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时序设计

  • 无线通信系统的FPGA设计和研究

    在数字化、信息化的时代,数字集成电路应用得非常广泛。随着微电子技术和工艺的发展,数字集成电路从电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路(VLSIC)逐步发展到今天的专用集成电路(ASIC)。但是ASIC因其设计周期长,改版投资大,灵活性差等缺陷制约着它的应用范围。可编程逻辑器件的出现弥补了ASIC的缺陷,使得设计的系统变得更加灵活,设计的电路体积更加小型化,重量更加轻型化,设计的成本更低,系统的功耗也更小了。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPID等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 本论文撰写的是用FPGA来实现无人小飞机系统中基带信号的处理过程。整个信号处理过程全部采用VHDL硬件描述语言来设计,并用Modelsim仿真系统功能进行调试,最后使用了Xilinx 公司可编程的FPGA芯片XC2S100完成,满足系统设计的要求。 本文首先研究和讨论了无线通信系统中基带信号处理的总体结构,接着详细阐述了各个模块的设计原理和方法,以及FPGA结果分析,最后就关键技术和难点作了详细的分析和研究。本文的最大特色是整个系统全部采用FPGA的方法来设计实现,修改灵活,体积小,功耗小。本系统的设计包括了数字锁相环、纠错编解码、码组交织、扰码加入、巴克码插入、帧同步识别、DPSK调制解调及选择了整体的时序,所有的组成部分都经过了反复地修改和调试,取得了良好的数据处理效果,其关键之处与难点都得到了妥善地解决。本文分别在发射部分(编码加调制)和接收部分(解调加解码)相独立和相联系的情况下,获得了仿真与实测结果。

    标签: FPGA 无线通信系统

    上传时间: 2013-07-05

    上传用户:acon

  • 基于FPGA的HDB3编译码设计

    一般由信源发出的数字基带信号含有丰富的低频分量,甚至直流分量,这些信号往往不宜直接用于传输,易产生码间干扰进而直接影响传输的可靠性,因而要对其进行编码以便传输。传统的井下信号在传输过程中普遍采用曼彻斯特码的编解码方式,而该方式的地面解码电路复杂。FPGA(现场可编程门阵列)作为一种新兴的可编程逻辑器件,具有较高的集成度,能将编解码电路集成在一片芯片上,而HDB3码(三阶高密度双极性码)具有解码规则简单,无直流,低频成份少,可打破长连0和提取同步方便等优点。基于上述情况,本文提出了基于FPGA的}tDB3编译码设计方案。 该研究的总体设计方案包括用MATLAB进行HDB3编译码算法的验证,基于FPGA的HDB3码编译码设计与仿真,结果分析与比较三大部分。为了保证该设计的可靠性,首先是进行编译码的算法验证;其次通过在FPGA的集成设计环境QuartusⅡ软件中完成HDB3码的编译、综合、仿真等步骤,通过下载电缆下载到特定的FPGA芯片上,用逻辑分析仪进行时序仿真;最后将算法验证结果与仿真结果作一对比,分析该研究的可行性与可靠性。 研究表明,基于FPGA的HDB3编译码设计具有体积小,译码简单,编程灵活,集成度高,可靠等优点。

    标签: FPGA HDB3 编译码

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:siguazgb

  • 基于FPGA的I2C总线控制器的设计

    本文利用Verilog HDL语言在FPGA上实现IC总线的规范,又简要介绍了Quartus Ⅱ设计环境和设计方法,以及FPGA的设计流程。在此基础上,重点介绍了I

