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数字滤波技术

数字滤波技术是指在软件中对采集到的数据进行电磁兼容消除干扰的处理。一般来说,除了在硬件中对信号采取抗干扰措施之外,还要在软件中进行数字滤波的处理,以进一步消除附加在数据中的各式各样的干扰,使采集到的数据能够真实的反映现场的工艺实际情况。这里介绍的是可以用于工控软件中的一般的数字滤波技术,能够满足一般的数据处理需要,更为复杂的数字滤波这里不作进一步的介绍。
  • 基于FPGA的数据采集与处理技术的研究.rar

    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: 2013-04-24

    上传用户:362279997

  • 基于FPGA的H.264变换量化、去方块滤波研究及设计.rar

    H.264/AVC是由国际电信联合会的视频专家组和国际标准化组织的运动图像专家组组成的联合视频小组制定的下一代视频压缩标准。新标准采用了一些先进算法,因此具有优异的压缩性能和极好的网络亲和性,满足低码率情况下的高质量视频的传输。 H.264/AVC采用的先进算法包括多模式帧间预测、1/4像素精度预测、整数变换量化、去方块滤波和熵编码。本论文着重对整数变换与量化、去方块滤波做了研究。整数变换是一种只有加法和移位的运算,量化可以通过查表和乘法操作就可以完成,避免了反变换的时候失配问题,没有精度损失;去方块滤波是一种用来去除低码率情况下的每个宏块的块效应,提高了解码图像的外观。 本文主要从算法研究和硬件实现两方面着手,在算法研究方面设计了一个可视化测试软件,在硬件实现方面主要对整数变换、量化和去方块滤波做了研究和实现。视频压缩技术的关键在于视频压缩算法及其芯片的实现,FPGA可重复使用,设计修改灵活,片内资源丰富,具备DSP模块等优势。在本论文的目标实现部分模块FPGA的硬件设计,用Verilog完成了关键部分的设计。首先简要介绍了视频压缩基本原理,常用视频压缩标准及其特性以及国内外的研究动态,并对H.264标准基本档次所涉及的核心技术进行了详细介绍,两种分层结构分别讨论。其次在掌握了H.264.算法及编解码流程的基础上,设计了基于H.264编解码的可视化软件平台。然后详细介绍了整数变换、量化、反变换和反量化核心模块的设计和实现,并在Altera的软件和开发板上进行了仿真验证;对去方块滤波算法做了软件研究测试,并给出了一种改进的硬件整体结构设计。最后,对全文工作进行了总结和对未来研究工作做了展望。我在课题中所做的主要工作有: 1.查阅相关文献,熟悉H.264.标准及整数变换、量化和去方块滤波等算法。 2.用VC++完成了基于H.264编解码的可视化软件平台设计。 3.用Verilog完成了整数变换量化、反变换反量化模块FPGA设计与验证。 4.去方块滤波器的算法研究、仿真和硬件整体结构设计。

