随着科技的发展,电子电路的设计正逐渐摆脱传统的设计模式。可编程逻辑器件及硬件描述语言的出现与发展从根本上改变了数字系统设计与实现的技术与方法,越来越多的数字信号处理系统采用可编程逻辑器件来实现。 数字滤波技术作为数字信号处理的基本分支之一,在各种数字信号处理中起着重要作用,被广泛应用于很多领域。其中有限长冲激响应(FIR)滤波器,只有零点、系统稳定、运算速度快、具有线性相位的特性,设计灵活,在工程实际中获得广泛应用。 本文以数字滤波器的基本理论为依据,通过对现场可编程门阵列(FPGA)内部结构的研究,结合软件工程学中结构化设计思想和硬件描述语言的特点,以9阶FIR低通数字滤波器为例,采用Altera公司的EPIK30TC144-3器件完成了FIR数字滤波器的软硬件设计。我们在设计中采用了层次化、模块化的设计思想,将整个滤波器划分为多个功能模块,利用VHDL语言进行了各个功能模块的设计。 为了使设计的过程和结果更为直观,文中详细介绍了核心及外围硬件电路的设计过程,最终达到了基于FPGA硬件实现参数化FIR数字滤波器的目的。实验测试表明,本论文所设计的基于FPGA的9阶FIR低通数字滤波器基本达到了设计指标。依照此方法,只要修改参数,升级相关硬件,便可以更改滤波器性能,实现高通、带通FIR数字滤波器,说明本设计具有普遍指导意义。
上传时间: 2013-05-24
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本文主要研究了数字声音广播系统(DAB)内交织器与解交织器的算法及硬件实现方法。时间交织器与解交织器的硬件实现可以有几种实现方案,本文对其性能进行了分析比较,选择了一种工程中实用的设计方案进行设计,并将设计结果以FPGA设计验证。时间解交织器的交织速度、电路面积、占用内存、是设计中主要因素,文中采用了单口SRAM实现,减少了对存储器的使用,利用lC设计的优化设计方法来改善电路的面积。硬件实现是采用工业EDA标准Top-to-Down设计思想来设计时间解交织,使用verilogHDL硬件描述语言来描述解交织器,用Cadence Nc-verilog进行仿真,Debussy进行debug,在Altera公司的FPGA开发板上进行测试,然后用ASIC实现。测试结果证明:时间解交织器的输出正确,实现速度较快,占用面积较小。
上传时间: 2013-04-24
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研制发射微小卫星,是我国利用空间技术服务经济建设、造福人类的重要途径。现代微小卫星在短短20年里能取得长足的发展,主要取决于微小卫星自身的一系列特点:重量轻,体积小,成本低,性能高,安全可靠,发射方便、快捷灵活等。在卫星通信系统中,由于传输信道的多径和各种噪声的影响,信号在接收端会引起差错,通过信道编码环节,可对这些不可避免的差错进行检测和纠正。 在微小卫星通信链路中,信道编码器的任务是差错控制。本文采用符合空间数据系统咨询委员会CCSDS标准的链接码进行信道编码,即内码为(2,1,6)的卷积码,外码为(255,223)的RS码,中间进行交织操作。其中,里德-索罗蒙码(简称RS码)是一种重要的非二进制BCH码,是分组码中纠错能力最强的纠错码,一次可以纠正多个突发错误,广泛地用于空间通信中。 本文针对南京航空航天大学自行研制的微小卫星通信分系统的技术要求,在用SystemView和C语言仿真的基础上,用硬件描述语言Verilog设计了RS(255,223)编码器和译码器,使用Modelsim软件进行了功能仿真,并通过Xilinx公司的软件ISE对设计进行综合、布局布线,最后生成可下载的比特流文件下载到Xilinx公司的型号为XC3S2000的FPGA芯片中,完成了电路的设计并实现了编码译码的功能,表明本文设计的信道编解码器的正确性和实用性,满足了微小卫星通信分系统的技术要求。
上传时间: 2013-08-01
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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。
上传时间: 2013-07-05
