC系统的特点,并分析比较了传统测量谐波装置和基于FPGA的新型谐波测量仪器的特性。综述了可编程元器件的发展过程、主要工艺发展及目前的应用情况。 然后,对整个谐波处理器系统的框架及结构进行描述,包括系统的功能结构分配,外围硬件电路的结构及软件设计流程。其后,针对系统外围硬件电路、FFTIP核设计和SOPC系统的组建,进行详细的分析与设计。系统采用NiosⅡ处理器核和FFT运算协处理器相结合的结构。FFT运算用专门的FFT运算协处理器核完成,使得系统克服的单片机系统实时性差和速度慢的缺点。FFTIP核采用现在ASIC领域的一种主流硬件描述语言VHDL进行编写,采用顺序的处理结构和IEEE浮点标准运算,具有系统简单、占用硬件资源少和高运算精度的优点。谐波分析仪系统组建采用SOPC系统。SOPC系统具有可对硬件剪裁和添加的特点,使得系统的更简单,应用面更广,专用性更强的优点。最后,给出了对系统中各模块进行仿真及系统生成的结果。
上传时间: 2013-04-24
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软件无线电技术自20世纪90年代提出以后,在许多通信系统中得到了广泛应用。本文研究了一种软件无线电数字通信系统方案的设计,并着重研究了其中中频处理单元的设计和实现。针对实际应用,本文提出了一个基于FPGA和DSP的软件无线电中频/基带数字化处理系统的设计方案。该系统的特点是所有的中频信号处理算法全部由软件实现,它主要包括高速A/D、超大规模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存储器等,其中超大规模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系统的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416,FPGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676,既兼顾速度和灵活性,又具有较强的通用性。 本文根据“基于FPGA的中频数字化处理平台的建立及若干关键算法的实现”研究课题,主要完成了软件无线电通信系统中频数字化若干关键算法实现的任务,具体包括通用数字中频板的设计、中频板上FPGA和DSP、D/A的接口设计、各种数字通信关键技术(数字上/下变频、调制解调、信道编译码、交织解交织等)的FPGA实现。本文研究的系统分别在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等软件中进行了仿真和验证,并已交付使用。结果表明,本文提出的方案正确可行,达到了预定要求。本文的工作对其它软件无线电系统的实现也具有较大的参考价值。
上传时间: 2013-04-24
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8051系列是至今为止最成功的单片机之一,在FPGA平台上研究带硬件浮点运算器的8051是对其在SoC及专用化的方向上的一次迈进。文章首先介绍了8051的基本架构,包括硬件模块、指令系统、内存分配以及基本外设。然后讲解了在设计8051时如何划分模块,每个模块的功能与设计,同时也介绍了如何设计流水线来加速8051的处理速度。对于浮点运算器,文章介绍了IEEE浮点数的表示方法,包括各种特殊值的表示方法以及作用。在探讨浮点运算器设计的时候首先是给出了模块的划分及其实现的功能,然后以生动的实例介绍了加减乘除四种浮点运算的算法。在介绍完8051与浮点运算器设计以后,文章介绍了如何将浮点运算器集成到8051上,包括硬件上的数据线接口和控制线接口,以及软件中如何运用硬件浮点运算器。最后文章给出了此设计在ModelSim上的仿真结果以及在CyclonelIFPGA芯片上的验证过程,可以清楚地看到,与KeilC51软件库的浮点运算相比,加法运算从186个时钟周期减少到4个时钟周期,减法运算从200个时钟周期减少到4个时钟周期,乘法运算从241个时钟周期减少到4个时钟周期,而除法则由原来的¨lO个时钟周期减少到4个时钟周期,可见硬件浮点运算器使8051在运算能力上有了质的提高。 笔者也在“Google”和“百度”搜索引擎上,以及“维普数据论文网’’上搜索过,都没有发现有类似的设计,带硬件浮点运算器的8051可谓是一次创新,希望在实际应用中能有用武之地。
上传时间: 2013-04-24
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本书是数字电子技术基础面向21世纪的换代教材,该书保持了程基础理论的系统性,包括数制、代码、逻辑代数、逻辑门、触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲电路等内容。该在内容上与现代电子科学技术的发展相适应、结构和取材按学科发展的需要增加了数字系统设计基础; 可编程逻辑器件; 计算机辅助分析与设计三章,其中不泛90年代推出的新技术。 本书介绍的集成逻辑电路全部以工程实际电路为范例,介绍实际应用,重视学生基础知识和基本技能培养。
标签: 数字电路
上传时间: 2013-06-28
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测试的目的决定了如何去组织测试。如果测试的目的是为了尽可能多地找出错误,那么测试就应该直接针对设计比较复杂的部分或是以前出错比较多的位置。如果测试目的是为了给最终用户提供具有一定可信度的质量评价,那么测试就应该直接针对在实际应用中会经常用到的商业假设。
上传时间: 2013-07-03
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