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理和应用

  • 基于FPGA的PWM发生器的研究与设计

    PWM(脉冲宽度调制)是一种利用数字信号来控制模拟电路的控制技术,广泛应用于电源、电机、伺服系统、通信系统、电子控制器、功率控制等电力电子设备。PWM技术在逆变电路中的应用最为广泛,也是变频技术的核心,同时在机床,液压位置控制系统等机械装置中也发挥着重要的作用。PWM技术已经成为控制领域的一个热点,因此研究PWM发生器对于基础理论的发展和技术的改进都有十分重要的意义。 论文研究的主要内容是用任意波形作为调制信号通过特定的方法来产生所需要的PWM波形,任意波形的合成和PWM波形的生成是两个主要任务。任意波形的合成是课题设计的一个难点,也是影响系统性能的关键因素之一。论文中波形合成采用直接数字频率合成(DDS)技术来实现。DDS技术以相位为地址,通过查找离散幅度数据进行波形合成,具有输出波形相位变化连续、分辨率高、频率转换速率快的优点,而且通过设置控制字可灵活方便地改变输出频率,是目前波形合成的主流方法。 实现PWM发生器的设计方法有多种。在综合比较了单片机、DSP、ARM等常用开发工具特点的基础上,本文提出了一种以可编程逻辑器件(PLD)为主体,单片机辅助配合的设计方法。随着计算机技术和微电了技术的迅速发展,可编程逻辑器件的集成度和容量越来越大,基于PLD的设计方法正逐步成为一种主流于段,是近些年来电子系统设计的一个热点。整个系统分为模拟波形产生、单片机控制电路、FPGA内部功能模块三大部分。FPGA部分的设计是以Altera公司的Quartus Ⅱ软件为开发平台,采用VHDL语言为主要输入手段来完成内部各功能模块的设计输入、编译、仿真等调试工作,目标载体选用性价比比较高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件;单片机控制电路主要负责控制字的设置和显示,波形数据的接受与发送;用MATLAB软件完成仟意波形的绘制和模拟任务。 论文共分五章,详细介绍了课题的背景、PWM发生器的发展和应用以及选题的目的和意义等,论述了系统设计方案的可行性,对外围电路和FPAG内部功能模块的设计方法进行了具体说明,并对仿真结果、系统的性能、存在的问题和改进方法等进行了分析和阐述。整个设计满足PWM发生器的任务和功能要求,设计方法可行。

    标签: FPGA PWM 发生器

    上传时间: 2013-06-03

    上传用户:a155166

  • ADS7843触摸屏接口

    简单介绍了ADS7843的功能特点和工作原理,探讨了ADS7843触摸屏接口芯片的模式选择和应用技巧Œ最后给出了基于该系统的一个实际使用方案.

    标签: 7843 ADS 触摸屏接口

    上传时间: 2013-06-21

    上传用户:athjac

  • 基于FPGA的扩频模拟信号源的设计

    信号发生器是控制系统的重要组成部分。研制出较高精度、可靠性、可调参数的数字量信号发生器,对于促进我国航空、航天、国防以及工业自动化等领域的发展均有重要意义。本文以直接频率合成和伪随机码的设计与实现为中心,对扩频通信的基本理论、信号源的结构、载波调制等问题进行了深入的分析和研究,并给出了模块的硬件实现方案。 现场可编程门阵列(FPGA)设计灵活、速度快,在数字专用集成电路的设计中得到了广泛的应用。论文介绍了FPGA技术的发展和应用,包括VHDL语言的基本语法结构和FPGA器件的开发设计流程等等。详细地分析了各类频率合成器的基础上提出采用直接数字式频率合成原理(DDS)实现低相位噪声、高分辨率、高精度和高稳定度的信号源。研究了测距伪随机码的原理,确定选用移位序列作为系统的扩频码序列,并选取了符合本系统使用的移位序列扩频码。分别给出并分析了相应的FPGA硬件实现电路。 对于载波调制这一关键技术,提出了采用二进制相移键控相位选择法并相应作了硬件实现。最后给出具体设计实现了的信号发生器的输出波形。经实验室测试,设计的信号发生器满足要求,且结构简单、工作可靠、重量轻、体积小,具有良好的应用前景。

