频率合成技术广泛应用于通信、航空航天、仪器仪表等领域,目前,常用的频率合成技术有直接频率合成、锁相频率合成和直接数字频率合成(DDS)等。其中DDS是一种新的频率合成方法,是频率合成的一次革命。全数字化的DDS技术由于具有频率分辨率高、频率切换速度快、相位噪声低和频率稳定度高等优点而成为现代频率合成技术中的佼佼者。随着数字集成电路、微电子技术和EDA技术的深入研究,DDS技术得到了飞速的发展。 DDS是把一系列数字量化形式的信号通过D/A转换形成模拟量形式的信号的合成技术。主要是利用高速存储器作查寻表,然后通过高速D/A转换产生已经用数字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一个典型的DDS系统应包括以下三个部分:相位累加器可以时钟的控制下完成相位的累加;相位一幅度码转换电路一般由ROM实现;D/A转换电路,将数字形式的幅度码转换成模拟信号。 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。本论文主要讨论了如何利用FPGA来实现一个DDS系统,该DDS系统的硬件结构是以FPGA为核心实现的,使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介绍了频率合成器的发展,阐述了基于FPGA实现DDS技术的意义;然后介绍了DDS的基本理论;接着介绍了FPGA的基础知识如结构特点、开发流程、使用工具等;随后介绍了利用FPGA实现直接数字频率合成(DDS)的原理、电路结构、优化方法等。重点介绍DDS技术在FPGA中的实现方法,给出了部分VHDL源程序。采用该方法设计的DDS系统可以很容易地嵌入到其他系统中而不用外接专用DDS芯片,具有高性能、高性价比,电路结构简单等特点;接着对输出信号频谱进行了分析,特别是对信号的相位截断误差和幅度量化误差进行了详细的讨论,由此得出了改善系统性能的几种方法;最后给出硬件实物照片和测试结果,并对此作了一定的分析。
上传时间: 2013-07-05
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正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术,具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强、成本低等特点,适合无线通信的高速化、宽带化及移动化的需求,将成为下一代无线通信系统(4G)的核心调制传输技术。 本文首先描述了OFDM技术的基本原理。对OFDM的调制解调以及其中涉及的特性和关键技术等做了理论上的分析,指出了OFDM区别于其他调制技术的巨大优势;然后针对OFDM中的信道估计技术,深入分析了基于FFT级联的信道估计理论和基于联合最大似然函数的半盲分组估计理论,在此基础上详细研究描述了用于OFDM系统的迭代的最大似然估计算法,并利用Matlab做了相应的仿真比较,验证了它们的有效性。 而后,在Matlab中应用Simulink工具构建OFDM系统仿真平台。在此平台上,对OFDM系统在多径衰落、高斯白噪声等多种不同的模型参数下进行了仿真,并给出了数据曲线,通过分析结果可正确评价OFDM系统在多个方面的性能。 在综合了OFDM的系统架构和仿真分析之后,设计并实现了基于FPGA的OFDM调制解调系统。首先根据802.16协议和OFDM系统的具体要求,设定了合理的参数;然后从调制器和解调器的具体组成模块入手,对串/并转换,QPSK映射,过采样处理,插入导频,添加循环前缀,IFFT/FFT,帧同步检测等各个模块进行硬件设计,详细介绍了各个模块的设计和实现过程,并给出了相应的仿真波形和参数说明。其中,针对定点运算的局限性,为系统设计并自定义了24位的浮点运算格式,参与傅立叶反变换和傅立叶变换的运算,在系统参数允许的范围内,充分利用了有限资源,提高了系统运算精度;然后重点描述了基于FPGA的快速傅立叶变换算法的改进、优化和设计实现,针对原始快速傅立叶变换FPGA实现算法运算空闲时间过多,资源占用较大的问题,提出了带有流水作业功能、资源占用较少的快速傅立叶变换优化算法设计方案,使之运用于OFDM基带处理系统当中并加以实现,结果满足系统参数的需求。最后以理论分析为依据,对整个OFDM的基带处理系统进行了系统调试与性能分析,证明了设计的可行性。 综上所述,本文完成了一个基于FPGA的OFDM基带处理系统的设计、仿真和实现。本设计为OFDM通信系统的进一步改进提供了大量有用的数据。
上传时间: 2013-07-25
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用EDA 设计LED 汉字滚动显示器原理 摘要:本文主要讨论了使用EDA 工具设计汉字滚动显示器的技术问题。文中首先描述了基于现场可编程门阵列(
上传时间: 2013-04-24
