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设计实现

  • 心电检测系统及其FPGA实现

    心血管疾病是当今危害人类健康的主要疾病之一,心电图检查是临床上诊断心血管疾病的重要方法。心电图准确的自动分析与诊断对于心血管疾病的诊断起着关键的作用,也是国内外学者所热衷的研究课题。QRS复合波的检测是心电自动分析的关键环节,检出的位置精度关系到后续处理和分析的正确性和准确性。 本文在总结前人工作的基础上,对基于小波变换的QRS复合波检测算法做了深入研究;并针对小波变换算法与心电检测算法的结构提出了一种硬件实现方法。本文的主要内容包括基于小波变换的心电信号检测算法设计和该算法在FPGA系统上的实现两个部分。 对国内外近年内发展起来的各种心电检测方法进行了总结,并综合考虑检出率和硬件实现的实时性等问题,采用小波变换方法对QRS复合波进行检测。根据QRs复合波经小波变换后,心电特征波在某些尺度上对应有相对明显的模极值对,通过在对应尺度上判断模极值对,进而检测出对应的特征波。 设计了基于小波变换的心电信号检测算法的FPGA实现系统。系统主要包含三个模块:心电信号预处理模块、小波分解模块和检测模块。心电信号预处理模块对输入的心电信号进行滤波预处理,以消除工频干扰和基线漂移。小波分解模块采用流水线设计,即把各层小波分解分成各个模块独立实现,以提高运算效率。检测模块的功能是利用小波分解模块的输出结果在各尺度上寻找模极值对,并根据检测策略检测QRS复合波。 本文采用Veillog语言对设计进行了仿真验证,并通过MIT-BIH心律失常标准数据库对本文的设计实现进行性能评估,获得了较好的检出率。同时,综合结果也表明系统时钟能够工作在较高的频率,足以满足高速实时对心电信号的处理与检测。

    标签: FPGA 心电检测

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:daoxiang126

  • 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的嵌入式系统的设计

    本论文来自于863项目基于光互连自组织内存服务体系(简称MemoryBox)。本文主要研究Memory Box系统中基于可重配置计算架构,软硬件携同设计方法,在XILINX VIRTEX 2 Pro FPGA上设计实现嵌入式系统。由于嵌入式系统是Memory Box工作的平台,所以硬件应具有良好的扩展性、灵活性,软件应具有优良的稳定性。在硬件平台选型时,我们选择的是基于高性能Xilinx VIRTEX2 Pro的自制开发板。嵌入式系统软硬件开发平台选用的是Xilinx EDK、ISE。内核移植所用的交叉开发工具链为powerpc-405-linux-gnu。该交叉开发工具链工作在Red Hat Enterprise LINUX.AS 4平台下。 本论文主要包括三部分工作:首先是硬件设计,其核心是EDK和ISE设计的SOPC工程;然后是嵌入式LINUX内核移植与调试;最后完成存储管理软件的设计。完全用硬件实现系统要求的各种存储管理功能极其困难。而通过移植内核,存储管理软件以运行在Linux内核上的应用软件的形式实现了其功能。存储管理软件要解决共享冲突,负载均衡,远程内存与本地内存的地址一致性以及对海量内存阵列的重新编址等问题,设计出较完善的Memory Box的存储管理模型。

