本文设计了MCS-51单片机与FPGA的总线接口逻辑电路,实现了单片机与FPGA数据与控制信息的可靠通信,使FP—GA与单片机优势互补,组成灵活的、软硬件都可现场编程的控制系统。
上传时间: 2013-07-27
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随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的示波器、信号发生器、逻辑分析仪和频谱分析仪等测量仪器已经应用到各个领域并且发挥着重要作用,但这些仪器昂贵的价格阻碍了它们的普遍使用。 本文针对电子测量仪器技术发展和普及的情况,结合用FPGA实现数字信号处理的优势,研究一种基于FPGA的辅助性独立电予测量仪器的软件系统。这种仪器可以作为数模混合电路测试和验证的工具,用来观察模拟信号波形、数字信号时序波形、模拟信号的幅度频谱,也可以用来产生DDS信号。在硬件选择上,使用具有Altera公司CycloneⅡ器件的平台来实现单片DSP系统,这种芯片成本低廉、工作速度快、技术兼容性好;在软件设计上,采用基于FPGA的可编程数字逻辑设计方法,这种方法具有开发难度小、功能扩展简单等优点。设计中采用的关键技术包括:基于FPGA和IP Core的Verilog HDL设计、数据采集、数据存储、数据处理以及数据波形的实时显示。对这些技术的研究探讨不仅有理论研究价值,在科学实验和产品设计中同样具有重要的实用价值。系统的设计以低资源、高性能为目标,设计中采用了科学的模块划分、设计与集成的方法,在保持原四种信号处理功能不变的前提下,尽量多的节约各种FPGA资源,为实现低成本的辅助电子测量仪器提供了可能。
上传时间: 2013-06-05
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60年代初,国际上首次将B超诊断仪应用于临床诊断,40多年来B超诊断仪的发展极为迅速。随着数字信号处理及计算机技术的发展,目前国际上先进水平的超声诊断设备几乎每一个环节都包含着数字信号处理的内容,研制全数字化的超声诊断设备已成为发展趋势。 @@ 基于FPGA及嵌入式操作系统的全数字超声诊断系统具有技术含量高、便携的特点,可用数字硬件电路来实现数据量极其庞大的超声信息的实时处理。 @@ 本文从超声诊断原理入手,在对超声诊断系统中的几个关键技术进行分析的基础上,重点研究开发超声诊断系统中数字信号处理部分的两个核心算法。以FPGA芯片为载体,在Quartus Ⅱ平台中采用Verilog HDL语言进行编程并仿真验证,分别实现了数字FIR滤波器及CORDIC坐标变换两个模块的功能。另外,采用Verilog HDL语言对应用于图像显示模块的SPI接口进行了编程设计,编译下载至FPGA中,最终实现了与ARM A8的OMPG3530板之间高速串行数据的传输。 @@ 采用在单片FPGA芯片内实现数字式超声诊断部分核心算法并与高性能ARMA8处理器相配合的数字信号处理解决方案,具有高速度、高精度、高集成度、便携的特点,为全数字化便携超声诊断设备的研制打下了基础。 @@关键词:超声诊断系统;FPGA;数字FIR滤波器;CORDIC算法;SPI总线
上传时间: 2013-07-07
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随着电子工业应用领域需求的增长,要实现复杂程度较高的数字电子系统,对数据处理能力提出越来越高的要求。定点运算已经很难满足高性能数字系统的需要,而浮点数相对于定点数,具有表述范围宽,有效精度高等优点,在航空航天、遥感、机器人技术以及涉及指数运算和信号处理等领域有着广泛的应用。对浮点运算的要求主要体现在两个方面:一是速度,即如何快速有效的完成浮点运算;二是精度,即浮点运算能够提供多少位的有效数字。 计算机性价比的提高以及可编程逻辑器件的出现,对传统的数字电子系统设计方法进行了变革。FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)让设计师通过设计芯片来实现电子系统的功能,将传统的固件选用及电路板设计工作放在芯片设计中进行。FPGA可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能,适用于高速、高密度,如运算器、数字滤波器、二维卷积器等具有复杂算法的逻辑单元和信号处理单元的逻辑设计领域。 鉴于FPGA技术的特点和浮点运算的广泛应用,本文基于FPGA将浮点运算结合实际应用设计一个触摸式浮点计算器,主要目的是通过VHDL语言编程来实现浮点数的加减、乘除和开方等基本运算功能。 (1)给出系统的整体框架设计和各模块的实现,包括芯片的选择、各模块之间的时序以及控制、每个运算模块详细的工作原理和算法设计流程; (2)通过VHDL语言编程来实现浮点数的加减、乘除和开方等基本运算功能; (3)在Xilinx ISE环境下,对系统的主要模块进行开发设计及功能仿真,验证了基于FPGA的浮点运算。
上传时间: 2013-04-24