    标签: FPGA I2C 总线控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:ajaxmoon

  • 基于FPGA的IIR多相滤波器的设计研究

    多相滤波器主要应用于脉冲多普勒雷达、通信宽带数字接收机、雷达自适应波束形成等信号处理领域。在多普勒雷达信号处理中国内外关于FIR滤波器设计研究的报道较多,而对于IIR滤波器的设计研究相对较少,原因是IIR多相滤波器的设计复杂性,使得IIR滤波器在多普勒雷达数字信号处理中难以发挥重要作用。本文以脉冲多普勒雷达信号处理为背景,主要研究数字多相滤波器的特点和设计方法;进而研究数字多相滤波器的数字仿真方法与FPGA实现技术。对于自主研究、设计和实现雷达信号处理的各种结构的滤波器具有重要的意义。 本文讨论了FIR数字滤波器和IIR数字滤波器的特点和区别。对IIR滤波器的多相结构进行了理论分析,重点研究了IIR多相滤波器的设计原理。根据此原理进行IIR滤波器的多相设计并扩展到多通道和多级结构。在此基础上,根据本文研究的多普勒雷达回波信号需要四通道处理的要求搭建软件仿真模型,对所设计的2级4通道IIR多相滤波器组进行了仿真实验,给出仿真结果,并进行了讨论。 在完成2级4通道IIR多相滤波器组的软件仿真后,利用FPGA设计平台,对该IIR多相滤波器组进行了设计仿真和综合实现。在实现过程中进行了功能仿真和时序仿真两级仿真验证,结果表明在模拟硬件环境中所设计的2级4通道IIR多相滤波器组能够较好地实现多普勒雷达回波信号多通道的划分和滤波功能要求,验证了设计思路和方法的正确性和可行性。

    标签: FPGA IIR 多相滤波器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:gongxinshiwo@163.com

  • 基于FPGA的SDRAM控制器设计及应用

    在国家重大科学工程HIRFL-CSR的CSR控制系统中,需要高速数据获取和处理系统。该系统通常采用存储器作为数据缓冲存储。同步动态随机存储器SDRAM凭借其集成度高、功耗低、可靠性高、处理能力强等优势成为最佳选择。但是SDRAM却具有复杂的时序,为了降低成本,所以采用目前很为流行的EDA技术,选择可编程逻辑器件中广泛使用的现场可编程门阵列FPGA,使用硬件描述语言VHDL,遵循先进的自顶向下的设计思想实现对SDRAM控制器的设计。 论文引言部分简单介绍了CSR控制系统,指出论文的课题来源与实际意义。第二章首先介绍了存储器的概况与性能指标,其次较为详细介绍了动态存储器DRAM的基本时序,最后对同步动态随机存储器SDRAM进行详尽论述,包括性能、特点、结构以及最为重要的一些操作和时序。第三、四章分别论述本课题的SDRAM控制器硬件与软件设计,重点介绍了具体芯片与FPGA设计技术。第五章为该SDRAM控制器在CsR控制系统中的一个经典应用,即同步事例处理器。最后对FPGA技术进行总结与展望。 本论文完整论述了控制器的设计原理和具体实现。从测试的结果来看,本控制器无论从结构上,还是软硬件上设计均满足了工程实际要求。

    标签: SDRAM FPGA 制器设计

    上传时间: 2013-07-11

    上传用户:hasan2015

  • 基于FPGA的回波抵消器设计与实现

    回波抵消器在免提电话、无线产品、IP电话、ATM语音服务和电话会议等系统中,都有着重要的应用。在不同应用场合对回波抵消器的要求并不完全相同,本文主要研究应用于电话系统中的电回波抵消器。电回波是由于语音信号在电话网中传输时由于阻抗不匹配而产生的。 传统回波抵消器主要是基于通用DSP处理器实现的,这种回波抵消器在系统实时性要求不高的场合能很好的满足回波抵消的性能要求,但是在实时性要求较高的场合,其处理速度等性能方面已经不能满足系统高速、实时的需要。现代大容量、高速度的FPGA的出现,克服了上诉方案的诸多不足。用FPGA来实现数字信号处理可以很好地解决并行性和速度问题,且其灵活的可配置特性使得FPGA构成的DSP系统非常易于修改、测试和硬件升级。 本文研究目标是如何在FPGA芯片上实现回波抵消器,完成的主要工作有: (1)深入研究了回波抵消器各模块算法,包括自适应滤波算法、远端检测算法、双讲检测算法、NLP算法、舒适噪声产生算法,并实现了这些算法的C程序。 (2)深入研究了回波抵消器基于FPGA的设计流程与实现方法,并利用硬件描述语言Verilog HDL实现了各部分算法。 (3)在OuartusⅡ和ModelSim仿真环境下对该系统进行模块级和系统级的功能仿真、时序仿真和验证。并在FPGA硬件平台上实现了该系统。 (4)根据ITU-T G.168的标准和建议,对设计进行了大量的主、客测试,各项测试结果均达到或优于G.168的要求。

