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空间网络

  • 基于FPGA的DDS信号源设计.rar

    作为电子类专业学生,实验是提高学生对所学知识的印象以及发现问题和解决问题的能力,增加学生动手能力的必须环节。本设计的目的就是开发一套满足学生实验需求的信号源,基于此目的本信号源并不需要突出的性能,但经济上要求低成本,同时要求操作简单,能够输出多种波形,并且利于学生在此平台上认识信号源原理,同时方便在此平台上进行拓展开发。 设计中运用虚拟仪器技术将计算机屏幕作为仪器面板,采用EPP接口,同时在FPGA上开发控制电路,为后续开发留下了空间,同时节省了成本。本设计采用地址线16位,数据线12位的静态RAM作为信号源的波形存储器,后端采用两种滤波类型对需要滤波的信号进行滤波。启动信号时软件需要先将波形数据预存在存储器中便于调用,最后得到的结果基本满足教学实验的需求。 本文结构上首先介绍了直接采用DDS芯片制作信号源的利弊,及作者采用这种设计的初衷,然后介绍了信号源的整体结构,总体模块。以下章节首先介绍FPGA内部设计,包括总体结构和几大部分模块,包括:时钟产生电路,相位累加器,数据输入控制电路,滤波器控制电路,信号源启动控制电路。 然后介绍了其他模块的设计,包括存储器选择,幅度控制电路的设计以及滤波器电路的设计,本设计的幅度控制采用两级DA级联,以及后端电阻分压网络调节的方式进行设计,提高了幅度调节的范围。对于滤波器的设计,依据不同的信号频率,分成了4个部分,对于500K以下的信号采用的是二阶巴特沃斯有源低通滤波,对于500K以上至5M以下信号采用的五阶RC低通滤波器。 在软件设计部分,分成两个部分,对于底层驱动程序采用以Labwindows/CVI为平台进行开发,利用其编译和执行速度快,并且和LabVIEW能够很好连接的特性。对于上层控制软件,采用以LabVIEW为平台进行开发,充分利用其图化设计,易于扩展。 论文最后对所做工作进行了总结,提出了进一步改进的方向。

    标签: FPGA DDS 信号源

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:afeiafei309

  • 基于FPGA的无线传感器网络MAC层控制器的设计与实现.rar

    无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量传感器节点组成,这些节点部署在监测区域内通过无线通信方式,形成的一个多跳自组织的网络。整个网络的作用是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中监测对象的信息,并发送给观察者,可广泛应用于环境监测、医疗护理、军事、商业等多个领域。 媒体访问控制(Medium Access Control,MAC)协议处于无线传感器网络协议的物理层和路由层之间,用于在传感器节点间公平有效地共享通信媒介,对传感器网络的性能有较大影响。与传统无线网络不同,提高能量效率和可扩展性是无线传感器网络MAC协议设计的主要目标。 本文主要阐述基于FPGA对IEEE802.15.4 MAC层功能的实现。首先介绍了无线传感器网络的体系结构、MAC协议的设计要求以及已有的MAC层协议,讨论了无线传感器网络MAC层的主要要求和功能。然后详细介绍和分析了IEEE802.15.4的MAC协议,并在此基础上,通过NS2平台对MAC层协议进行了仿真,研究不同网络负荷下信道访问机制的各个参数对吞吐量,丢包率,传输延时的影响,分析了隐蔽站问题、确认帧机制。 本文对MAC层中的主要功能,诸如数据收发、帧处理、信道接入方式以及帧检验等提出了基于FPGA的硬件解决方法。设计选用硬件描述语言VerilogHDL,在QuartusⅡ中完成模块的综合和布局布线,在QuartusⅡ和Modelsim中进行时序仿真验证,最终下载到自主设计Altera公司的Cyclone开发板中。 对设计的验证采取的是由里及外的方式,先对系统主模块的功能进行验证,然后下载到与CC2430开发板相连接的FPGA中对设计进行验证测试。验证流程是功能仿真、时序仿真和板级调试,最终通过测试,验证了该设计的功能。测试结果表明,该模块能满足无线传感器网络低速率应用环境的需要,具有优良的扩展性能,达到了预期的设计目标。