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数据采集系统是信号与信息处理系统中不可缺少的重要组成部分,同时也是软件无线电系统中的核心模块,在现代雷达系统以及无线基站系统中的应用越来越广泛。为了能够满足目前对软件无线电接收机自适应性及灵活性的要求,并充分体现在高性能FPGA平台上设计SOC系统的思路,本文提出了由高速高精度A/D转换芯片、高性能FPGA、PCI总线接口、DB25并行接口组成的高速数据采集系统设计方案及实现方法。其中FPGA作为本系统的控制核心和传输桥梁,发挥了极其重要的作用。通过FPGA不仅完成了系统中全部数字电路部分的设计,并且使系统具有了较高的可适应性、可扩展性和可调试性。 在时序数字逻辑设计上,充分利用FPGA中丰富的时序资源,如锁相环PLL、触发器,缓冲器FIFO、计数器等,能够方便的完成对系统输入输出时钟的精确控制以及根据系统需要对各处时序延时进行修正。 在存储器设计上,采用FPGA片内存储器。可根据系统需要随时进行设置,并且能够方便的完成数据格式的合并、拆分以及数据传输率的调整。 在传输接口设计上,采用并行接口和PCI总线接口的两种数据传输模式。通过FPGA中的宏功能模块和IP资源实现了对这两种接口的逻辑控制,可使系统方便的在两种传输模式下进行切换。 在系统工作过程控制上,通过VB程序编写了应用于PC端的上层控制软件。并通过并行接口实现了PC和FPGA之间的交互,从而能够方便的在PC机上完成对系统工作过程的控制和工作模式的选择。 在系统调试方面,充分利用QuartuslI软件中自带的嵌入式逻辑分析仪SignalTaplI,实时准确的验证了在系统整个传输过程中数据的正确性和时序性,并极大的降低了用常规仪器观测FPGA中众多待测引脚的难度。 本文第四章针对FPGA中各功能模块的逻辑设计进行了详细分析,并对每个模块都给出了精确的仿真结果。同时,文中还在其它章节详细介绍了系统的硬件电路设计、并行接口设计、PCI接口设计、PC端控制软件设计以及用于调试过程中的SignalTapⅡ嵌入式逻辑分析仪的使用方法,并且也对系统的仿真结果和测试结果给出了分析及讨论。最后还附上了系统的PCB版图、FPGA逻辑设计图、实物图及注释详细的相关源程序清单。
上传时间: 2013-07-09
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本文提出了一种基于SOPC 片上可编程的全数字化步进电机控制系统,本系统是以 FPGA 为核心控制器件,将驱动逻辑功能模块和控制器成功地集成在FPGA 上实现,充分 发挥了硬件逻辑电路对数字信号高速的并行处理能力,可以使步进电机绕组电流细分达到 4096,且细分数可以自动调节,极大地提高了控制精度和驱动器的集成度,减小了驱动器 体积。
上传时间: 2013-05-21
上传用户:pei5
随着现代计算机技术、微电子技术的进一步结合和发展,可编程逻辑技术已成为当前电子设计领域中最具活力和发展前途的技术。通过采用FPGA/EDA技术,对通信卡的PCI接口、E1接口、外部逻辑电路进行集成,并利用目前通用计算机强大的数字信息处理能力,可大大简化CTI硬件的设计,降低制造成本,提高系统可靠性。 据此,本论文提出了基于FPGA/EDA技术的PCI-E1接口设计方法,文中对PCI总线接口、E1接口及两接口的互连等相关技术进行了深入分析,对各功能模块和系统进行了VHDL建模与仿真。 同时,论文还介绍了基于ALTERACyclone系列FPGA芯片的PCI-E1接口硬件平台的设计原理和基于DriverWorks的WDM驱动程序的设计方法。 本论文涉及的软件、硬件系统已经开发、调试完成。测试结果表明:1、论文所研究的PCI接口(主/从设备)在进行配置读/写、I/O读写、存储器读写及总线的猝发数据传送等操作中,各项性能符合PCI2.3规范的要求。 2、论文所研究的E1接口支持成帧和不成帧两种传输方式:在成帧模式下,信息的有效传送速率为31×64Kbit/s;在不成帧的模式下,信息的有效传送速率为2.048Mbit/s。E1输出口各项参数符合CCITT相关规范要求。 3、论文所研究的PCI-E1接口在与现网设备、模块的对接测试中,性能稳定。基于本论文的产品已经正式发布。国内部分厂家已对该产品进行了多方面的综合测试,并计划将其应用到实际的生产和研究中。 本论文对于CTI硬件的设计是一项尝试和革新。测试和应用证明该方法行之有效,符合设计目标,具有较广阔的应用前景。
上传时间: 2013-06-02
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SystemView的库资源十分丰富,包括含若干图标的基本库(Main Library)及专业库(Optional Library),基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器,各种函数运算器等;专业库有通讯(Communication)、逻辑(Logic)、数字信号处理(DSP)、射频/模拟(RF/Analog)等;它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证,尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统;并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析,及对各种逻辑电路、射频/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析。 