随着各种通信系统数量的日益增多,为了充分地利用有限的频谱资源,高频谱利用率的调制技术不断被应用。偏移正交相移键控(OQPSK: Offset QuadraturePhase Shift Keying)是一种恒包络调制技术,具有较高的频谱利用率和功率利用率,广泛应用于卫星通信系统和地面移动通信系统。因此,对于OQPSK全数字解调技术的研究具有一定的理论价值。 本文以软件无线电和全数字解调的相关理论为指导,成功设计并实现了基于FPGA的OQPSK全数字解调。论文介绍了OQPSK全数字接收解调原理和基于软件无线电设计思想的全数字接收机的基本结构,详细阐述了当今OQPSK数字解调中载波频率同步、载波相位同步、时钟同步和数据帧同步的一些常用算法,并选择了相应算法构建了三种系统级的实现方案。通过MATLAB对解调方案的仿真和性能分析,确定了FPGA中的系统实现方案。在此基础上,本文采用VerilogHDL硬件描述语言在Altera公司的Quartus II开发平台上设计了同步解调系统中的各个模块,还对各模块和整个系统在ModelSim中进行了时序仿真验证,并对设计中出现的问题进行了修正。最后,经过FPGA调试工具嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ的硬件实际测试,本文对系统方案进行了最终的改进与调整。 实际测试结果表明,本文的设计最终能够达到了预期的指标和要求。本课题设计经过时序和资源优化后还可以向ASIC和系统级SOC转化,以进一步缩小系统体积、降低成本和提高电路的可靠性,因此具有良好的实际应用价值。
上传时间: 2013-07-14
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随着GPS(Global Positioning System)技术的不断发展和成熟,其全球性、全天候、低成本等特点使得GPS接收机的用户数量大幅度增加,应用领域越来越广。但由于定位过程中各种误差源的存在,单机定位精度受到影响。目前常从两个方面考虑减小误差提高精度:①用高精度相位天线、差分技术等通过提高硬件成本获取高精度;②针对误差源用滤波算法从软件方面实现精度提高。两种方法中,后者相对于前者在满足精度要求的前提下节约成本,而且便于系统融合,是应用于GPS定位的系统中更有前景的方法。但由于在系统中实现定位滤波算法需要时间,传统CPU往往不能满足实时性的要求,而FPGA以其快速并行计算越来越受到青睐。 本文在FPGA平台上,根据“先时序后电路”的设计思想,由同步没计方法以及自顶向下和自下而上的混合设计方法实现系统的总体设计。从GPS-OEM板输出的定位信息的接收到定位结果的坐标变换,最终到kalman滤波递推计算减小定位误差,实现实时、快速、高精度的GPS定位信息采集处理系统,为GPS定位数据的处理方法做了新的尝试,为基于FPGA的GPS嵌入式系统的开发奠定了基础。具体工作如下: 基于FPGA设计了GPS定位数据的正确接收和显示,以及经纬度到平面坐标的投影变换。根掘GPS输出信息标准和格式,通过串口接收模块实现串口数掘的接收和经纬度信息提取,并通过LCD实时显示。在提取信息的同时将数据格式由ASCⅡ码转变为十进制整数型,实现利用移位和加法运算达到代替乘法运算的效果,从而减少资源的利用率。在坐标转换过程中,利用查找表的方法查找转化时需要的各个参数值,并将该参数先转为双精度浮点小数,再进行坐标转换。根据高斯转化公式的规律将公式简化成只涉及加法和乘法运算,以此简化公式运算量,达到节省资源的目的。 卡尔曼滤波器的实现。首先分析了影响定位精度的各种误差因素,将各种误差因素视为一阶马尔科夫过程的总误差,建立了系统状态方程、观测方程和滤波方程,并基于分散滤波的思想进行卡尔曼滤波设计,并通过Matlab进行仿真。结果表明,本文设计的卡尔曼滤波器收敛性好,定位精度高、估计误差小。在仿真基础上,实现基于FPGA的卡尔曼滤波计算。在满足实时性的基础上,通过IP核、模块的分时复用和树状结构节省资源,实现数据卡尔曼滤波,达到提高数据精度的效果。 设计中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676为硬件平台,采用Verilog HDL硬件描述语言实现,利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布线,一共使用44438个逻辑资源,时钟频率达到100MHZ以上,满足实时性信号处理要求,在保证精度的前提下达到资源最优。Modelsim仿真验证了该设计的正确性。
上传时间: 2013-04-24
