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设计测试

  • 基于FPGA的PCI总线图像采集卡的设计与实现.rar

    图像采集系统是数字图像信号处理过程中不可缺少的重要部分,它将前端相机所捕获的模拟信号转化为数字信号,或者直接从数字相机中获取数字信号,然后通过高速的计算机总线传回计算机,凭借计算机的强大的运算、数据存储与处理等操作能力,可以方便快捷地对信号进行分析处理,具有人机友好、功能灵活、可移植性强等优点。随着对数据传送速度要求的提高,PCI总线以其高的数据传输率,即插即用,低功耗等众多优点,得到广泛的应用。本文针对PCI总线接口电路使用的广泛性,介绍了PLX公司桥接芯片PCI9054主模式的工作原理和中断机制,采用可编程逻辑器件FPGA实现与PCI9054的本地接口的信号转换,给出了逻辑实现方案和仿真图。本文针对FPGA中各功能模块的逻辑设计进行了详细分析,并对每个模块都给出了精确的仿真结果。同时,文中还在其它章节详细介绍了系统的硬件电路设计、并行接口设计、PCI接口设计、PC端控制软件设计以及用于调试过程中的SignalTapⅡ嵌入式逻辑分析仪的使用方法,并且也对系统的仿真结果和测试结果给出了分析及讨论。最后还附上了系统的PCB版图、FPGA逻辑设计图、实物图及注释详细的相关源程序清单。在文章的软件设计部分介绍了WinDriver驱动开发工具,利用WinDriver工具,在WindowsXP系统下实现设备的驱动程序开发,完成主模式数据传输和设备中断的功能。

    标签: FPGA PCI 总线

    上传时间: 2013-06-09

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  • 基于FPGA的高速FIR数字滤波器设计.rar

    本论文设计了一种基于FPGA的高速FIR数字滤波器,滤波器实现低通滤波,截止频率为1MHz,通带波纹小于1 dB,阻带最大衰减为-40 dB,输入输出数据为8位二进制,采样频率为10MHz。 论文首先简要介绍了数字滤波器的基本原理和线性FIR数字滤波器的性质、结构,根据滤波器的性能要求选择窗函数、确定系数,在算法上为了满足数字滤波器的要求,对系数放大512倍并取整,并用Matlab对数字滤波器原理进行了证明。同时简述了EDA技术和FPGA设计流程。 其次,论文说明了FIR数字滤波器模块的划分,并用Verilog语言在Modelsim环境下进行了功能测试。对于数字滤波器系数中的-1,-2,4这些简单的系数乘法直接进行移位和取反,可以极大的节省资源和优化设计。而对普通系数乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速实现了乘积的运算;另外,在本设计进行部分积累加时,采用舍取冗余位,主要是根据设计时已对系数进行了放大,而输出时又要将结果相应的缩小,所以在累加时,提前对部分积缩小,从而减少了运算量,从时间和资源上都得到了优化。 论文的最后分别用Modelsim和Quartus II进行了FIR数字滤波器的前仿真和后仿真,将仿真的结果和Matlab中原理验证时得到的理想值进行了比较,并对所产生的误差进行了分析。仿真结果表明:本16阶FIR数字滤波器设计能够实现截止频率为1MHz的低通滤波,并且工作频率可达150MHz以上。

