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高速逻辑

  • FPGA用于160Gbs高速光纤通信系统中PMD补偿的研究

    偏振模色散(PMD)是限制光通信系统向高速率和大容量扩展的主要障碍,尤其是160Gb/s光传输系统中,由PMD引起的脉冲畸变现象更加严重。为了克服PMD带来的危害,国内外已经开始了对PMD补偿的研究。但是目前的补偿系统复杂、成本高且补偿效果不理想,因此采用前向纠错(FEC)和偏振扰偏器配合抑制PMD的方法,可以实现低成本的PMD补偿。 在实验中将扰偏器连入光时分复用系统,通过观察其工作前后的脉冲波形,发现扰偏器的应用改善了系统的性能。随着系统速率的提高,对扰偏器速率的要求也随之提高,目前市场上扰偏器的速率无法满足160Gb/s光传输系统要求。通过对偏振扰偏器原理的分析,决定采用高速控制电路驱动偏振控制器的方法来实现高速扰偏器的设计。扰偏器采用铌酸锂偏振控制器,其响应时间小于100ns,是目前偏振控制器能够达到的最高速率,但是将其用于160Gb/s高速光通信系统扰偏时,这个速率仍然偏低,因此,提出采用多段铌酸锂晶体并行扰偏的方法,弥补铌酸锂偏振控制器速率低的问题。通过对几种处理器的分析和比较,选择DSP+FPGA作为控制端,DSP芯片用于产生随机数据,FPGA芯片具有丰富的I/O引脚,工作频率高,可以实现大量数据的快速并行输出。这样的方案可以充分发挥DSP和FPGA各自的优势。另外对数模转换芯片也要求响应速度快,本论文以FPGA为核心,完成了FPGA与其它芯片的接口电路设计。在QuartusⅡ集成环境中进行FPGA的开发,使用VHDL语言和原理图输入法进行电路设计。 本文设计的偏振扰偏器在高速控制电路的驱动下,可以实现大量的数据处理,采用多段铌酸锂晶体并行工作的方法,可以提高偏振扰偏器的速率。利用本方案制作的扰偏器具有高扰偏速率,适合应用于160Gb/s光通信系统中进行PMD补偿。

    标签: FPGA 160 Gbs PMD

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:suxuan110425

  • 基于FPGA的JPEG编解码芯片设计

    近年来,随着微电子技术的高速发展,数字图像压缩编码技术的逐渐成熟,实时图象处理在多媒体、HDTV、图像通信等领域有着越来越广泛的应用,图像压缩/解压的IC芯片也已成为多媒体技术的核心,实现这些算法芯片的研究成为信息产业的新热点.该文基于FPGA设计了JPEG图像压缩编解码芯片,通过改进算法优化结构,在合理地利用硬件资源的条件下,有效地挖掘出算法内在的并行性.在JPEG编码器设计中,改进了JEONG的DCT变换算法,采用流水线优化算法解决时间并行性问题,提高了DCT/IDCT模块的运算速度;设计了基于查找表结构的定点乘法器,便于在设计中共享乘法单元,以适应流水线设计的要求;依据Huffman编码表的规律性,采用并行查找表结构,用较少的存储单元完成Huffman编解码的运算,同时也提高了编解码速度.在JPEG解码器设计中,根据Huffman码字本身的特点和JPEG标准,设计了一种Huffman码字分组结构,基于该结构提出分组Huffman查找表及地址编码的设计方法,进而完成了新的快速Huffman解码算法及其模块设计.整个设计及其各个模块都在ALTERA公司的EDA工具QUARTUSII平台上进行了逻辑综合及功能和时序仿真.综合和仿真结果表明,基于FPGA的JPEG图像编解码芯片消耗很少的FPGA硬件资源,达到了较高的工作频率,在速度和资源利用率方面均达到了较优的状态,可满足实时JPEG图像编解码的要求.在逻辑设计的基础上,该设计可以进一步作硬件仿真和实验,将源代码烧录进FPGA芯片,作为独立器件或有自主知识产权的JPEG IP模块,应用于可视电话、手机和会议电视等低成本JPEG编解码系统的实现.