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近年来,随着多媒体技术的迅猛发展,电子、计算机、通讯和娱乐之间的相互融合、渗透越来越多,而数字音频技术则是应用最为广泛的技术之一。MP3(MPEG-1 Audio LayerⅢ)编解码算法作为数字音频的解决方案,在便携式多媒体产品中得到了广泛流行。 在已有的便携式MP3系统实现方案中,低速处理器与专用硬件结合的SOC设计方案结合了硬件实现方式和软件实现方式的优点,具有成本低、升级容易、功能丰富等特点。IMDCT(反向改进离散余弦变换)是编解码算法中一个运算量大调用频率高的运算步骤,因此适于硬件实现,以降低处理器的开销和功耗,来提高整个系统的性能。 本文首先阐述了MP3音频编解码标准和流程,以及IMDCT常用的各种实现算法。在此基础上选择了适于硬件实现的递归循环实现方法,并在已有算法的基础上进行了改进,减小了所需硬件资源需求并保持了运算速度。接着提出了模块总体设计方案,结合算法进行了实现结构的优化,并在EDA环境下具体实现,用硬件描述语言设计、综合、仿真,且下载到Xilinx公司的VirtexⅡ系列xc2v1000FPGA器件中,在减小硬件资源的同时快速地实现了IMDCT,经验证功能正确。
上传时间: 2013-06-11
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现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。用FPGA实现调制解调器具有体积小、功耗低、集成度高、可软件升级、抗干扰能力强的特点,符合未来通信技术发展的方向。论文从以下几个方面讨论和实现了基于FPGA的调制解调系统。 论文首先介绍了调制解调系统的发展现状及FPGA的相关知识。然后介绍了几种常见的相位调制解调方式,重点是QDPSK调制解调系统的理论算法。 论文重点介绍了QDPSK解调调制系统的具体实现。首先,在在MATLAB环境下对系统里的每个子模块完成了功能仿真,并取得满意的仿真结果;其次,在QDPSK调制解调系统功能仿真正确的基础上,对每个模块的功能编写C++算法,并且验证了算法的正确性和可实现性;最后,在altera公司的FPGA开发平台Quartus Ⅱ 6.0上,采用Verilog硬件描述语言对QDPSK调制解调系统实现了时序仿真和综合仿真。
上传时间: 2013-07-21
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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。
上传时间: 2013-07-11
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当今电子系统的设计是以大规模FPGA为物理载体的系统芯片的设计,基于FPGA的片上系统可称为可编程片上系统(SOPC)。SOPC的设计是以知识产权核(IPCore)为基础,以硬件描述语言为主要设计手段,借助以计算机为平台的EDA工具进行的。 本文在介绍了FPGA与SOPC相关技术的基础上,给出了SOPC技术开发调制解调器的方案。在分析设计软件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ开发软件进行SOPC(System On a Programmable Chip)设计流程后,依据调制解调算法提出了一种基于DSP Builder调制解调器的SOPC实现方案,模块化的设计方法大大缩短了调制解调器的开发周期。 在SOPC技术开发调制解调器的过程中,用MATLAB/Simulink的图形方式调用Altera DSP Builder和其他Simulink库中的图形模块(Block)进行系统建模,在Simulink中仿真通过后,利用DSP Builder将Simulink的模型文件(.mdl)转化成通用的硬件描述语言VHDL文件,从而避免了VHDL语言手动编写系统的烦琐过程,将精力集中于算法的优化上。 基于DSP Builder的开发功能,调制解调器电路中的低通滤波器可直接调用FIRIP Core,进一步提高了开发效率。 在进行编译、仿真调试成功后,经过QuartusⅡ将编译生成的编程文件下载到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6,完成器件编程,从而给出了一种调制解调器的SOPC系统实现方案。
上传时间: 2013-05-28
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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。
上传时间: 2013-06-23
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软件无线电(SDR)
上传时间: 2013-06-13
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