    标签: FPGA MAC 无线传感器网络

    上传时间: 2013-06-14

    上传用户:竺羽翎2222

  • 基于FPGA的加密算法的研究与实现.rar

    在几乎所有现代通讯和计算机网络领域中,安全问题都起着非常重要的作用。随着网络应用的迅速发展,对安全的要求也逐渐加强。目前影响最大的三类公钥密码是RSA公钥密码、EIGamal公钥密码和椭圆曲线公钥密码。但超椭圆曲线密码是比椭圆曲线密码更难攻破的密码体制,且可以在更小的基域上达到与椭圆曲线密码相同的安全程度。虽然超椭圆曲线密码体制在理论上已经基本成熟,但由于它的计算复杂性大,所以在具体实现上还需要进一步研究。实现超椭圆曲线密码系统,对于增强信息系统的安全性和研究更高强度的加密系统都有着重要的理论意义和较高的应用价值,相信超椭圆曲线密码系统将会有更好的应用前景。 对于密码系统,我们希望它占用的空间更少,实现的时间更短,安全性更高。论文研究超椭圆曲线密码中的加密算法,对主要算法进行实现比较并提出软硬协调思想实现超椭圆曲线密码系统就是为了达到这个目标。 论文先介绍了超椭圆曲线密码系统中有限域上的两个核心运算——有限域乘法运算和有限域求逆运算。对有限域乘法运算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL语言进行了实现,并对它们的结果进行对比,重点在于对并行度不同的串并混合算法进行实现比较,找到面积和速度的最佳结合点。通过对算法的实现和比较,发现理论上面积和速度协调性较好的8位串并混合算法在实际中协调性并不是很好,最终得出结论,在所做实验的四种情况中,面积和速度协调性较好的算法是4位串并混合算法。随后论文对有限域求逆运算的三种算法在FPGA上用VHDL语言进行实现比较,找到单独实现有限域求逆运算较好的算法(MIMA域求逆算法)和可以与域乘法运算相结合的算法(使用域乘法求逆的算法),为软硬协调实现超椭圆曲线系统思想的提出打下基础。 论文然后提出了软硬协调的方法实现超椭圆曲线系统的思想,并对整个系统进行了软硬件部分的划分。通过分析,将标量乘算法,除子算法和多项式环算法划分到软件部分,并对其中的标量乘运算进行了详细的分析介绍,将有限域算法归于硬件部分并对其进行了简单描述。在最后对全文进行总结,提出进一步需要开展的工作。

    标签: FPGA 加密 法的研究

    上传时间: 2013-04-24

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  • 矢量网络分析基础和测量学习资料.rar

    矢量网络分析仪是一个复杂的测试系统,由测试信号源、 功率分配器、定向耦合器、驻波比桥、测试接收机、检测 器、处理器及显示等部分构成。主要用来测试高频器件、 电路及系统的性能参数,如线性参数、非线性参数、变频 参数、混合S参数等

    标签: 矢量 测量学 网络分析

    上传时间: 2013-06-07

    上传用户:410805624

  • 基于FPGA的智能小车系统.rar

    基于FPGA的智能小车系统就是本地计算机通过接入Internet小车实现对远端工作现场、危险工作地段等特殊环境进行监视和控制的系统。智能小车是智能行走机器人的一种,这种智能小车可以适应不同环境,不受温度、湿度、空间、磁场辐射、重力等条件的影响,可以在人类无法进入或生存的环境中完成人类无法完成的探测任务。适用于国防及民用多个领域。整个系统以遥控小车装置为基础,通过配置在上面的摄像头实现图像的采集及对行车道的检测,通过配置的红外测温仪探测环境和目标的温度,具有一定的智能性。其明显的优点是可以通过网络远程控制小车运行及采集现场的温度、图像等相关信息,完成人类在特定条件下无法完成的工作。对人类的科学研究、探索未知领域、远程监控等有着重要的意义。 论文在深入研究SOPC和嵌入式操作系统的基础上,提出了基于FPGA的智能小车远程监控方案。采用FPGA来实现,可以充分利用现有的IP核,功能扩展容易,设计开发成本低,上市时间快,修改方便,甚至可以远程重构系统。与单片机相比,集成度高,可靠性好,调试和维护方便。 论文主要内容包括以下几个部分:在对智能小车功能分析的基础上,设计了硬件系统,并在FPGA上构建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系统,配置了SPI、串行口和以太网接口模块和驱动程序,以及各种存储器。移植了μClinux操作系统,配置嵌入式Web服务器,编写CGI程序,设计了动态网页;并对行车道检测系统进行了研究,在DSP Builder中构建了该模块,并在Matlab中进行了仿真。在研究数码相机模块和红外测温模块的基础上,编写了图像采集和温度测量程序以及小车运动控制程序,并对系统进行了调试,初步达到通过Internet实现远程监控的目的。

