测试仪广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域,是科研和生产不可或缺的重要装备之一。其工作原理是由信号发生装置向被测对象发送激励信号,同时由信号采集与处理装置通过传感器采集被测对象的响应信号,并送到上位机进行数据分析和处理。本文研究采用灵活的现场可编程逻辑阵列FPGA为核心,协调整个仪器的运转,并采用先进的USB总线技术,将信号发生、信号采集与处理有机地集成为一体的多功能测试仪。 本文的第一章介绍了测试仪及其研究应用现状,根据仪器的成本、便携性和通用性要求不断提高的发展趋势,提出了本课题的研究任务和关键技术; 第二章从硬件和软件两个方面讨论了测试仪的总体设计方案,并且分别详述了电源模块、USB模块、FPGA模块、DSP模块、A/D模块、D/A模块这六个功能模块的硬件设计; 第三章讨论了USB模块相关的软件设计,其中包含USB固件设计、驱动程序设计和客户应用程序设计三个方面的内容,详细论述了各部分软件的架构和主要功能模块的实现。 第四章讨论了主控器FPGA的设计,是本文的核心部分。先从总体上介绍了FPGA的设计方案,然后从MCU模块、信号采集模块、信号发生模块三部分具体描述了其实现方式。软件设计上采用了模块化的设计思想,使得结构清晰,可读性强,易于进一步开发;并且灵活的使用了有限状态机,大大提高了程序的稳定性和运行效率。 第五章介绍了DSP模块的设计,讨论了波形生成的原理及实现,并提出了与FPGA接口的方式。 第六章详细描述了实验的步骤和结果,分别从单通道采样和多通道采样两方面实验,验证了仪器的性能和设计的可行性。
上传时间: 2013-06-25
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安规方面 X电容与Y电容的设计与计算方法
上传时间: 2013-05-31
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此软件用来帮助写单片机程序的朋友提取英文及汉字字模。 对于英文及数字等用的是计算取点的方式,而汉字取模则是用的取汉字库这个通用方法。程序加上了左旋右旋,ASM与C51字模选择等控制功能,以及圆点方点,各种颜色的选择等附加功能。 需要VB运行库支持(MSVBVM60.DLL)
上传时间: 2013-05-24
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遗传算法是基于自然选择的一种鲁棒性很强的解决问题方法。遗传算法已经成功地应用于许多难优化问题,现已成为寻求满意解的最佳工具之一。然而,较慢的运行速度也制约了其在一些实时性要求较高场合的应用。利用硬件实现遗传算法能够充分发挥硬件的并行性和流水线的特点,从而在很大程度上提高算法的运行速度。 本文对遗传算法进行了理论介绍和分析,结合硬件自身的特点,选用了适合硬件化的遗传算子,设计了标准遗传算法硬件框架;为了进一步利用硬件自身的并行特性,同时提高算法的综合性能,本文还对现有的一些遗传算法的并行模型进行了研究,讨论了其各自的优缺点及研究现状,并在此基础上提出一种适合硬件实现的粗粒度并行遗传算法。 我们构建的基于FPGA构架的标准遗传算法硬件框架,包括初始化群体、适应度计算、选择、交叉、变异、群体存储和控制等功能模块。文中详细分析了各模块的功能和端口连接,并利用硬件描述语言编写源代码实现各模块功能。经过功能仿真、综合、布局布线、时序仿真和下载等一系列步骤,实现在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它尝试解决一些函数的优化问题,给出了实验结果。这些硬件模块可以被进一步综合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者调用。 最后,本文对硬件遗传算法及其在函数优化中的一些尚待解决的问题进行了讨论,并对本课题未来的研究进行了展望。
上传时间: 2013-07-22