System View能自动执行系统连接检查,给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息,通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。 System View的另一重要特点是它可以从各种不同角度、以不同方式,按要求设计多种滤波器,并可自动完成滤波器各指标—如幅频特性(伯特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。 在系统设计和仿真分析方面,System View还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。在窗口内,可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外,分析窗中还带有一个功能强大的“接收计算器”,可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。 System View还具有与外部文件的接口,可直接获得并处理输入/输出数据。提供了与编程语言VC++或仿真工具Matlab的接口,可以很方便的调用其函数。还具备与硬件设计的接口:与Xilinx公司的软件Core Generator配套,可以将System View系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件;另外,System View还有与DSP芯片设计的接口,可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。
标签: SYSTEMVIEW 教材
上传时间: 2013-04-24
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由于信道中存在干扰,数字信号在信道中传输的过程中会产生误码.为了提高通信质量,保证通信的正确性和可靠性,通常采用差错控制的方法来纠正传输过程中的错误.本文的目的就是研究如何通过差错控制的方法以提高通信质量,保证传输的正确性和可靠性.重点研究一种信道编解码的算法和逻辑电路的实现方法,并在硬件上验证,利用码流传输的测试方法,对设计进行测试.在以上的研究基础之上,横向扩展和课题相关问题的研究,包括FPGA实现和高速硬件电路设计等方面的研究. 纠错码技术是一种通过增加一定的冗余信息来提高信息传输可靠性的有效方法.RS码是一种典型的纠错码,在线性分组码中,它具有最强的纠错能力,既能纠正随机错误,也能纠正突发错误.在深空通信,移动通信以及数字视频广播等系统中具有广泛的应用,随着RS编码和解码算法的改进和相关的硬件实现技术的发展,RS码在实际中的应用也将更加广泛. 在研究中,对所研究的问题进行分解,集中精力研究课题中的重点和难点,在各个模块成功实现的基础上,成功的进行系统组合,协调各个模块稳定的工作. 在本文中的EDA设计中,使用了自顶向下的设计方法,编解码算法每一个子模块分开进行设计,最后在顶层进行元件例化,正确实现了编码和解码的功能. 本文首先介绍相关的数字通信背景;接着提出纠错码的设计方案,介绍RS(31,15)码的编译码算法和逻辑电路的实现方法,RTL代码编写和逻辑仿真以及时序仿真,并讨论了FPGA设计的一般性准则以及高速数字电路设计的一些常用方法和注意事项;最后设计基于FPGA的硬件电路平台,并利用静态和动态的方法对编解码算法进行测试. 通过对编码和解码算法的充分理解,本人使用Verilog HDL语言对算法进行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平台上面实现了编码和解码算法. 其中,编码的最高工作频率达到158MHz,解码的最高工作频率达到91MHz.在进行硬件调试的时候,整个系统工作在30MHz的时钟频率下,通过了硬件上的静态测试和动态测试,并能够正确实现预期的纠错功能.
上传时间: 2013-07-01
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随着半导体技术与数字集成电路(微处理器、存贮器以及标准逻辑门电路等)技术的迅速发展,特别是随着计算机技术的发展,在工业生产和科学技术研究的各行各业中,人们利用PC机的强大处理功能代替传统仪器的某些部件,开发出各种测量仪器(虚拟仪器),传统仪器的数字逻辑部分多是采用分立集成电路(IC)组成,分立IC愈多,给系统的电路设计、调试及维护带来诸多不便。而随着EDA技术的飞速发展,大规模可编程逻辑芯片CPLD / FPGA应运而生。这类芯片可以替代几十甚至上百块通用IC芯片,而且,因其可用硬件描述语言进行芯片设计、支持在线编程和在系统编程等优点而备受青睐。本课题主要是用FPGA实现一个验证平台。用于SOC及IPCore的验证。用FPGA系统验证板实现在实际硬件环境中的验证可以弥补ASIC 设计流程中仿真的不足, 通过该验证也可以加快ASIC设计且降低由于逻辑问题所造成ASIC 开发中的成本损耗。本文首先介绍了EDA技术的发展,然后介绍了FPGA,SOC,和IPCore的一些基本概念,分析了FPGA在现代集成电路设计领域的一些应用。最后,具体设计了一块用设计验证的开发板,并讨论了其设计结构,流程及验证方法。
上传时间: 2013-05-16
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