    标签: FPGA 264 变换

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lanjisu111

  • 基于FPGA的直扩调制解调器的设计与实现.rar

    扩频通信系统与常规的通信系统相比,具有很强的抗窄带干扰,抗多径干扰,抗人为干扰的能力,并具有信息隐蔽、多址保密通信等优点。在近年来得到了迅速的发展。本论文主要讨论和实现了基于FPGA的直接序列扩频信号的解扩解调处理。论文对该直扩通信系统和FPGA设计方法进行了相关研究,最后用Altera公司的最新的FPGA开发平台Quarus Ⅱ5.0实现了相关设计。 整个系统分为两个部分,发送部分和接收部分。发送部分主要有串并转换、差分卷积编码、PN码扩频、QPSK调制、成型滤波等模块。接收部分主要有前端抗干扰、数字下变频、解扩解调等模块。 论文首先介绍了扩频通信系统的特点以及相关技术的国内外发展现状,并介绍了本论文的研究思路和内容。 然后,论文分析了几种常用的窄带干扰抑制、载波同步及PN码同步算法,结合实际需要,设计了一种零中频DSSS解调解扩方案。给出了抗窄带干扰、PN码捕获及跟踪以及载波同步的算法分析,采用了基于数字外差调制的自适应陷波器来进行前端窄带干扰抑制处理,用基于自适应门限技术的滑动相关捕获和分时复用单相关器跟踪来改善PN码同步的性能,用基于硬判决的COSTAS(科斯塔斯)环来减少载波提取的算法复杂度,用改进型CORDIC算法实现NCO来方便的进行扩展。 接着,论文给出了系统总体设计和发送及接受子系统的各个功能模块的实现分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的实现细节,给出了仿真结果。 然后论文介绍了整个系统的硬件电路设计和它在真实系统中连机调试所得到的测试结果,结果表明该系统具有性能稳定,灵活性好,生产调试容易,体积小,便于升级等特点并且达到课题各项指标的要求。 最后是对论文工作的一些总结和对今后工作的展望。

    标签: FPGA 调制解调器

    上传时间: 2013-05-23

    上传用户:磊子226

  • 基于FPGA的三相逆变器并联技术研究.rar

    交流电源供电方式正在由集中式向分布式、全功能式发展,而实现分布式电源的核心就是模块的并联技术。多台逆变器并联可以实现大容量供电和冗余供电,可大大提高系统的灵活性,使电源系统的体积重量大为降低,同时其主开关器件的电流应力也可大大减少,从根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆变器并联技术。 本文首先对电压、电流双闭环逆变器控制系统进行了研究。通过对传递函数的分析,得到了基于等效输出阻抗的双闭环控制的逆变器并联系统模型。在分析逆变器模型的基础上设计了各控制器参数,并通过MATLAB仿真进行了验证。根据上述模型,分析了逆变器并联的环流特性,以及基于有功和无功功率的并联控制方案。 随着电子技术的不断发展,FPGA技术正在越来越多地用于工程实践中。本文在研究SPWM控制技术的基础上,应用FPGA芯片EP1C12Q240C8实现了SPWM数字控制器,用于多模块逆变器并联控制系统。文中给出了仿真结果和芯片的测试结果。 基于FPGA的三相逆变器并联数字控制器的研究具有现实意义,设计具有创新性。仿真和芯片的初步测试结果表明:本文设计的基于FPGA的逆变器并联数字控制器能够满足逆变器并联系统的要求。

    标签: FPGA 三相逆变器 并联

    上传时间: 2013-08-05

    上传用户:huangzr5

  • 基于FPGA安全监控系统的数字视频处理.rar

    随着经济的发展,生活水平的逐步提高,购置房屋和车辆的人越来越多,但安全问题也给人们带来巨大的经济损失。与此同时,相应的安全防盗系统也应运而生。目前市场上,低端的方案是利用单片机和通讯单元相结合构成系统。这种系统虽然价格便宜,实现起来也相对简单,但是功能不够完善,不能实现正真的影、音、像图文全方位监控。而高端的方案则使用专用集成电路,虽然功能强大,但是价格昂贵,并且对于新的接口标准存在兼容性问题,而且也不易升级。 基于FPGA的安全监控系统,是FPGA和通讯单元相结合的产物。其核心FPGA可多次配置,灵活性强,在性能和价格中找到一个很好的平衡。其易于维护和升级,以满足市场上不断推陈出的新的接口标准。 整个系统将是对视频图像处理、图像加密技术、传感器、PIC总线通讯等诸多技术的整合。而本文将侧重于论述该系统中视频图像处理、控制接口和视频传送部分的内容。全文分为五个章节,第一章简要介绍了视频信号处理的原理和结构,对一些专业术语进行介绍,并展示了通用的视频处理过程。第二章针对监控系统的案例,对视频信号处理模块的解决方案进行论述,将实际的视频信号处理划分为转换、计算和传送三个子模块,并且分别进行功能介绍。第三章着重介绍视频转换和视频计算两大模块,对相应的接口配置和模块主要代码实现作了深入分析。第四章将论述视频处理中的重要课题:数字图像的压缩技术,并对相应的重要模块和关键步骤作实际建模分析。第五章将探讨视频传送的相关技术,介绍传统的Camera-Link标准和最新的千兆以太网传送标准,对可行性应用进行了比较。