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西安交通大学电气工程学院编写的《电子系统设计与实践》中的第7章节--电子系统设计设计实例,既有理论分析又有具体方案介绍,内容有:简易数字频率计、数字式工频有效值多用表、存贮式数字式示波器、简易逻辑分析仪、低频数字式相位测试仪、液体点滴速度监控装置。值得参考。
上传时间: 2013-06-23
上传用户:kristycreasy
ABEL设计软件是一种高级编译型可编程逻辑设计软件, 只需要输入符合语法规定的逻辑描述,就能设计各种不同类型 的PLD器件。这种软件可以对用户的逻辑设计进行语法检查、 逻辑化简、自动生成符合标准的JEDEC文件(“.JED”文件), 还能将用户的设计要求与所选器件的功能相结合,分析检查用 户的设计目的是否切实可行,目前已经成为国际通用的PLD辅 助设计软件之一。
上传时间: 2013-08-03
上传用户:20160811
NC-Sim工具进行逻辑验证,通常编写BFM是不可缺少的工作,而激励产生、结果分析和建模只能选择高级语言了。您推荐使用C/C++
上传时间: 2013-08-03
上传用户:gjzeus
本文对比、研究了目前几种比较常见的交通信息获取方法,分析了它们各自的优缺点,最终选择采用视频检测的方法实现交通信息采集。论文分析了当今市场上图像采集的现状,比较了其核心芯片的优缺点,最终选用FPGA作为图像采集系统的核心器件。论文研究了通用的图像采集系统结构,提出了适合本课题实际的系统整体架构。图像采集系统硬件围绕FPGA辅以少量外围芯片实现,FPGA芯片内部根据功能要求运用现代化的电子设计思想设计了相应的逻辑功能模块。灯控系统基于单片机设计了系统的硬件电路和软件程序。完成了电路原理图和PCB图的设计,并对制作出的电路实物进行了全面的调试和验证。另外论文设计了适用于智能交通灯控系统的自定义通讯协议,此协议也为整个智能交通检测系统构建了通讯规范。 本文的创新点是:提出了一套基于FPGA的交通路口视频图像采集系统架构;设计了一套模块化的灯控系统,能够挂接于不同的上位机系统下,并兼容交直流电压;设计了一套智能化的灯控系统自定义通讯协议。 本课题社会实践性较强,实际应用价值较高,文中所提出的设计思路和所采用的控制措施以及自定义的通信协议满足系统的要求,对类似的系统具有一定的参考意义。
上传时间: 2013-06-05
上传用户:秦莞尔w
数字电视按传输方式分为地面、卫星和有线三种。其中,DVB-S和DVB-C这两个全球化的卫星和有线传输方式标准,目前已作为世界统一标准被大多数国家所接受。而对于地面数字电视广播标准,经国际电讯联盟(ITU)批准的共有三个,包括欧盟的DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial,数字视频地面广播)标准、美国的ATSC(Advanced Television System Committee,先进电视制式委员会)标准和日本的ISDB-T(Terrestrial Integrated Services DigitalBroadcasting,综合业务数字广播)标准。综合比较起来,欧洲的DVB-T标准在技术及应用实践上都更加成熟。 本论文首先介绍了DVB-T系统的主要结构,针对DVB-T标准中各模块的实现进行了阐述,并根据发射机端各个模块讨论了接收机端相关模块的算法设计。 随后,论文给出了基于Microsoft Visual Studio 2005平台实现的数字电视基带信号产生与接收的软件仿真系统的总体设计流程,重点讨论了内编解码器和内交织/解交织器的算法与实现,并在实现的多参数可选的数字电视基带信号产生与接收软件仿真平台上,重点分析了内编/解码模块在接收端Viterbi译码算法中采用硬判决、简化软判决以及不同调制方式时对DVB-T系统整体性能的影响。 最后,论文讨论了内码译码算法的实现改进,使得Viterbi译码更适合在FPGA上实现,同时针对逻辑设计进行优化以便节省硬件资源。论文重点讨论了对幸存路径信息存储译码模块的改进,比较了此模块三种不同的实现方式带来的硬件速率和资源的优劣,通过利用4块RAM对幸存路径信息的交互读写,完成了对传统回溯算法的改进,实现了加窗回溯的译码输出,同时实现了回溯长度可配置以实现系统不同的性能要求。
上传时间: 2013-08-02