    标签: FPGA 回波抵消器

    上传时间: 2013-06-23

    上传用户:123啊

  • 四路同步数据采集和处理系统的设计

    数字信号处理是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。常用的实现高速数字信号处理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、逻辑实现能力强、速度快、设计灵活性好等众多优点,尤其在并行信号处理能力方面比DSP更具优势。在信号处理领域,经常需要对多路信号进行采集和实时处理,为解决这一问题,本文设计了基于FPGA的数据采集和处理系统。 本文首先介绍数字信号处理系统的组成和数字信号处理的优点,然后通过FFT算法的比较选择和硬件实现方案的比较选择,进行总体方案的设计。在硬件方面,特别讨论了信号调理模块、模数转换模块、FPGA芯片配置等功能模块的设计方案和硬件电路实现方法。信号处理单元的设计以Xilinx ISE为软件平台,采用VHDL和IP核的方法,设计了时钟产生模块、数据滑动模块、FFT运算模块、求模运算模块、信号控制模块,完成信号处理单元的设计,并采用ModelSim仿真工具进行相关的时序仿真。最后利用MATLAB对设计进行验证,达到技术指标要求。

    标签: 同步数据采集 处理系统

    上传时间: 2013-07-07

    上传用户:小火车啦啦啦

  • 车牌识别系统的硬件设计与实现

    随着交通工具的迅猛发展,智能交通系统(Intelligent TransportationSystems,简称ITS)在交通管理中受到广泛的关注。而在ITS中,车牌识别(LicensePlate Recognition,简称LPR)是其核心技术。车牌识别系统主要由数据采集和车牌识别算法两个部分组成。由于车牌清晰程度、摄像机性能、气候条件等因素的影响,牌照中的字符可能出现不清楚、扭曲、缺损或污迹干扰,这都给识别造成一定难度。因此,在复杂背景中快速准确地进行车牌定位成为车牌识别系统的难点。 本文研究和设计了一种集图象采集,图象识别,图象传输等于一体的实时嵌入式系统。该平台包括硬件系统设计与应用程序开发两个方面,充分利用TI公司的C6000系列DSP强大的并行运算能力、以及FPGA的灵活时序逻辑控制技术,从硬件方面实现系统的高速运行。 本文的主要工作有两部分组成,具体如下: (1) 在硬件设计方面:实现由A/D、电源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所组成的车牌识别系统;设计并完成系统的原理图和印制板图;完成电路板调试,以及完成FPGA.在高速图像采集中的veriIog应用程序开发。 (2) 在软件开发方面:完成Philips公司的SAA7113H的配置代码开发,以及DSP底层的部分驱动程序开发。 该系统能够实现25帧每秒的数字视频流图像数据的输出,并由FPGA负责完成一幅720×572数据量的图像采集。DSP负责系统的嵌入式操作,包括系统的控制和车牌识别算法的实现。 目前,嵌入式车牌识别系统硬件平台已经搭建成功,系统软件代码程序也已经开发完成。本系统能够实现高速图像采集、嵌入式操作与车牌识别算法、UART数据通信等功能,具有速度快、稳定性高、体积小、功耗低等特点,为车牌识别算法提供一个较好的验证平台。