    标签: FPGA 安全监控

    上传时间: 2013-07-17

    上传用户:xymbian

  • 基于USB的FPGA实验系统开发

      USB(UniversalSerialBus,通用串行总线)作为一种新兴的计算机外设总线标准,由于它有使用方便、真正的热插拔、高性能和系统造价低廉等优点,其迅速得到了大规模的应用。同时,随着电子技术的不断发展与进步,基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流。  本文首先简述了USB协议;然后给出了基于USB、FPGA和51单片机通用的数字信号处理实验平台方案;接着详细讨论了串行AD、串行DA与FPGA,存储器与FPGA,51与FPGA,PDIUSBD12与51等硬件模块的设计;并对相应模块分别进行基于VHDL和C51的软件设计;最后讨论了USB驱动程序和相关动态连接库的使用以及应用程序的开发。  该通用的数字信号处理实验平台不仅可以进行完成AD采集数据、DA输出、USB与PC机通信实验,也还可以进行一些复杂的数字信号处理实验,如滤波和谱分析等。

    标签: FPGA USB 实验 系统开发

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:wweqas

  • 基于FPGA的音频处理器的设计与实现

    本文分析了数字音频处理技术中数字滤波器的各种传统实现算法,尤其是研究了FIR数字滤波器的实现算法,在分析了数字滤波器的传统算法的基础上,针对家用和便携式音频处理系统,提供一种基于FPGA的音频处理器的实现方案,以适应便携式和家用设备对处理器体积和功耗小的发展要求.该方案对实现N阶FIR数字滤波器的传统算法进行了改良,将滤波器的系数用浮点数表示法来表示,使得原本至少需要一个乘法器和一个加法器来实现滤波功能,现在仅需要若干次加法和移位运算就可以实现,很大程度降低了设计的复杂度和系统功耗,也减少了芯片的面积.同时采用硬件描述语言VHDL实现了音频处理器各个模块的设计.

    标签: FPGA 音频处理器

    上传时间: 2013-06-02

    上传用户:cknck

  • FPGA在相位激光测距信号处理技术中的应用

    本文简单介绍了脉冲式激光测距原理、相位式激光测距的原理及相位测量技术。根据课题的要求,给出了电路系统设计方案,选择了合适测相系统电路参数,分析了调制波的噪声对系统的影响,计算出能满足系统精度要求的最低信噪比,对偶然误差、信号变化幅度大小、零点漂移和电路的相位延迟等原因引起的测量误差,提出了具体的解决措施,这些措施提高了数字检相电路的测相精度和稳定性。  根据电路系统设计方案,着重对混频电路、整形电路和自动数字检相电路进行了较为深入的分析与讨论,其中自动数字检相电路采用大规模可编程逻辑器件FPGA实现。  文中述叙了利用FPGA实现自动数字检相的原理及方法步骤,分析了FPGA实现鉴相功能的可靠性。根据设计要求,选择合适的FPGA逻辑器件和配置器件,使用QuartusⅡ软件开发可编程逻辑器件及VHDL编程,给出了用QuartusⅡ软件进行数字检相测量的系统仿真结果和混频电路、比较电路、数字检相电路的实验结果,对在没有零角度位置标志信号和没有允许计数标志信号条件下的实验结果的精度进行了分析。根据误差结果分析,提出了下一步研究改进的措施和思路。  