    标签: FPGA 嵌入式系统

    上传时间: 2013-06-11

    上传用户:tyler

  • 基于FPGA的PID控制器研究与实现

    基于微处理器的数字PID控制器改变了传统模拟PID控制器参数整定不灵活的问题。但是常规微处理器容易在环境恶劣的情况下出现程序跑飞的问题,如果实现PID软算法的微处理器因为强干扰或其他原因而出现故障,会引起输出值的大幅度变化或停止响应。而FPGA的应用可以从本质上解决这个问题。因此,利用FPGA开发技术,实现智能控制器算法的芯片化,使之能够广泛的用于各种场合,具有很大的应用意义。 首先分析FPGA的内部结构特点,总结FPGA设计技术及开发流程,指出实现结构优化设计,降低设计难度,是扩展设计功能、提高芯片性能和产品性价比的关键。控制系统由四个模块组成,主要包括核心控制器模块、输入输出模块以及人机接口。其中控制器部分为系统的关键部件。在分析FPGA设计结构类型和特点的基础上,提出一种基于FPGA改进型并行结构的PID温度控制器设计方法。在PID算法与FPGA的运算器逻辑映像过程中,采用将补码的加法器代替减法器设计,增加整数运算结果的位扩展处理,进行不同数据类型的整数归一化等不同角度的处理方法融合为一体,可以有效地减少逻辑运算部件。应用Ouartus Ⅱ图形输入与Verilog HDL语言相结合设计实现了PID控制器,用Modelsim仿真验证了设计结果的正确性,用Synplify Pro进行电路综合,在Quaitus Ⅱ软件中实现布局布线,最后生成FPGA的编程文件。根据控制系统的要求,论文设计完成了12位模数AD转换器、数据显示器、按键等相关外围接口电路。 将一阶、纯滞后、大惯性电阻炉温作为控制对象,以EP1C3T144 FPGA为核心,构建PID控制系统。在采用Pt100温度传感器、分辨率为2℃、最大温度控制范围0~400℃的条件下,实验结果表明,达到无超调的稳定控制要求,为降低FPGA实现PID控制器的设计难度提供了有效的方法。

    标签: FPGA PID 控制器

    上传时间: 2013-05-24

    上传用户:gyq

  • 深度包过滤技术研究及FPGA实现

    未来战争将以信息化战场为支撑,以信息化武器装备为主导,以信息化作战为主要方式,信息安全是实施信息防御、夺取制信息权、获取信息优势的关键要素,其建设与发展面临新的挑战和日益广泛的应用需求。 信息安全装备是适应新时期军事通信建设的需求、保证军事信息安全、军队指挥系统顺畅的重要方面,深度包过滤技术是我军信息安全领域的重要技术之一。进行深度包过滤技术的研究与实现具有非常重要的意义。 本文所做的工作主要有以下几个方面: 1、提出了一种效率更高的字符串搜索算法OBM; 2、设计了过滤策略; 3、设计了各过滤规则/特征码的数据结构及整体数据结构; 4、在FPGA中设计实现了QBM算法; 5、基于FPGA+FLASH结构,设计了深度包过滤器整体方案,设计实现了一款既有访问控制能力又有内容过滤特点,高效、可配置、能反馈的内容过滤器; 6、对所完成的设计进行了仿真,并给出了性能评估。

    标签: FPGA 过滤技术

    上传时间: 2013-05-29

    上传用户:夜月十二桥

  • 自适应回波消除器研究及其FPGA实现

    回波消除器广泛应用于公用电话交换网(PSTN)、移动通信系统和视频电话会议系统等多种语音通信领域。在PSTN系统中,由于线路阻抗不匹配,远端语音信号通过混合线圈时产生一定泄漏,一部分信号又传回远端,产生线路回波,回波的存在会严重影响语音通信质量。本文主要针对线路回波进行研究,设计并实现了满足实用要求的基于FPGA平台的回波消除器。 首先,对回波产生原理和目前几种常用回波消除算法进行了分析,在研究自适应回波消除器的各个模块,特别是深入分析各种自适应滤波算法和双讲检测算法,综合考虑各种算法的运算复杂度和性能的情况下,这里采用NLMS算法实现自适应回波消除器。针对传统双讲检测算法在近端语音幅度较低情况下容易产生误判的情况,给出一种基于子带滤波器组的改进双讲检测算法。 本文首先使用C语言实现回波消除器的各个模块,其中包括自适应滤波器、远端检测、双讲检测、非线性处理和舒适噪声产生模块。经过仿真测试,相关模块算法能够有效提高回波消除器性能。在此基础上,本文使用硬件描述语言Veillog HDL,在QuartusⅡ和ModelSim软件平台上实现各功能模块,并通过模块级和系统级功能仿真以及时序仿真验证,最终在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrav,FPGA)平台上实现回波消除系统。本文详细阐述了基于FPGA的设计流程与设计方法,并描述了自适应滤波器、基于分布式算法FIR滤波器、除法器和有限状态机的设计过程。 根据ITU-T G.168标准提出的测试要求,本文埘基于FPGA设计实现的自适应回波消除系统进行大量主客观测试。经过测试,各项性能指标均达到或超过G.168标准的要求,具有良好的回波消除效果。