    标签: FPGA 智能小车

    上传时间: 2013-05-24

    上传用户:1047385479

  • 基于H264的网络视频监控的FPGA实现研究.rar

    随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高,视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H.264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统,在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势,具有重要的学术意义与实用意义, 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像,采用H.264 编码算法进行压缩,并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问,接收编码数据,使用H.264解码算法重建图像并实时显示,使监控人员有效地掌握现场情况, 在嵌入式图像服务器设计阶段,本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统,采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统,阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计,采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度, H.264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H.264.标准,规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法,并设计宏块扫描方式,采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式,编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案,针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法,实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式,并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证,并进行测试,观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后,本文进行了PC机客户端设计,使其具有远程访问、H.264解码与实时显示的功能。同时将H.264 编码算法程序移植到NiosⅡ中,并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试,构建完整的网络视频监控系统, 实验结果表明,本系统视频压缩率高,监控图像质量良好,充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点,发展前景十分广阔。

    标签: H264 FPGA 网络视频监控

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:wang0123456789

  • 采用FPGA实现基于ATCA架构的2.5Gbps串行背板接口

    当前,在系统级互连设计中高速串行I/O技术迅速取代传统的并行I/O技术正成为业界趋势。人们已经意识到串行I/O“潮流”是不可避免的,因为在高于1Gbps的速度下,并行I/O方案已经达到了物理极限,不能再提供可靠和经济的信号同步方法。基于串行I/O的设计带来许多传统并行方法所无法提供的优点,包括:更少的器件引脚、更低的电路板空间要求、减少印刷电路板(PCB)层数、PCB布局布线更容易、接头更小、EMI更少,而且抵抗噪声的能力也更好。高速串行I/O技术正被越来越广泛地应用于各种系统设计中,包括PC、消费电子、海量存储、服务器、通信网络、工业计算和控制、测试设备等。迄今业界已经发展出了多种串行系统接口标准,如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太网、10G以太网XAUI、串行ATA等等。 Aurora协议是为私有上层协议或标准上层协议提供透明接口的串行互连协议,它允许任何数据分组通过Aurora协议封装并在芯片间、电路板间甚至机箱间传输。Aurora链路层协议在物理层采用千兆位串行技术,每物理通道的传输波特率可从622Mbps扩展到3.125Gbps。Aurora还可将1至16个物理通道绑定在一起形成一个虚拟链路。16个通道绑定而成的虚拟链路可提供50Gbps的传输波特率和最大40Gbps的全双工数据传输速率。Aurora可优化支持范围广泛的应用,如太位级路由器和交换机、远程接入交换机、HDTV广播系统、分布式服务器和存储子系统等需要极高数据传输速率的应用。 传统的标准背板如VME总线和CompactPCI总线都是采用并行总线方式。然而对带宽需求的不断增加使新兴的高速串行总线背板正在逐渐取代传统的并行总线背板。现在,高速串行背板速率普遍从622Mbps到3.125Gbps,甚至超过10Gbps。AdvancedTCA(先进电信计算架构)正是在这种背景下作为新一代的标准背板平台被提出并得到快速的发展。它由PCI工业计算机制造商协会(PICMG)开发,其主要目的是定义一种开放的通信和计算架构,使它们能被方便而迅速地集成,满足高性能系统业务的要求。ATCA作为标准串行总线结构,支持高速互联、不同背板拓扑、高信号密度、标准机械与电气特性、足够步线长度等特性,满足当前和未来高系统带宽的要求。 采用FPGA设计高速串行接口将为设计带来巨大的灵活性和可扩展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片内置了最多24个RocketIO收发器,提供从622Mbps到3.125Gbps的数据速率并支持所有新兴的高速串行I/O接口标准。结合其强大的逻辑处理能力、丰富的IP核心支持和内置PowerPC处理器,为企业从并行连接向串行连接的过渡提供了一个理想的连接平台。 本文论述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA设计传输速率为2.5Gbps的高速串行背板接口,该背板接口完全符合PICMG3.0规范。本文对串行高速通道技术的发展背景、现状及应用进行了简要的介绍和分析,详细分析了所涉及到的主要技术包括线路编解码、控制字符、逗点检测、扰码、时钟校正、通道绑定、预加重等。同时对AdvancedTCA规范以及Aurora链路层协议进行了分析, 并在此基础上给出了FPGA的设计方法。最后介绍了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT设计工具,可在标准ATCA机框内完成单通道速率为2.5Gbps的全网格互联。