    标签: FPGA FIR 数字

    上传时间: 2013-05-24

    上传用户:qiaoyue

  • FPGA可配置端口电路的设计.rar

    可配置端口电路是FPGA芯片与外围电路连接关键的枢纽,它有诸多功能:芯片与芯片在数据上的传递(包括对输入信号的采集和输出信号输出),电压之间的转换,对外围芯片的驱动,完成对芯片的测试功能以及对芯片电路保护等。 本文采用了自顶向下和自下向上的设计方法,依据可配置端口电路能实现的功能和工作原理,运用Cadence的设计软件,结合华润上华0.5μm的工艺库,设计了一款性能、时序、功耗在整体上不亚于xilinx4006e[8]的端口电路。主要研究以下几个方面的内容: 1.基于端口电路信号寄存器的采集和输出方式,本论文设计的端口电路可以通过配置将它设置成单沿或者双沿的触发方式[7],并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和时序仿真,且建立时间小于5ns和保持时间在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比较满足设计的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它对16种状态机转换的控制,对16种状态机的转换完成了行为级描述和实现了捕获、移位、输出、更新等主要功能仿真。 3.基于边界扫描电路是对触发器级联的构架这一特点,设计了一款边界扫描电路,并运用Verilog XL和Hspiee对它进行了功能和时序的仿真。达到对芯片电路测试设计的要求。 4.对于端口电路来讲,有时需要将从CLB中的输出数据实现异或、同或、与以及或的功能,为此本文采用二次函数输出的电路结构来实现以上的功能,并运用Verilog XL和Hspiee对它进行了功能和时序的仿真。满足设计要求。 5.对于0.5μm的工艺而言,输入端口的电压通常是3.3V和5V,为此根据设置不同的上、下MOS管尺寸来调整电路的中点电压,将端口电路设计成3.3V和5V兼容的电路,通过仿真性能上已完全达到这一要求。此外,在输入端口处加上扩散电阻R和电容C组成噪声滤波电路,这个电路能有效地抑制加到输入端上的白噪声型噪声电压[2]。 6.在噪声和延时不影响电路正常工作的范围内,具有三态控制和驱动大负载的功能。通过对管子尺寸的大小设置和驱动大小的仿真表明:在实现TTL高电平输出时,最大的驱动电流达到170mA,而对应的xilinx4006e的TTL高电平最大驱动电流为140mA[8];同样,在实现CMOS高电平最大驱动电流达到200mA,而xilinx4006e的CMOS驱动电流达到170[8]mA。 7.与xilinx4006e端口电路相比,在延时和面积以及功耗略大的情况下,本论文研究设计的端口电路增加了双沿触发、将输出数据实现二次函数的输出方式、通过添加译码器将配置端口的数目减少的新的功能,且驱动能力更加强大。

    标签: FPGA 可配置 端口

    上传时间: 2013-07-20

    上传用户:顶得柱

  • 基于软件无线电的16QAM调制解调器设计与FPGA实现.rar

    本文将高效数字调制方式QAM和软件无线电技术相结合,在大规模可编程逻辑器件FPGA上对16QAM算法实现。在当今频谱资源日趋紧缺的情况下有很大现实意义。 论文对16QAM软件实现的基础理论,带通采样理论、变速率数字信号处理相关抽取内插技术做了推导和分析;深入研究了软件无线电核心技术数字下变频原理和其实现结构;对CIC、半带等高效数字滤波器原理结构和性能作了研究;16QAM调制和解调系统设计采用自项向下设计思想;采用硬件描述语言VerilogHDL在EDA工具QuartusII环境下实现代码输入;对系统调试采用了算法仿真和在系统实测调试相结合方法。 论文首先对16QAM调制解调算法进行系统级仿真,并对实现的各模块的可行性仿真验证,在此基础上,完成了调制端16QAM信号的时钟分频模块、串并转换模块、星座映射、8倍零值内插、低通滤波以及FPGA和AD9857接口等模块;解调器主要完成带通采样、16倍CIC抽取滤波,升余弦滚降滤波,以及16QAM解码等模块,实现了16QAM调制器;给出了中频信号时域测试波形和频谱图。本系统在200KHz带宽下实现了512Kbps的高速数据数率传输。论文还对增强型数字锁相环EPLL的实现结构进行了研究和性能分析。

    标签: FPGA QAM 16

    上传时间: 2013-07-10

    上传用户:kennyplds

  • 基于FPGA与DDR2-SDRAM的高速实时数据采集系统的设计与实现.rar

    数据采集处理技术是现代信号处理的基础,广泛应用于雷达、声纳、软件无线电、瞬态信号测试等领域。随着信息科学的飞速发展,人们面临的信号处理任务越来越繁重,对数据采集处理系统的要求也越来越高。近年来FPGA由于其设计灵活性、更强的适应性及可重构性,结合SDRAM的高速、大容量、价格优势,在设计高速实时数据采集系统时受到了广泛的关注。 本课题重点研究了基于FPGA与DDR2-SDRAM的高速实时数据采集系统的设计与实现技术,为需要大容量存储器的系统设计提供了新的思路。在深入研究了DDR2-SDRAM器件的基本构造与工作原理的基础上,结合成熟的商业化IP核,提出了基于FPGA与DDR2-SDRAM的高速实时数据采集系统的设计方案,并从总体设计构想到各逻辑细节实现都进行了详细描述。根据DDR2-SDRAM的特点,选择合适的内存调度方案,采用Verilog HDL语言设计实现了该高速实时数据采集系统,并对系统功能进行验证与分析,结果表明本设计完全能够满足系统的性能指标。