    标签: FPGA 回波 消除器

    上传时间: 2013-06-18

    上传用户:qwe1234

  • ChenMobius通信系统的FPGA硬件实现

    自上个世纪九十年代以来,我国著名学者、现中国科学院院士、清华大学陈难先教授等人使用无穷级数的Mobius反演公式解决了一系列重要的物理学中的逆问题,开创了应用、推广数论中的Mobius变换解决物理学中各种逆问题的巧妙方法,其工作在1990年当时就得到了世界著名的《NATURE》杂志的高度评价。 华侨大学苏武浔教授等则把Mobius变换的方法应用于几种常用波形(包括周期矩形脉冲,奇偶对称方波和三角波等)的傅立叶级数的逆变换运算,得到正、余弦函数及一般周期信号的各种常用波形的信号展开;并求得了与各种常用波形信号函数族相正交的函数族,以用于各展开系数的计算与信息的解调;而后把它们应用到通信系统中,提出了一种新的通信系统,即新型Chen-Mobius通信系统。 本文主要完成了两个方面的工作,Chen-Mobius多路通信系统的FPGA硬件设计实现和基于Chen-Mobius变换的语音加密双工通信系统的实现。首先,利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder软件对Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系统进行仿真分析,对该系统在不同信噪比情况下的错误概率进行了计算,并绘出了信噪比-错误概率曲线;其次,利用DSPBuilder中的Signalcompiler将Chen-Mobius多路通信系统的主体模块(函数及积分器的产生等)转化成HDL硬件语言,后在QuartusⅡ软件平台上,结合利用VHDL编程的硬件程序模块(分频、延时、控制模块等)构架完整的Chen-Mobius通信系统,并对此系统设计综合、引脚分配、仿真验证、时序分析等;最后,在Altera公司的Stratix 芯片上,实现硬件的编程和下载,从而完成了Chen-Mobius多路通信系统的FPGA硬件实现。 另外,利用Chen-Mobius单路通信系统的调制、解调系统分别对语音信号进行加密与解密,在两块DE2的FPGA开发板上成功实现了基于Chen-Mobius变换的语音加密双工通信。完成本设计意义重大,它为今后Chen-Mobius通信系统应用于通信领域的各个方面,迈开坚实的一步。

    标签: ChenMobius FPGA 通信系统 硬件实现

    上传时间: 2013-07-24

    上传用户:xaijhqx

  • MP3播放器详细设计方案

    ·详细说明:开发工具:keil7 主要IC:at89c51sdnd1(atmel) 说明:mp3播放器详细设计方案,包括电路原理图,物料,源码,下载工具,开发文档,芯片datasheet等。 用途:单芯片mp3的设计实现。文件列表:   MP3设计方案(基于atmel的at89c51sdnd1)   ...................................

    标签: MP3 播放器 详细设计 方案

    上传时间: 2013-06-26

    上传用户:anng

  • 基于STC89C52单片机电子琴设计

    基于STC89C52单片机电子琴设计 实现电子琴基本功能; 4X4矩阵键盘按键,实现电子琴低中高音; LED显示按键状态; Protues仿真;

    标签: STC 89C C52 89

    上传时间: 2013-08-05

    上传用户:再见大盘鸡

  • 利用FPGA设计VGA接口

    对于设计VGA接口非常有帮助,无需专门的VGA芯片,设计实现方便

    标签: FPGA VGA 接口

    上传时间: 2013-08-13

    上传用户:ma1301115706