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现场可编程门阵列(FPGA)是一种可实现多层次逻辑器件。基于SRAM的FPGA结构由逻辑单元阵列来实现所需要的逻辑函数。FPGA中,互连线资源是预先定制的,这些资源是由各种长度的可分割金属线,缓冲器和.MOS管实现的,所以相对于ASIC中互连线所占用的面积更大。为了节省芯片面积,一般都采用单个MOS晶体管来连接逻辑资源。MOS晶体管的导通电阻可以达到千欧量级,可分割金属线段的电阻相对于MOS管来说是可以忽略的,然而它和地之间的电容达到了0.1pf[1]。为了评估FPGA的性能,用HSPICE仿真模型虽可以获得非常精确的结果,但是基于此模型需要花费太多的时间。这在基于时序驱动的工艺映射和布局布线以及静态时序分析中都是不可行的。于是,非常迫切地需要一种快速而精确的模型。 FPGA中连接盒、开关盒都是由MOS管组成的。FPGA中的时延很大部分取决于互连,而MOS传输晶体管在互连中又占了很大的比重。所以对于MOS管的建模对FPGA时延估算有很大的影响意义。对于MOS管,Muhammad[15]采用导通电阻来代替MOS管,然后用。Elmore[3]时延和Rubinstein[4]时延模型估算互连时延。Elmore时延用电路的一阶矩来近似信号到达最大值50%时的时延,而Rubinstein也是通过计算电路的一阶矩估算时延的上下边界来估算电路的时延,然而他们都是用来计算RC互连时延。传输管是非线性器件,所以没有一个固定的电阻,这就造成了Elmore时延和Rubinstein时延模型的过于近似的估算,对整体评估FPGA的性能带来负面因素。 本论文提出快速而精确的现场可编程门阵列FPGA中的互连资源MOS传输管时延模型。首先从阶跃信号推导出适合50%时延的等效电阻模型,然后在斜坡输入的时候,给出斜坡输入时的时延模型,并且给出等效电容的计算方法。结果验证了我们精确的时延模型在时间上的开销少的性能。 在岛型FPGA中,单个传输管能够被用来作为互连线和互连线之间的连接,或者互连线和管脚之间的连接,如VPR把互连线和管脚作为布线资源,管脚只能单独作为输入或者输出管脚,以致于它们不是一个线网的起点就是线网的终点。而这恰恰忽略了管脚实际在物理上可以作为互连线来使用的情况(VPR认为dogleg现象本身对性能提高不多)。本论文通过对dogleg现象进行了探索,并验证了在使用SUBSET开关盒的情况下,dogleg能提高FPGA的布通率。
上传时间: 2013-07-24
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现场可编程门阵列(FPGA)能够减少电子系统的开发风险和开发成本,缩短上市时间,降低维护升级成本,故广泛地应用在电子系统中。最新的FPGA都采用了层次化的布线资源结构,与以前的结构发生了很大的变化。由于FPGA布线资源的固定性和有限性,因此需要开发适用于这种层次化的FPGA结构并提高布线资源有效利用率的布线算法。同时由于晶体管尺寸的不断减小,有必要在FPGA布线算法中考虑功耗和时序问题。 本论文所作的研究工作主要包括:提出一种基于Tile的FPGA结构描述方法,对FPGA功耗模型和时序模型进行了研究,实现了考虑FPGA功耗、布线资源利用率的布线算法。 在FPGA结构描述方面,本文在分析现代商用FPGA层次化结构及学术上对FPGA描述方法的基础上,提出一种基于Tile的FPGA结构描述。由于基本Tile的重复性,采用该方法可以简化FPGA结构的描述,同时由于该方法是以硬件结构为根据,为FPGA软硬件提供了简单而灵活的接口,该方法在原型系统中测试证明是正确的。 在FPGA功耗模型方面,本文研究了ASIC中关于电路功耗计算的基本方法,并将其应用到FPGA功耗分析中。在模型中的采用了混合的功耗模型,包括动态功耗模型和静态功耗模型。动态功耗的计算采用基于节点状态转换率的开关级动态功耗计算和逻辑块宏模型,静态功耗则采用基于公式计算的晶体管漏电功耗模型和逻辑块基于仿真的LUT/MUX表达式计算模型。这些功耗模型将运用到我们后面的功耗计算和基于功耗驱动的布线算法中。 在FPGA布线算法研究和实现方面,本文在介绍基本的搜索算法之后,介绍了将FPGA硬件结构转变为FPGA布线程序可识别的布线资源图的方法,并将基本的搜索算法运用的FPGA布线资源图上,实现FPGA的基于布通率的布线算法。在此基础上,借鉴了FPGA时序分析方法,将时序分析作为布线算法的一子模块,对基于时序的布线算法进行了研究;同时采用了FPGA功耗模型,在布线算法实现中考虑了动态功耗的问题。最后在布线算法中实现两种启发式策略以提高可布线资源有效利用率。
上传时间: 2013-04-24
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随着数字技术、大规模集成电路及计算机的大量普及和快速发展,逻辑分析仪(Logic Analyzer,简称LA)作为数字系统的数据域测试仪器中应用最为广泛、最有代表性的一种通用测试仪器,为解决越来越复杂的数字系统的检测和故障诊...
上传时间: 2013-05-17
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