    标签: FPGA JPEG 编解码 芯片设计

    上传时间: 2013-05-31

    上传用户:yuying4000

  • 基于FPGA的PCI接口设计及其应用

    该文进行的设计作为数控系统大课题中的一个子课题,主要研究利用PCI总线来实现对外围IO的操作,硬件上包括设计一块PCI接口卡并测试通过,软件上实现了PCI接口卡在Linux下的驱动和用软PLC来实现对外围IO的操作.该文在比较几种微机总线的基础上,为了实现数控系统高速、高精度、低功耗的要求,采用PCI总线进行设计.随着可编程逻辑器件的发展,为在一片PLD芯片内实现复杂的逻辑控制提供了条件.该文在综合比较开发PCI卡的几种方法的基础上,选择了使用FPGA来实现PCI接口卡设计.用VHDL语言对FPGA编程,采用模块化的设计方法进行设计,用状态机来控制PCI逻辑的时序.设计首先在EDA软件上仿真通过后,制作成PCI板卡并在现场调试通过.为方便所设计的PCI卡在数控系统及其它系统中应用,该文设计了PCI卡在Linux下的设备驱动程序,主要包括设备的注册与注销、与Linux内核的接口、相关的入口函数、驱动程序的编码、编译、加载与卸载等,并编写了相应的测试代码,在Linux环境下调试通过.为了解决数控系统中PLC的应用问题,该文还设计了PCI卡在软PLC中的应用.采用的软PLC软件是Linux下的MatPLC软件.在详细讨论MatPLC工作原理的基础上,设计了一个输入模块、一个输出模块和一个MatPLC配置文件.输入模块通过驱动程序从PCI卡中读取数据,传送到MatPLC内核的全局变量中,输出模块从内核全局变量读取数据并进行逻辑运算,再输出到PCI卡.将他们编译通过,并进行测试,最终实现软PLC对外围IO端口的读写.该论文受到广东省科技攻关项目[2002A1040402]、广东省科技攻关项目[2003C101002]、广州市重大科技攻关计划[2002Z1-D0051]的资助.

    标签: FPGA PCI 接口设计

    上传时间: 2013-07-18

    上传用户:szchen2006

  • 高速Viterbi译码器的FPGA实现

    本文提出了一种高速Viterbi译码器的FPGA实现方案。这种Viterbi译码器的设计方案既可以制成高性能的单片差错控制器,也可以集成到大规模ASIC通信芯片中,作为全数字接收的一部分。 本文所设计的Viterbi译码器采用了基四算法,与基二算法相比,其译码速率在理论上约提升一倍。加一比一选单元是Viterbi译码器最主要的瓶颈所在,本文在加一比一选模块中采用了全并行结构的设计方法,这种方法虽然增加了硬件的使用面积,却有效的提高了译码器的速率。在幸存路径管理部分采用了两路并行回溯的设计方法,与寄存器交换法相比,回溯算法更适用于FPGA开发设计。为了提高译码性能,减小译码差错,本文采用较大译码深度的回溯算法以保证幸存路径进行合并。实现了基于FPGA的误码测试仪,在FPGA内部完成误码验证和误码计数的工作。 与基于软件实现译码过程的DSP芯片不同,FPGA芯片完全采用硬件平台对Viterbi译码器加以实现,这使译码速率得到很大的提升。针对于具体的FPGA硬件实现,本文采用了硬件描述语言VHDL来完成设计。通过对译码器的综合仿真和FPGA实现验证了该方案的可行性。译码器的最高译码输出速率可以达到60Mbps。

    标签: Viterbi FPGA 译码器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:181992417

  • 高速并行信号处理板数据接口与控制的FPGA设计

    随着信息社会的发展,人们要处理的各种信息总量变得越来越大,尤其在处理大数据量与实时处理数据方面,对处理设备的要求是非常高的。为满足这些要求,实时快速的各种CPU、处理板应运而生。这类CPU与板卡处理数据速度快,效率高,并且不断的完善与发展。此类板卡要求与外部设备通讯,同时也要进行内部的数据交换,于是板卡的接口设备调试与内部数据交换也成为必须要完成的工作。本文所作的工作正是基于一种高速通用信号处理板的外部接口和内部数据通道的设计。 本文首先介绍了通用信号处理板的应用开发背景,包括此类板卡使用的处理芯片、板上设备、发展概况以及和外部相连的各种总线概况,同时说明了本人所作的主要工作。 其次,介绍了PCI接口的有关规范,给出了通用信号处理板与CPCI的J1口的设计时序;介绍了DDR存储器的概况、电平标准以及功能寄存器,并给出了与DDR.存储器接口的设计时序;介绍了片上主要数据处理器件TS-202的有关概况,设计了板卡与DSP的接口时序。 再次,介绍了Altera公司FPGA的程序设计流程,并使用VHDL语言编程完成各个模块之间的数据传递,并重点介绍了DDR控制核的编写。 再次,介绍了WDM驱动程序的结构,程序设计方法等。 最后,通过从工控机向通用信号处理板写连续递增的数据验证了整个系统已经正常工作。实现了信号处理板内部数据通道设计以及与外部接口的通讯;并且还提到了对此设计以后地完善与发展。 本文所作的工作如下: 1、设计完成了处理板各接口时序,使处理板可以从接口接受/发送数据。 2、完成了FPGA内部的数据通道的设计,使数据可以从CPCI准确的传送到DSP进行处理,并编写了DSP的测试程序。 3、完成了DDR SDRAM控制核的VHDL程序编写。 4、完成了PCI驱动程序的编写。