    标签: FPGA 扩频 模拟信号源

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:qweqweqwe

  • 基于FPGA的嵌入式TCPIP协议栈的实现

    本文论述了嵌入式TCP/IP协议栈的实现,介绍了TCP/IP协议栈的原理,以及硬线实现TCP/IP协议栈的意义和应用。 第一章为绪论,介绍论文研究的目的、内容、意义和国内外研究发展的现状。 第二章介绍FPGA设计的流程和Verilog HDL设计语言。着重介绍了FPGA的代码输入、编译、综合、仿真和下载等等步骤,并且介绍了FPGA设计中使用到的EDA软件。介绍了Verilog HDL语言的起源,以及Verilog HDL语言的优缺点,并与VHDL语言进行了简单的比较。 第三章介绍嵌入式系统要实现的经过剪裁的TCP/IP协议栈的内容。着重介绍了要实现的TCP/IP协议栈的子协议,包括TCP协议、UDP协议、IP协议、ARP协议、ICMP协议。在介绍这些协议的时候,介绍了这些协议的工作原理,以及这些协议要用到的报文的格式。 第四章介绍实现剪裁的TCP/IP协议栈的实现,具体介绍的经过剪裁的TCP/IP各个模块的设计工作。这个部分着重介绍各个模块的设计方法,实现各个模块的过程。在设计完这些模块后,对这些模块的仿真进行了仿真。 第五章是全文的总结,概括了作者在这次毕业设计中的主要工作和课题的意义,同时指出了进一步工作的方向和需要解决的问题。

    标签: TCPIP FPGA 嵌入式 协议栈

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:13215175592

  • 基于FPGA的人脸检测系统设计

    人脸识别技术继指纹识别、虹膜识别以及声音识别等生物识别技术之后,以其独特的方便、经济及准确性而越来越受到世人的瞩目。作为人脸识别系统的重要环节—人脸检测,随着研究的深入和应用的扩大,在视频会议、图像检索、出入口控制以及智能人机交互等领域有着重要的应用前景,发展速度异常迅猛。 FPGA的制造技术不断发展,它的功能、应用和可靠性逐渐增加,在各个行业也显现出自身的优势。FPGA允许用户根据自己的需要来建立自己的模块,为用户的升级和改进留下广阔的空间。并且速度更高,密度也更大,其设计方法的灵活性降低了整个系统的开发成本,FPGA 设计成为电子自动化设计行业不可缺少的方法。 本文从人脸检测算法入手,总结基于FPGA上的嵌入式系统设计方法,使用IBM的Coreconnect挂接自定义模块技术。经过训练分类器、定点化、以及硬件加速等方法后,能够使人脸检测系统在基于Xilinx的Virtex II Pro开发板上平台上,达到实时的检测效果。本文工作和成果可以具体描述如下: 1. 算法分析:对于人脸检测算法,首先确保的是检测率的准确性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一种基于Adaboost算法的人脸检测方法。算法中较多的是积分图的特征值计算,这便于进一步的硬件设计。同时对检测算法进行耗时分析确定运行速度的瓶颈。 2. 软硬件功能划分:这一步考虑市场可以提供的资源状况,又要考虑系统成本、开发时间等诸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro开发板,在上面有可以供利用的Power PC处理器、可扩展的存储器、I/O接口、总线及数据通道等,通过分析可以对算法进行细致的划分,实现需要加速的模块。 3. 定点化:在Adaboost算法中,需要进行大量的浮点计算。这里采用的方法是直接对数据位进行操作它提取指数和尾数,然后对尾数执行移位操作。 4. 改进检测用的级联分类器的训练,提出可以迅速提高分类能力、特征数量大大减小的一种训练方法。 5. 最后对系统的整体进行了验证。实验表明,在视频输入输出接入的同时,人脸检测能够达到17fps的检测速度,并且获得了很好的检测率以及较低的误检率。

    标签: FPGA 人脸检测 系统设计

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:大融融rr

  • 基于FPGA的PCIE1接口设计与实现

    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。

    标签: PCIE1 FPGA 接口设计

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lixinxiang

  • 基于FPGA的扩频信号发生器

    本文以直接频率合成和伪随机码的设计与实现为中心,对扩频通信的基本理论、信号源的总体结构、载波调制、滤波器设计等问题进行了深入的分析和研究,并给出了模块的硬件实现方案。 首先介绍了FPGA技术的发展和应用,包括VHDL语言的基本语法结构和FPGA器件的开发设计流程等等。详细地分析了各类频率合成器的基础上提出采用直接数字式频率合成器(DDS)实现低相位噪声、高分辨率、高精度和高稳定度的信号源。研究了测距伪随机码的原理,确定选用移位序列作为系统的扩频码序列,并选取了符合本系统使用的移位序列扩频码。分别给出并分析了相应的FPGA硬件实现电路。 对于载波调制这一关键技术,提出了采用二进制相移键控相位选择法并相应作了硬件实现。分析与研究了射频宽带滤波器应具有的传输特性,通过分析巴特沃思滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器和贝塞尔滤波器这几种滤波器的频谱特性,设计了发生器射频宽带滤波器。最后给出具体设计实现了的信号发生器的输出波形。

    标签: FPGA 扩频信号 发生器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:greethzhang