    标签: FPGA ATCA Gbps 2.5

    上传时间: 2013-05-29

    上传用户:frank1234

  • 基于FPGA的MPEG4协同处理器研究

    网络带宽依然在不断增长(尤其是在本地网),最后一公里的高速接入日益普及;另一方面的情况是大容量的磁盘、FLASH移动存储盘和激光盘的容量不断增大,使得传送和储存数据的成本不断地下降。不仅使人发问:我们孜孜不倦的搞视频压缩高级算法还有多少意义?我们可以看到,算法的复杂性日益增加,但性能的提高却接近边缘。 是什么还在要求更高的压缩速率?还有被我们遗忘的地方吗?还有什么应用让我们继续追求更精妙的压缩算法? 在作者看来,这个应用领域就是移动视频服务。无线频谱这种稀缺资源的有限性决定了我们必须继续对视频压缩技术进行研究。即使伴随UMTS/IMT2000的到来,移动终端可以获得的数据速率也限制在144Kbit/s,在微蜂窝的时候最高能达到的速率上限也在2Mbit/s。144Kbit/s的速率对于较高质量的视频传输来讲,仍然是有限的。因此,可以预见,移动终端的空中接口这个瓶颈使得我们必须继续进行视频压缩。 另一方面,移动终端领域开发视频压缩算法,在其低功耗和实时性要求下,也是异常困难的。为了减少计算的复杂性和运动估计的功耗,业界提出了许多快速算法,例如2-D的对数搜索,三步搜索,联合搜索。尽管这些方法减少了功耗,其结果是视频压缩性能的降低,因为这些算法的本质是减少了运动搜索的空间。为了实现运动搜索的低功耗,在电路领域又提出了搜索窗口和时钟管理的措施。但这些方法都是在牺牲视频压缩比性能的基础进行的折中,并没有强调算法映射结构上做出处理。 本论文提出了一种新的解决MPEG-4运动估计运算的低功耗实时处理器架构。其基础是采用了心肌阵列并行处理技术和低功耗控制电路。运动估计的繁复运算通过心肌阵列分布式运算得到有效处理。从理论上看,心肌阵列有其简单易理解性,然后,由于FPGA的互联网络有限性,设计这样一个阵列仍有许多值得注意的问题。论文提出使用保守近似处理在全局运动估计中减少功耗,其本质是消除不必要的冗余运算。宏块的最小误差匹配是一个典型的串行操作过程。论文新提出的方法是在进行绝对匹配前使用保守计算,如果保守误差值与最小误差差别过大,则不进行绝对误差计算。 总的说来,论文实现了两个目标:通过心肌阵列实现了实时的运动估计编码,通过在算法层次引入控制电路,降低运动估计电路的功耗。

    标签: MPEG4 FPGA 处理器

    上传时间: 2013-06-23

    上传用户:lacsx

  • OFDM系统基于子空间的盲信道估计源代码

    本代码实现了OFDM系统的子空间盲信道估计,实现了ber性能

    标签: OFDM 子空间 盲信道

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:gzming

  • H.264解码算法优化及在ARM上的移植

    在信息化发展的当前,音视频等多媒体作为信息的载体,在社会生活的各个领域,起着越来越重要的作用。数字视频的海量性成为阻碍其应用的的瓶颈之一。在这种情况下,H.264作为新一代的视频压缩标准,以其高性能的压缩效率,成为备受关注的焦点和研究问题。H.264通过运动估计/运动补偿(MP/MC)消除视频时间冗余,对差值图像进行离散余弦变换(DCT)消除空间冗余,对量化后的系数进行可变长编码(VLC)消除统计冗余,获得了极高的压缩效率。随着嵌入式处理器性能的逐渐提升和3G网络即将商用的推动,H.264以其优秀的压缩性能,无论是无线信道传输方面,还是存储容量有限的嵌入式设备都具有广阔的应用前景。 但H.264在提升压缩性能的同时付出的代价是算法复杂度的成倍增加,实际应用中人们对视频解码的实时性要求严格,已出现的对应算法代码多基于PC通用处理器实现,而嵌入式设备的主频和处理能力仍然相对有限,存储容量相对较小,总线速率相对偏低,因此必须对标准对应算法进行优化移植,才能满足实际应用的需求。 本文在对H.264标准及其新特性进行详细介绍后,重点研究了在解码端如何针对解码耗时较多的模块进行改进,然后将算法移植到ARM平台,并针对平台特点作出相应优化,最后完成解码图象显示,并给出了测试结果。本文主要完成的工作如下: 详细分析了H.264的参考软件JM中解码流程,并利用测试工具分析了各模块耗时,针对耗时较多的模块如插值运算及去块滤波模块,提出了对应的改进算法并在H.264的参考软件JM86上进行了实现,PC测试实验证明了算法改进的优越性和运算优化的可行性。最后针对ARM平台,在对程序结构和对应代码进行优化之后,将其移植到WINCE系统之下,同时给出了WINCE平台解码后图象加速显示方法,并对最终测试结果与性能做出了评价。

    标签: 264 ARM 解码 算法优化

    上传时间: 2013-06-04

    上传用户:shijiang