    标签: FPGA 高速并行 信号处理板 数据接口

    上传时间: 2013-06-30

    上传用户:唐僧他不信佛

  • 基于FPGA和PCI总线的WCDMA信号采集卡的研制

      本论文利用FPGA可编程逻辑器件和硬件描述语言Verilog,采用自顶向下的设计方法,开发了一款基于PCI总线的高速数据采集卡。本数据采集系统中,采用PLX公司生产的PLX9080作为PCI总线接口芯片。用4片每片容量为8MB的SDRAM作为数据采集的前端和PCI总线的数据缓冲。用ALTERA公司生产的Cyclone系列FPGA实现PCI接口芯片PLX9080的时序逻辑、对数据采集通道的前端控制以及对SDRAM的读写控制。  在本论文将重点放在了用硬件描述语言Verilog进行FPGA硬件逻辑编程上。本论文按照自顶向下的设计方法,详细论述了PCI接口转化电路模块、SDRAM存储片子读写控制电路模块、FPGA内部寄存器读写控制电路模块以及用于RF端的自动增益控制电路AGC模块的设计。  

    标签: WCDMA FPGA PCI 总线

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:yhm_all

  • 模糊逻辑系统的C语言实现方法

    本文首先介绍了三种专门用于模糊逻辑控制系统设计的软件系统。详细地介绍了利用软件进行模糊逻辑控制系统设计的基本原理以及模糊控制器的软件程序设计方法。实验表明,模糊逻辑系统的C 语言实现方法是完全可行的,

    标签: 模糊逻辑 C语言 实现方法

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:fandeshun

  • 基于FPGA实现可扩展高速FFT处理器的研究

    DFT(离散傅立叶变换)作为将信号从时域转换到频域的基本运算,在各种数字信号处理中起着核心作用

    标签: FPGA FFT 扩展 处理器

    上传时间: 2013-08-04

    上传用户:wangdean1101

  • 基于ARM与FPGA的高速数据采集技术研究

    本文研究基于ARM与FPGA的高速数据采集系统技术。论文完成了ARM+FPGA结构的共享存储器结构设计,实现了ARMLinux系统的软件设计,包括触摸屏控制、LCD显示、正弦插值算法设计以及各种显示算法设计等。同时进行了信号的高速采集和处理的实际测试,对实验测试数据进行了分析。 论文分别从软件和硬件两方面入手,阐述了基于ARM处理器和FPGA芯片的高速数据采集的硬件系统设计方法,以及基于ARMLinux操作系统的设备驱动程序设计和应用程序设计。 硬件方面,在FPGA平台上,我们首先利用乒乓操作的方式将一路高速数据信号转换成频率为原来频率1/4的4路低速数据信号,再将这四路数据分别存储到4个FIFO中,然后再对这4个FIFO中的数据拼接并存储在FPGA片上的双端口双时钟RAM中,最后将FPGA的双端口双时钟RAM挂载到ARM系统的总线上,实现了ARM和FPGA共享存储器的系统结构,使ARM处理器可以直接读取这个双端口双时钟的RAM中的数据,从而大大提高了数据采集与处理的效率。在采样频率控制电路设计方面,我们通过使FIFO的数据存储时钟降低为标准状态下的1/n实现数据采集频率降为标准状态的1/n,从而实现了由FPGA控制的可变频率的数据采集系统。 软件方面,为了更有效地管理和拓展系统功能,我们移植了ARMLinux操作系统,并在S3C2410平台上设计实现了基于Linux操作系统的触摸屏驱动程序设计、LCD驱动程序移植、自定义的FPGA模块驱动程序设计、LCD显示程序设计、多线程的应用程序设计。应用程序能够控制FPGA数据采集系统工作。 在前端采样频率为125MHz情况下,系统可以正常工作。能够实现对频率在5MHz以下的信号波形的直接显示;对5MHz至40MHz的信号,使用正弦插值算法进行处理,显示效果良好。同时这种硬件结构可扩展性强,可以在此基础上实现8路甚至16路缓冲的系统结构,可以使系统支持更高的采样频率。

    标签: FPGA ARM 高速数据 采集

    上传时间: 2013-07-04

    上传用户:林鱼2016

  • 基于ARM与FPGA的机械手自动控制系统的研究

    机械手是自动装配生产线上必不可少的设备,它可以模拟人手臂的部分动作,按预定的程序、轨迹和要求,实现抓取、搬运和装配等工作。在减轻人的劳动强度、提高装配质量和提高装配效率等方面,起到了积极的作用。本文基于ARM和FPGA嵌入式系统,开展了机械手控制系统的研发工作,实现了机械手的自动控制。 嵌入式ARM处理器,具有运行速度快、功耗低、程序设计灵活、外围硬件资源丰富等优点,但其普通输入输出口的高低电平变化周期最快只能到1微妙左右,不适合高速输入输出;FPGA芯片高速输入输出数据,时间可缩短至几十纳秒。通过ARM处理器和FPGA技术的有机结合,发挥各自的优势,使系统具有程序设计灵活、以太网通信、大容量存储、高速数据输山、低成本等特点,满足高速机械手自动控制的要求。 本文分析了ARM和FPGA系统,以及机械手控制系统的功能要求;设计硬件模块、接口电路;阐述了系统软件的设计过程,包括启动代码U—BOOT、操作系统μCLinux的移植;并介绍了如何利用便件描述语言VHDL来实现机械手逻辑控制。

    标签: FPGA ARM 机械手 自动控制系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:luyanping