  • 三相电流型自然采样SPWM整流器

    随着全控型变流技术的不断发展和应用领域的不断拓宽,具有高功率因数的PWM整流器在工业领域中逐渐得到普遍重视。在目前的PWM调制方法中,自然采样SPWM具有控制灵活、输出脉冲波形好、谐波含量低等优点,是一种性能优良的调制方法。传统的基于DSP的SPWM实现方法受DSP本身串行程序流工作模式的限制,是很难实时完成自然采样SPWM的计算的,这在一些特殊的应用领域限制了PWM整流器性能的提高。为此,论文提出了一种基于FPGA的自然采样SPWM实现方法,并在三相电流型整流器样机上进行了实验验证。由于FPGA具有丰富的可编程逻辑资源和I/O口,并且可以采用并行工作方式,因此控制系统具有更快的处理速度、更小的控制延时和更好的实时性,有利于PWM整流器性能的提高。仿真和实验研究都表明本文的设计是正确有效的。

    标签: SPWM 三相 电流型 整流器

    上传时间: 2013-06-16

    上传用户:黑漆漆

  • FPGA局部动态可重配置的研究

    FPGA作为近年来集成电路发展中最快的分支之一,有关它的研究和应用得到了迅速的发展。传统的FPGA采用静态配置的方法,所以在它的应用生命周期中,它的功能就不能够再改变,除非重新配置。动态重配置系统在系统工作的过程中改变FPGA的结构,包括全局重配置和局部重配置。其中的局部动态重配置系统有着ASIC以及静态配置FPGA无法比拟的优势。而随着支持局部位流配置以及动态配置的商用FPGA的推出,使对局部动态重配置系统和应用的研究有了最基本的硬件支撑条件。而Internet作为无比强大的网络已经渗入到各种应用领域之中。 本文首先提出了一个完整的基于Internet的FPGA局部动态可重配置系统的方案。然后针对方案的各个组成部分,分别进行了描述。首先是介绍了FPGA的基本概况,包括它的发展历史、结构、应用领域、发展趋势等。然后介绍了对一个包含局部动态重配置模块的FPGA系统的设计过程,包括重配置模块的定义、设计的流程、局部位流的产生等。接下来对.FPGA的配置方法以及配置解决方案进行描述,包括几种可选择的配置模式,其中有一些适用于静态配置,另外一些可以用于动态局部配置,.以及作为一个系统的配置解决方案。最后系统要求从Internet服务器上下载重配置模块的位流并且完成对FPGA的配置,根据这个要求,我们设计了相应的嵌入式解决方案,包括如何设计一个基于VxWorks的嵌入式应用软件实现FTP功能,并说明如何通过JTAGG或者ICAP接口由嵌入式CPU完成对FPGA的局部配置。

    标签: FPGA 局部 动态可重配置

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:william345

  • 嵌入式可重构数控系统的研究

    传统的数控系统采用的大多是专用的封闭式结构,它能提供给用户的选择有限,用户无法对现有数控设备的功能进行修改以满足自己的特殊要求;各种厂商提供给用户的操作方式各不相同,用户在培训人员、设备维护等方面要投入大量的时间和资金。这些问题严重阻碍了CNC制造商、系统集成者和用户采用快速而有创造性的方法解决当今制造环境中数控加工和系统集成中的问题。随着电子技术和计算机技术的高速发展,数控技术正朝向柔性化、智能化和网络化的方向发展。针对数控系统已存在的问题和未来发展的趋势,本文致力于建立一个适合现场加工特征的开放结构数控平台,使系统具备软硬件可重构的柔性特征,同时把监控诊断和网络模块融入数控系统的框架体系之内,满足智能化和网络化的要求。 本文在深入研究嵌入式系统技术的基础上,引入可重构的设计方法,选择具体的硬件平台和软件平台进行嵌入式可重构数控系统平台的研发。硬件结构以MOTOROLA的高性能32位嵌入式处理器MC68F375和ALTERA的现场可编程门阵列(FPGA)芯片为核心,配以系统所需的外围模块;软件系统以性能卓越的VxWorks嵌入式实时操作系统为核心,开发所需要的应用软件,将VxWorks嵌入式实时操作系统扩展为一个完整、实用的嵌入式数控系统。该系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点,而且具有良好的可移植性和软硬件可裁减性,便于根据实际需求进行功能的扩展和重构。 本论文的主要研究工作如下: (1)深入研究了以高性能微处理器MC68F375为核心的主控制板的硬件电路设计,以及存储、采集、通讯和网络等模块的设计。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重构设计方法,设计出基于FPGA的电机运动控制、机床IO控制、键盘阵列和液晶显示控制等接口模块电路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式实时操作系统在硬件平台上的移植和任务调度原理,合理分配控制系统的管理任务,开发系统的底层驱动程序和应用程序。 最后,本文总结了系统的开发工作,并对嵌入式可重构数控系统的进一步研究提出了自己的一些想法,以指引后续研究工作。

    标签: 嵌入式 可重构 数控系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:gcs333