    标签: SDRAM FPGA DDR

    上传时间: 2013-06-24

    上传用户:wangrong

  • 基于FPGA的TS流复用器及其接口的设计与实现.rar

    在数字电视系统中,MPEG-2编码复用器是系统传输的核心环节,所有的节目、数据以及各种增值服务都是通过复用打包成传输流传输出去。目前,只有少数公司掌握复用器的核心算法技术,能够采用MPEG-2可变码率统计复用方法提高带宽利用率,保证高质量图像传输。由于目前正处广播电视全面向数字化过渡期间,市场潜力巨大,因此对复用器的研究开发非常重要。本文针对复用器及其接口技术进行研究并设计出成形产品。 文中首先对MPEG-2标准及NIOS Ⅱ软核进行分析。重点研究了复用器中的部分关键技术:PSI信息提取及重构算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校验算法,给出了实现方法,并通过了硬件验证。然后对复用器中主要用到的AsI接口和DS3接口进行了分析与研究,给出了设计方法,并通过了硬件验证。 本文的主要工作如下: ●首先对复用器整体功能进行详细分析,并划分软硬件各自需要完成的功能。给出复用器的整体方案以及ASI接口和DS3接口设计方案。 ●在FPGA上采用c语言实现了PSI信息提取与重构算法。 ●给出了实现快速的PID映射方法,并根据FPGA特点给出一种新的PID映射方法,减少了逻辑资源的使用,提高了稳定性。 ●采用Verilog设计了SI信息提取与重构的硬件平台,并用c语言实现了SDT表的提取与重构算法,在FPGA中成功实现了动态分配内存空间。 ●在FPGA上实现了.ASI接口,主要分析了位同步的实现过程,实现了一种新的快速实现字节同步的设计。 ●在FPGA上实现了DS3接口,提出并实现了一种兼容式DS3接口设计。并对帧同步设计进行改进。 ●完成部分PCB版图设计,并进行调试监测。 本复用器设计最大特点是将软件设计和硬件设计进行合理划分,硬件平台及接口采用Verilog语言实现,PSI信息算法主要采用c语言实现。这种软硬件的划分使系统设计更加灵活,且软件设计与硬件设计可同时进行,极大的提高了工作效率。 整个项目设计采用verilog和c两种语言完成,采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20,在Quartus和NIOS IDE两种设计平台下设计实现。根据此方案已经开发出两台带有ASI和DS3接口的数字电视TS流复用器,经测试达到了预期的性能和技术指标。

    标签: FPGA TS流 复用器

    上传时间: 2013-08-03

    上传用户:gdgzhym

  • 基于FPGA的高速IIR数字滤波器设计与实现.rar

    数字滤波器是现代数字信号处理系统的重要组成部分之一。ⅡR数字滤波器又是其中非常重要的一类虑波器,因其可以较低的阶次获得较高的频率选择特性而得到广泛应用。 本文研究了ⅡR数字滤波器的常用设计方法,在分析各种ⅡR实现结构的基础上,利用MATLAB针对并联型结构的ⅡR数字滤波器做了多方面的仿真,从理论分析和仿真情况确定了所要设计的ⅡR数字滤波器的实现结构以及中间数据精度。然后基于FPGA的结构特点,研究了ⅡR数字滤波器的FPGA设计与实现,提出应用流水线技术和并行处理技术相结合的方式来提高ⅡR数字滤波器处理速度的方法,同时又从ⅡR数字滤波器的结构特性出发,提出利用ⅡR数字滤波器的分解技术来改善ⅡR滤波器的设计。在ⅡR实现方面,本文采用Verilog HDL语言编写了相应的硬件实现程序,将内置SignalTap Ⅱ逻辑分析器的ⅡR设计下载到FPGA芯片,并利用Altera公司的SignalTap Ⅱ逻辑分析仪进行了定性测试,同时利用HP频谱仪进行定性与定量的观测,仿真与实验测试结果表明设计方法正确有效。

    标签: FPGA IIR 数字

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:rockjablew

  • 基于FPGA的MCS51核的VHDL语言设计与实现.rar

    本文以研究嵌入式微处理器为主,自主地设计了能够运行MCS-51系列单片机指令的MCU系统。系统采用了VHDL 语言与原理框图的综合设计方法,并且在Altera公司的FPGA上通过验证。论文深入地研究了微处理器的指令系统和数据地址通路,采用VHDL 语言完成了取指单元,指令译码器单元,存储器单元和逻辑运算单元的电路模块的设计与实现;研究了控制单元的实现方法和基于全局状态机的设计理论,采用硬件描述语言完成了对各个控制线的相关设计与实现。论文通过原理示意图和示例代码的演示,着重介绍了指令译码器的实现方式,基于此种方式形成的译码电路还能够实现更为复杂的CISC指令。 本系统采用分模块的设计方式,把具有相同功能的逻辑电路集中到一个框图里,使得系统的可移植性大大地提高。系统还采用层次框图的设计方式,把明显地具有主从关系的电路放在不同的层次里,这也使得系统模块功能的可扩展性大大地增强。内部逻辑共分为数据存储器模块;程序存储器模块;时序控制模块;特殊功能寄存器模块和Core核心模块这五个部分,文中对各个模块的设计作了详细的介绍。本文在最后对已实现的部分典型指令进行了逻辑仿真测试,测试结果表明,本文所设计的MCU系统能够如预期地执行相应的指令。在指令执行的过程中,相应寄存器和总线上的值也均符合设计要求,实现了设计目标。