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多功能车辆总线一类设备是一个在列车通信网(TCN,TrainCommunication Network)中普遍使用的网络接口单元。目前我国的新式列车大多采用列车通信网传输列车中大量的控制和服务信息。但使用的列车通信网产品主要为国外进口,因此迫切需要研制具有自主知识产权的列车通信网产品。 论文以一类设备控制器的设计为核心,采取自顶向下的模块设计方法。将设备控制器分为同步层和数据处理层来分别实现对帧的发送与接收处理和对帧数据的提取与存储处理。 同步层包含帧的识别模块、曼彻斯特译码模块、曼彻斯特编码与帧封装三个模块。帧识别模块检测帧的起始位并对帧类型进行判断。译码模块根据采集的样本值来判断曼彻斯特编码的值,采样的难点在于非理想信号带来的采样误差,论文使用结合位同步的多点采样法来提高采样质量。帧分界符中的非数据符不需要进行曼彻斯特编码,编码时在非数据符位关闭编码电路使非数据符保持原来的编码输出。 数据处理层以主控单元(MCU,Main Control Unit)和通信存储器为设计核心。MCU是控制器的核心,对接收的主帧进行分析,判断是从通信存储器相应端口取出应答从帧并发送,还是准备接收从帧并存入通信存储器。通信存储器存储设备的通信数据,合适的地址分配能简化MCU的控制程序,论文固定了通信存储器端口大小使MCU可以根据一个固定的公式进行端口的遍历从而简化了MCU程序的复杂度。数据在传输中由于受到干扰和冲突等问题而出现错误,论文采用循环冗余检验码结合偶检验扩展来对传输数据进行差错控制。 最后,使用FPGA和硬件描述语言Verilog HDL开发出了MVB一类设备。目前该一类设备已运用在SS4G电力机车的制动控制单元(BCU.Brake Control Unit)中并在铁道科学研究院通过了TCN通信测试。一类设备的成功研制为列车通信网中总线管理器等高类设备的开发奠定了坚实的基础。
上传时间: 2013-07-27
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供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
上传时间: 2013-05-29
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无线局域网是计算机网络技术和无线通信技术相结合的产物,是利用无线媒介传输信息的计算机网络。在无线通信信道中,由于多径时延不可避免地存在符号间干扰,正交频分复用(OFDM)作为一种可以有效对抗符号间干扰(ISI)和提高频谱利用率的高速传输技术,引起了广泛关注。在无线局域网(WLAN)系统中,OFDM调制技术已经被采用作为其物理层标准,并且公认为是下一代无线通信系统中的核心技术。基于IEEE802.11a的无线局域网标准的物理层采用了OFDM技术,能有效的对抗多径信道衰落,达到54Mbps的速度,而未来而的IEEE802.11n将达到100Mbps的高速。因此,研发以OFDM为核心的原型机研究非常有必要。 本文在深入理解OFDM技术的同时,结合相应的EDA工具对系统进行建模并基于IEEE802.11a物理层标准给出了一种OFDM基带发射机系统的FPGA实现方案。整个设计采用目前主流的自顶向下的设计方法,由总体设计至详细设计逐步细化。在系统功能模块的FPGA实现过程中,针对Xilinx一款160万门的Spartan-3E XCS1600E芯片,依照:IEEE802.11a帧格式,对发射机系统各个模块进行了详细设计和仿真: (1)训练序列生成模块,包括长,短训练序列; (2)信令模块,包括卷积编码,交织,BPSK调制映射; (3)数据模块,包括加扰,卷积编码,删余,交织,BPSK/QPSK/16QAM/64QAM调制映射; (4)OFDM处理部分,包括导频插入,加循环前缀,IFFT处理; (5)对整个发射处理部分联调,并给出仿真结果另外,还完成了接收机部分模块的FPGA设计,并给出了相应的顶层结构与仿真波形。最后提出了改进和进一步开发的方向。
上传时间: 2013-04-24
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1992年5月,JoeMitola首次明确提出了软件无线电的概念。软件无线电将模块化、标准化的硬件单元连接构成硬件平台,通过软件加载实现各种无线通信功能。端到端重配置技术是在软件无线电的基础上发展起来的,该技术使通信系统不仅具有重配置的能力,还能提供一体化的重配置管理架构,实现联合无线资源管理和网络规划。端到端重配置技术已经成为软件无线电的发展趋势。 宽带无线接入(BWA,BroadbandWirelessAccess)是当前通信界研究的热点之一,而WiMax和WiFi是BWA中最热门的两个技术,所以本文选择了IEEE802.16-2004与IEEE802.11a,设计了基于其物理层标准的可重配置OFDM基带系统。