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模糊控制是智能控制的重要组成部分,它能对那些不能建立精确数学模型的场合进行有效的控制;近年来,FPGA及EDA技术发展迅速。本论文就是要结合这两种先进技术,在一块FPGA芯片上实现一个双输入单输出的模糊控制器,并尝试将ADC和DAC集成在该芯片中,以简化系统设计。 首先阐述了模糊控制的理论基础,重点介绍了双输入单输出的模糊控制算法;然后在简单介绍FPGA结构和VHDL语言的基础上,采用自项向下的设计方法,应用主流EDA工具进行模糊控制各模块的设计,并对每个模块进行仿真;最后将各模块组成一完整的模糊控制器,在EDA工具上进行仿真验证和编程下载,并用一个温度控制实验验证了控制器的功能,证明该控制器满足一般控制应用的要求。 本论文是以VHDL和FPGA为代表的现代数字系统设计技术在智能控制领域应用的一个尝试,拓宽了模糊控制器的实现形式,相比于传统的以单片机为载体的模糊控制器,在系统的简单性、实时性和经济性方面都有显著的增强,是一种值得采用的方法。 由于在算法的处理上采取了一定的简化,所以损失了一定的精度。今后可以在算法上进行完善,设计出高精度的模糊控制器。
上传时间: 2013-06-07
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本文设计实现了一种基于FPGA的DES加密系统。 概括起来,本文主要完成了以下几方面的主要工作:完成了DES加密系统的整体设计。整个系统包括DES加密核心模块,UART通信接口模块和BLOCKRAM存储模块。以EITS2003开发板为硬件开发平台,ISEwebpack为开发软件,用Verilog硬件描述语言设计并且实现了三大模块的具体功能及整体连接。用PC,串口调试工具,UART通信接口和EITS2003开发板测试并验证了整个系统的功能。探讨了DES加密系统在军事通信总站内的应用。
上传时间: 2013-06-14
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本文对G.729语音编码算法的基本原理和实现系统开发方面进行了深入研究。针对G.729语音编码算法在实际应用中存在的一些问题,在大量分析和实验的基础上,提出了新的改进算法。G.729语音编码算法硬件实现方面,国内外现在主要以DSP为实现平台,这是由于DSP以其卓越的运算能力为数字语音信号处理领域的研究及开发提供了有力的工具。但G.729语音编码算法具有计算复杂和数据存储量大的固有缺陷,随着通信量的不断增加和服务的扩展,对G.729语音编码实时性的要求也越来越高。随着微电子制造工艺的发展,越来越多的语音编码平台采用DSP与FPGA或MCU相互结合的系统,通过进行软硬件协同设计提高编码效率。
上传时间: 2013-06-30
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随着移动终端、多媒体、Internet网络、通信,图像扫描技术的发展,以及人们对图象分辨率,质量要求的不断提高,用软件压缩难以达到实时性要求,而且会带来因传输大量原始图象数据带来的带宽要求,因此采用硬件实现图象压缩已成为一种必然趋势。而熵编码单元作为图像变换,量化后的处理环节,是图像压缩中必不可少的部分。研究熵编解码器的硬件实现,具有广阔的应用背景。本文以星载视频图像压缩的硬件实现项目为背景,对熵编码器和解码器的硬件实现进行探讨,给出了并行熵编码和解码器的实现方案。熵编解码器中的难点是huffman编解码器的实现。在设计并行huffman编码方案时通过改善Huffman编码器中变长码流向定长码流转换时的控制逻辑,避免了因数据处理不及时造成数据丢失的可能性,从而保证了编码的正确性。而在实现并行的huffman解码器时,解码算法充分利用了规则化码书带来的码字的单调性,及在特定长度码字集内码字变化的连续性,将并行解码由模式匹配转换为算术运算,提高了存储器的利用率、系统的解码效率和速度。在实现并行huffman编码的基础上,结合针对DC子带的预测编码,针对直流子带的游程编码,能够对图像压缩系统中经过DWT变换,量化,扫描后的数据进行正确的编码。同时,在并行huffman解码基础上的熵解码器也可以解码出正确的数据提供给解码系统的后续反量化模块,进一步处理。在本文介绍的设计方案中,按照自顶向下的设计方法,对星载图像压缩系统中的熵编解码器进行分析,进而进行逻辑功能分割及模块划分,然后分别实现各子模块,并最终完成整个系统。在设计过程中,用高级硬件描述语言verilogHDL进行RTL级描述。利用了Altera公司的QuartusII开发平台进行设计输入、编译、仿真,同时还采用modelsim仿真工具和symplicity的综合工具,验证了设计的正确性。通过系统波形仿真和下板验证熵编码器最高频率可以达到127M,在62.5M的情况下工作正常。而熵解码器也可正常工作在62.5M,吞吐量可达到2500Mbps,也能满足性能要求。仿真验证的结果表明:设计能够满足性能要求,并具有一定的使用价值。