    标签: FPGA 相位 激光测距 信号处理技术

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:yare

  • 数字电视环境下JVM在FPGA上的实现

    本文通过对当前国际上现有的数字电视标准和数字电视中间件标准进行比较,根据我国市场的实际情况,选择了欧洲数字电视(DVB)中间件标准DVB-MHP,深入分析了基于MHP的数字电视中间件模型.Java平台是基于MHP中间件模型的核心,本文通过深入分析Java平台的构成和Java虚拟机(JVM)的结构和运行原理,并结合适合嵌入式环境的KVM的原理及体系结构,提出了将KVM以FPGA的硬件方式实现的方案.根据数字电视的实际需要对KVM进行适当剪裁,以适应数字电视的嵌入式环境,并设计了相应的功能模块,最后在设计基础上用VHDL加以实现,对于核心模块做了仿真和验证.此外,本文还综述了EDA技术和FPGA器件的发展概况,并较为详细的介绍利用EDA技术进行设计开发的一般流程,最后在FPGA上实现JVM.

    标签: FPGA JVM 数字电视 环境

    上传时间: 2013-07-02

    上传用户:dba1592201

  • 基于FPGA的逆变器控制芯片研究

    逆变控制器的发展经历从分立元件的模拟电路到以专用微处理芯片(DSP/MCU)为核心的电路系统,并从数模混合电路过渡到纯数字控制的历程。但是,通用微处理芯片是为一般目的而设计,存在一定局限。为此,近几年来逆变器专用控制芯片(ASIC)实现技术的研究越来越受到关注,已成为逆变控制器发展的新方向之一。本文利用一个成熟的单相电压型PWM逆变器控制模型,围绕逆变器专用控制芯片ASIC的实现技术,依次对专用芯片的系统功能划分,硬件算法,全系统的硬件设计及优化,流水线操作和并行化,芯片运行稳定性等问题进行了初步研究。首先引述了单相电压型PWM逆变器连续时间和离散时间的数学模型,以及基于极点配置的单相电压型PWM逆变器电流内环电压外环双闭环控制系统的设计过程,同时给出了仿真结果,仿真表明此系统具有很好的动、静态性能,并且具有自动限流功能,提高了系统的可靠性。紧接着分析了FPGA器件的特征和结构。在给出本芯片应用目标的基础上,制定了FPGA目标器件的选择原则和芯片的技术规格,完成了器件选型及相关的开发环境和工具的选取。然后系统阐述了复杂FPGA设计的设计方法学,详细介绍了基于FPGA的ASIC设计流程,概要介绍了仅使用QuartusII的开发流程,以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII结合使用的开发流程。在此基础上,进行了芯片系统功能划分,针对:DDS标准正弦波发生器,电压电流双环控制算法单元,硬件PI算法单元,SPWM产生器,三角波发生器,死区控制器,数据流/控制流模块等逆变器控制硬件算法/控制单元,研究了它们的硬件算法,完成了模块化设计。分析了全数字锁相环的结构和模型,以此为基础,设计了一种应用于逆变器的,用比例积分方法替代传统锁相系统中的环路滤波,用相位累加器实现数控振荡器(DCO)功能的高精度二阶全数字锁相环(DPLL)。分析了“流水线操作”等设计优化问题,并针对逆变器控制系统中,控制系统算法呈多层结构,且层与层之间还有数据流联系,其执行顺序和数据流的走向较为复杂,不利于直接采用流水线技术进行设计的特点,提出一种全新的“分层多级流水线”设计技术,有效地解决了复杂控制系统的流水线优化设计问题。本文最后对芯片运行稳定性等问题进行了初步研究。指出了设计中的“竞争冒险”和饱受困扰之苦的“亚稳态”问题,分析了产生机理,并给出了常用的解决措施。

    标签: FPGA 逆变器 控制芯片

    上传时间: 2013-05-28

    上传用户:ice_qi