它们均采用正交频分复用技术(OFDM,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)。 本文研究了IEEE802.16-2004与IEEE802.11a物理层标准,结合Altera公司提供的FPGA开发工具QuartusⅡ、Mentor公司仿真工具ModelsimSE6.0,完成了基于IEEE802.16-2004及IEEE802.11a的可重配置OFDM基带系统的FPGA设计。该设计中,对FPGA进行重新配置,实现了802.16-2004与802.11a两种技术的完全重配置;通过选择不同的参数来调用不同子模块,实现802.16-2004与802.11a内部不同调制技术的局部重配置。该可重配置基带系统核心的FFT/IFFT。模块采用基4按频率抽取及Cordic算法,消除乘法运算,有利于FPGA实现;在802.16-2004系统中,选取了基于前导序列的符号同步算法,在FPGA中实现。最后使用开发软件、综合软件以及仿真软件分析了系统的性能并给出了系统的性能指标。
上传时间: 2013-05-19
上传用户:branblackson
本文主要研究了认知无线电频谱感知功能的关键技术以及硬件实现方法。首先,提出了认知无线电频谱感知功能的硬件实现框图,包括射频前端部分和数字信号处理部分,接着简单介绍了射频前端电路的功能与特性,最后重点介绍了数字信号处理部分的FPGA实现与验证过程。 数字处理部分主要实现宽带信号的短时傅立叶分析,将中频宽带数字信号通过基于多相滤波器组的下变频模块,实现并行多通道的数字下变频,然后对每个信道进行重叠加窗处理,最后再做快速傅立叶分析(FFT),从而得到信号的时频关系。整个系统主要包括:延时抽取模块、多相滤波器模块、32点开关式流水线FFT模块、滑动窗缓冲区、256点流水线FFT模块等。 本设计采用Verilog HDL硬件描述语言进行设计,基于Xilinx公司的Virtex-4XC4VSX35芯片。整个系统采用全同步设计,可稳定工作于200MHz,其分析带宽高达65MHz,具有很高的使用价值。
上传时间: 2013-06-13
上传用户:bcjtao
H.264视频编解码标准以其高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等优点在数字电视广播、网络视频流媒体传输、视频实时通信等许多方面得到了广泛应用。提高H.264帧内预测的速度,对于实时性要求较高的场合具有重大的意义。为此,论文在总结国内外相关研究的基础上,针对H.264帧内预测的软件实现具有运算量大、实时性差等缺点,提出了一种基于FPGA的高并行、多流水线结构的帧内预测算法的硬件实现。 论文在详细阐述H.264帧内预测编码技术的基础上,分析了17种预测模式算法,通过Matlab仿真建模,直观地给出了预测模式的预测效果,并在JM12.2官方验证平台上测试比较各种预测模式对编码性能的影响,以此为根据对帧内预测模式进行裁剪。接着论文提出了基于FPGA的帧内预测系统的设计方案,将前段采集剑的RGB图像通过色度转换模块转换成YCbCr图像,存入片外SDRAM中,控制模块负责读写数掘送入帧内预测模块进行处理。帧内预测模块中,采用一种并行结构的可配置处理单元,即先求和再移位最后限幅的电路结构,来计算各预测模式下的预测值,极大地减小了预测电路的复杂度。针对预测模式选择算法,论文采用多模式并行运算的方法,即多个结构相同的残差计算模块,同时计算各种预测模式对应的SATD值,充分发挥FPGA高速并行处理的能力。其中Hadamard变换使用行列分离的变换方法,采用蝶形快速变换、流水线设计提高硬件的工作效率。最后,论文设计了LCD显示模块直观地显示所得到的最佳预测模式。 整个帧内预测系统被划分成多个功能模块,采用层次化、模块化的设计思想,并采用流水线结构和乒乓操作来提高系统的并行性、运行速度和总线利用率。所有模块用Verilog语言设计,由Modelsim仿真和集成开发环境ISE9.1综合。仿真与综合结果表明,系统时钟频率最高达到106.7MHz。该设计在完成功能的基础上,能够较好地满足实时性要求。论文对于研究基于FPGA的H.264视频压缩编码系统进行了有益的探索,具有一定的实用价值。
上传时间: 2013-07-21
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