    标签: 车牌识别系统 硬件设计

    上传时间: 2013-07-30

    上传用户:gdgzhym

  • DDR2SDRAM存储器接口设计

    内部存储器负责计算机系统内部数据的中转、存储与读取,作为计算机系统中必不可少的三大件之一,它对计算机系统性能至关重要。内存可以说是CPU处理数据的“大仓库”,所有经过CPU处理的指令和数据都要经过内存传递到电脑其他配件上,因此内存性能的好坏,直接影响到系统的稳定性和运行性能。在当今的电子系统设计中,内存被使用得越来越多,并且对内存的要求越来越高。既要求内存读写速度尽可能的快、容量尽可能的大,同时由于竞争的加剧以及利润率的下降,人们希望在保持、甚至提高系统性能的同时也能降低内存产品的成本。面对这种趋势,设计和实现大容量高速读写的内存显得尤为重要。因此,近年来内存产品正经历着从小容量到大容量、从低速到高速的不断变化,从技术上也就有了从DRAM到SDRAM,再到DDR SDRAM及DDR2 SDRAM等的不断演进。和普通SDRAM的接口设计相比,DDR2 SDRAM存储器在获得大容量和高速率的同时,对存储器的接口设计也提出了更高的要求,其接口设计复杂度也大幅增加。一方面,由于I/O块中的资源是有限的,数据多路分解和时钟转换逻辑必须在FPGA核心逻辑中实现,设计者可能不得不对接口逻辑进行手工布线以确保临界时序。而另一方面,不得不处理好与DDR2接口有关的时序问题(包括温度和电压补偿)。要正确的实现DDR2接口需要非常细致的工作,并在提供设计灵活性的同时确保系统性能和可靠性。 本文对通过Xilinx的Spartan3 FPGA实现DDR2内存接口的设计与实现进行了详细阐述。通过Xilinx FPGA提供了I/O模块和逻辑资源,从而使接口设计变得更简单、更可靠。本设计中对I/O模块及其他逻辑在RTL代码中进行了配置、严整、执行,并正确连接到FPGA上,经过仔细仿真,然后在硬件中验证,以确保存储器接口系统的可靠性。

    标签: DDR2SDRAM 存储器 接口设计

    上传时间: 2013-06-08

    上传用户:fairy0212

  • 基于FPGA模糊控制器的设计

    本文针对目前国内外基于FPGA实现模糊控制器的理论、EDA软件工具的使用以及FPGA 技术的发展,对模糊控制器的设计作了有益的探索,并达到了预期的实验效果。文章综述了模糊控制理论的产生、发展、应用现状以及今后的发展方向;介绍了模糊逻辑、模糊控制的基本原理和模糊控制器的结构;阐述了常规模糊控制器的设计过程。文章介绍了运用 VHDL语言进行模糊控制器的设计过程。对模糊控制过程中隶属度函数的存储采用了分段存储法,其设计方法简单,提高了运算速度和运算精度。采用了“最大-最小”函数法简化了模糊控制规则的推理过程。运用“倒数相乘法”实现除法器的设计,能够实现任意数的除法运算,且精度较高。并以模糊空调温度控制器为例进行了理论说明和模糊设计,并给出了相应的VHDL代码。整体设计及其各个模块都在ALTERA公司的EDA 工具Quartus Ⅱ和Modelsim SE平台上进行了逻辑综合及功能时序仿真,综合与仿真的结果表明,基于FPGA的模糊控制器芯片消耗较少的硬件资源,达到了较高的设计性能,在速度和资源利用率方面均达到了较优的状态,通过在 FPGA开发板上的验证与测试,测试结果表明,所设计的模糊控制器可满足实时模糊控制的要求。关键词:模糊逻辑 模糊控制器 VHDL FPGA

    标签: FPGA 模糊控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:003030