上传时间: 2013-05-19
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通信领域的主导技术有两种:用于内部商业通信的局域网(LAN)中的以太网(Ethernet)和广域网(WAN)中的SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。因为在SDH网络上不直接支持以太网,当企业(客户)间需要彼此通信或企业(客户)内需要将其总部与分部连至同一LAN网时互连问题便应运而生。 该研究课题的目的是研究在EoS(EthernetoverSDH)实现过程中存在的技术难题和协议实现的复杂性,提出一种简单、快速、高效的协议实现方法。主要关注的是EoS系统中与协议帧映射相关的关键技术,例如:自定义帧结构、帧定位、全数字锁相技术、流量控制技术等,最终完成EoS中这些关键技术模块的设计。 该课题简单分析EoS系统相关协议帧结构及EoS系统的原理,阐述了FPGA技术的实现方法,重点在于利用业界最先进的EDA工具实现EoS系统中帧映射技术。系统中采用一种简化了的点对点实现方案,对以太网的数据帧直接进行HDLC帧格式封装,采用多通道的E1信道承载完整的HIDLC帧方式将HDLC帧映射到E1信道中,然后采用单通道承载多个完整的E1帧方式将E1映射到SDH信道中,从而把以太网帧有效地映射到SDH的负荷中,实现“透明的局域网服务”。这对在现有的SDH传输设备上承载以太网,开发实现以太网的广域连接设备,将会具有重要的意义。
上传时间: 2013-04-24
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刀具状态的精确监测是保证金属切削加工过程顺利进行的关键,因此研制准确、可靠且成本低廉的刀具状态监测系统一直是研究人员所追求的目标。在众多刀具状态监测方法中,声发射监测技术,以其信号直接来源于切削区,具有灵敏度高、响应快,能有效避开低频干扰等优点,非常适用于刀具状态监测。 围绕如何获取高信噪比的刀具状态信号特征,拟结合嵌入式技术,构建准确、稳定、低成本的实时刀具状态监测与辨识系统。给出了基于ARM& WinCE平台的刀具状态监测系统数据处理平台软硬件初步解决方案。作为课题的前期研究本文主要进行了以下工作: (1)分析了声发射信号与刀具磨损状态的相关性,验证了利用声发射信号进行刀具状态监测的可行性; (2)确定刀具状态监测系统的整体方案,包括系统整体架构、软硬件设计方案。ARM& WinCE构成本系统的数据处理与显示平台,EVC为图形界面应用程序开发工具; (3)构建了数据处理与显示平台。选用MagicARM2410实验开发平台,简化了硬件设计;根据系统的功能需求,进行ARM平台的接口设计、操作系统和必要的驱动程序的剪裁及移植; (4)完成了数据处理与显示应用软件设计。系统软件包括界面模块、数据管理模块、数据处理模块、图形及结果显示模块、参数设置模块等,其中数据处理模块主要包括小波消噪、小波包分解特征提取等算法; (5)实现了ARM& WinCE平台与PC机的实时可靠通讯。
上传时间: 2013-04-24
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自动气象站是一种应用于气象部门能自动收集、处理、存储和传输气象信息的设备。数据传输包括有线和无线两种方式,但有线难以满足自动气象站成本,维护,效率要求,随着通用分线无线业务GPRS(General Packet Radio Service)发展成熟,因具有成本低、速度快、永久在线等特点被选用作为自动气象站的数据传输部分。 本文以基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统为研究对象,以操作系统,计算机体系结构,编译原理,数据结构,软件工程等理论为基础,构建了ARM处理器、嵌入式Linux操作系统、GPRS通讯模块的自动气象站系统。实现了以ARM处理器为主控制器,Linux为操作系统,应用程序进行数据收集,分析,处理,存储,并通过GPRS进行数据传输等功能,并验证了它应用在气象领域的可行性。系统以32位高性能微处理器ARMATMEL9263为硬件核心,以BENQ M23为GPRS模块,在分析GPRS组网方案基础上根据实际情况选择了适合本课题,的公网固定IP方式组网方案,实现终端设备无线连接到Internet进行气象数据传输。以嵌入式操作系统Linux为软件平台,在Linux的交叉编译工具和串口环境下进行应用软件开发。通过设计自动气象站系统硬件和软件,实现终端和上位机的连接,很好地解决了终端的网络连接、网络检测和数据收发问题。 课题通过具体实验测试,各项性能指标已达到设计要求,成功地实现了远距离气象数据传输,为自动气象站提供了一种新型的可靠的无线传输模式。
上传时间: 2013-07-01
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