    标签: FPGA VHDL MCS

    上传时间: 2013-05-20

    上传用户:2525775

  • FPGA测试方法研究.rar

    FPGA(Field Programmable Gate Arrays)是目前广泛使用的一种可编程器件,FPGA的出现使得ASIC(Application Specific Integrated Circuits)产品的上市周期大大缩短,并且节省了大量的开发成本。目前FPGA的功能越来越强大,满足了目前集成电路发展的新需求,但是其结构同益复杂,规模也越来越大,内部资源的种类也R益丰富,但同时也给测试带来了困难,FPGA的发展对测试的要求越来越高,对FPGA测试的研究也就显得异常重要。 本文的主要工作是提出一种开关盒布线资源的可测性设计,通过在FPGA内部加入一条移位寄存器链对开关盒进行配置编程,使得开关盒布线资源测试时间和测试成本减少了99%以上,而且所增加的芯片面积仅仅在5%左右,增加的逻辑资源对FPGA芯片的使用不会造成任何影响,这种方案采用了小规模电路进行了验证,取得了很好的结果,是一种可行的测试方案。 本文的另一工作是采用一种FPGA逻辑资源的测试算法对自主研发的FPGA芯片FDP250K的逻辑资源进行了严格、充分的测试,从FPGA最小的逻辑单元LC开始,首先得到一个LC的测试配置,再结合SLICE内部两个LC的连接关系得到一个SLICE逻辑单元的4种测试配置,并且采用阵列化的测试方案,同时测试芯片内部所有的逻辑单元,使得FPGA内部的逻辑资源得完全充分的测试,测试的故障覆盖率可达100%,测试配置由配套编程工具产生,测试取得了完满的结果。

    标签: FPGA 测试 方法研究

    上传时间: 2013-06-11

    上传用户:唐僧他不信佛

  • 基于FPGA的H.264变换量化、去方块滤波研究及设计.rar

    H.264/AVC是由国际电信联合会的视频专家组和国际标准化组织的运动图像专家组组成的联合视频小组制定的下一代视频压缩标准。新标准采用了一些先进算法,因此具有优异的压缩性能和极好的网络亲和性,满足低码率情况下的高质量视频的传输。 H.264/AVC采用的先进算法包括多模式帧间预测、1/4像素精度预测、整数变换量化、去方块滤波和熵编码。本论文着重对整数变换与量化、去方块滤波做了研究。整数变换是一种只有加法和移位的运算,量化可以通过查表和乘法操作就可以完成,避免了反变换的时候失配问题,没有精度损失;去方块滤波是一种用来去除低码率情况下的每个宏块的块效应,提高了解码图像的外观。 本文主要从算法研究和硬件实现两方面着手,在算法研究方面设计了一个可视化测试软件,在硬件实现方面主要对整数变换、量化和去方块滤波做了研究和实现。视频压缩技术的关键在于视频压缩算法及其芯片的实现,FPGA可重复使用,设计修改灵活,片内资源丰富,具备DSP模块等优势。在本论文的目标实现部分模块FPGA的硬件设计,用Verilog完成了关键部分的设计。首先简要介绍了视频压缩基本原理,常用视频压缩标准及其特性以及国内外的研究动态,并对H.264标准基本档次所涉及的核心技术进行了详细介绍,两种分层结构分别讨论。其次在掌握了H.264.算法及编解码流程的基础上,设计了基于H.264编解码的可视化软件平台。然后详细介绍了整数变换、量化、反变换和反量化核心模块的设计和实现,并在Altera的软件和开发板上进行了仿真验证;对去方块滤波算法做了软件研究测试,并给出了一种改进的硬件整体结构设计。最后,对全文工作进行了总结和对未来研究工作做了展望。我在课题中所做的主要工作有: 1.查阅相关文献,熟悉H.264.标准及整数变换、量化和去方块滤波等算法。 2.用VC++完成了基于H.264编解码的可视化软件平台设计。 3.用Verilog完成了整数变换量化、反变换反量化模块FPGA设计与验证。 4.去方块滤波器的算法研究、仿真和硬件整体结构设计。

    标签: FPGA 264 变换

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lanjisu111