数据采集系统是信号与信息处理系统中不可缺少的重要组成部分,同时也是软件无线电系统中的核心模块,在现代雷达系统以及无线基站系统中的应用越来越广泛。为了能够满足目前对软件无线电接收机自适应性及灵活性的要求,并充分体现在高性能FPGA平台上设计SOC系统的思路,本文提出了由高速高精度A/D转换芯片、高性能FPGA、PCI总线接口、DB25并行接口组成的高速数据采集系统设计方案及实现方法。其中FPGA作为本系统的控制核心和传输桥梁,发挥了极其重要的作用。通过FPGA不仅完成了系统中全部数字电路部分的设计,并且使系统具有了较高的可适应性、可扩展性和可调试性。 在时序数字逻辑设计上,充分利用FPGA中丰富的时序资源,如锁相环PLL、触发器,缓冲器FIFO、计数器等,能够方便的完成对系统输入输出时钟的精确控制以及根据系统需要对各处时序延时进行修正。 在存储器设计上,采用FPGA片内存储器。可根据系统需要随时进行设置,并且能够方便的完成数据格式的合并、拆分以及数据传输率的调整。 在传输接口设计上,采用并行接口和PCI总线接口的两种数据传输模式。通过FPGA中的宏功能模块和IP资源实现了对这两种接口的逻辑控制,可使系统方便的在两种传输模式下进行切换。 在系统工作过程控制上,通过VB程序编写了应用于PC端的上层控制软件。并通过并行接口实现了PC和FPGA之间的交互,从而能够方便的在PC机上完成对系统工作过程的控制和工作模式的选择。 在系统调试方面,充分利用QuartuslI软件中自带的嵌入式逻辑分析仪SignalTaplI,实时准确的验证了在系统整个传输过程中数据的正确性和时序性,并极大的降低了用常规仪器观测FPGA中众多待测引脚的难度。 本文第四章针对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。
上传时间: 2013-07-09
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随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高,视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H.264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统,在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势,具有重要的学术意义与实用意义, 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像,采用H.264 编码算法进行压缩,并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问,接收编码数据,使用H.264解码算法重建图像并实时显示,使监控人员有效地掌握现场情况, 在嵌入式图像服务器设计阶段,本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统,采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统,阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计,采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度, H.264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H.264.标准,规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法,并设计宏块扫描方式,采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式,编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案,针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法,实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式,并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证,并进行测试,观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后,本文进行了PC机客户端设计,使其具有远程访问、H.264解码与实时显示的功能。同时将H.264 编码算法程序移植到NiosⅡ中,并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试,构建完整的网络视频监控系统, 实验结果表明,本系统视频压缩率高,监控图像质量良好,充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点,发展前景十分广阔。
上传时间: 2013-04-24
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H.264/AVC是由ITU和ISO两大组织联合组成的JVT共同制定的一项新的视频压缩技术标准,在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264/AVC的应用亮点。在同样的视觉质量前提下,H.264/AVC比H.263和MPEG-4节约了50%的码率。但H.264获得优越性能的代价是计算复杂度的增加,据估计其编码的计算复杂度大约为H.263的3倍,因此很难应用于实时视频处理领域。针对这一现状,业内做了大量的研究工作,力图降低其计算复杂度和提高运行效率。比如在运动估计方面,国内外在这方面的研究已经很成熟。而针对帧内/帧间预测编码的研究却较少。因此研究预测模式的快速算法具有理论意义和应用价值。 本文在详细研究H.264标准视频压缩编码特点基础上,分析了H.264帧内编码, 帧间编码及变换,量化技术的原理及特点,提出了一种基于局部边缘方向信息的快速帧内模式判决算法,通过结合SAD的模式选择方法来减少模式选择数目。它采用了Sobel梯度算子计算当前块的边缘信息,累加当前块中属于同一方向像素点的边缘矢量构造不同模式下的边缘方向直方图,以便确定最可能的预测模式。该算法有效降低了编码器的运算复杂度,在并未显著降低编码性能的情况下提升了编码器效率。仿真表明:Foreman 图像序列编码性能有了提高,其中PSNR平均降低了0.06dB,Bitrate平均降低了19.4%,这大大提高了视频传输的质量。 另外在帧间预测模式选择算法方面进行了改进研究:按顺序对不同类型进行判决,有选择地去比较可能模式,使得在有效减少需判决的模式数量的同时,结合小块模式搜索中途停止准则来确定最优模式。仿真表明:改进算法相对与原来算法能够节省很多的编码时间(平均下降了49.3%),但带来的图像质星的下降(平均下降0.08dB,可以忽略)和码率较少的增加。 同时在整数DCT变换模块中,提出了一种快速蝶形算法,使得对4×4点数据做一次变换,只需通过8×8次加法和2×8次移位运算便可完成,与原来12×8次加法和4×8次移位相比,新算法大大降低了运算复杂度。 最后介绍FPGA的特点及设计流程,并实现了H.264编解码器中变换编码及量化和熵解码模块的硬件。这种基于FPGA所实现的H.264编码视频处理模块设计具备了成本低,周期短,设计方法灵活等优点,具有广阔的市场应用前景。 仿真表明,通过使用本文提出的帧内/帧间速算法方法可使得H.264编码速度获得显著的提高,使H.264 Baseline编码器能在PC平台上实现实时编码。
上传时间: 2013-07-18
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RC电路在模拟电路、脉冲数字电路中得到广泛的应用,由于电路的形式以及信号源和R,C元件参数的不同,因而组成了RC电路的各种应用形式:微分电路、积分电路、耦合电路、滤波电路及脉冲分压器。关键词:RC电路。微分、积分电路。耦合电路。在模拟及脉冲数字电路中,常常用到由电阻R和电容C组成的RC电路,在些电路中,电阻R和电容C的取值不同、输入和输出关系以及处理的波形之间的关系,产生了RC电路的不同应用,下面分别谈谈微分电路、积分电路、耦合电路、脉冲分压器以及滤波电路。
标签: RC电路
上传时间: 2013-05-27
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随着国民经济的发展和社会的进步,人们越来越需要便捷的交通工具,从而促进了汽车工业的发展,同时汽车发动机检测维修等相关行业也发展起来。在汽车发动机检测维修中,发动机电脑(Electronic Control.Unit-ECU)检测维修是其中最关键的部分。发动机电脑根据发动机的曲轴或凸轮轴传感器信号控制发动机的喷油、点火和排气。所以,维修发动机电脑时,必须对其施加正确的信号。目前,许多发动机的曲轴和凸轮轴传感器信号已不再是正弦波和方波等传统信号,而是多种复杂波形信号。为了能够提供这种信号,本文研究并设计了一种能够产生复杂波形的低成本任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator-AWG)。 本文提出的任意波形发生器依据直接数字频率合成(Direct Digial FrequencySynthesis-DDFS)原理,采用自行设计现场可编程门阵列(FPGA)的方案实现频率合成,扩展数据存储器存储波形的量化幅值(波形数据),在微控制单元(MCU)的控制与协调下输出频率和相位均可调的信号。 任意波形发生器主要由用户控制界面、DDFS模块、放大及滤波、微控制器系统和电源模块五部分组成。在设计中采用FPGA芯片EPF10K10QC208-4实现DDFS的硬件算法。波形调整及滤波由两级放大电路来完成:第一级对D/A输出信号进行调整;第二级完成信号滤波及信号幅值和偏移量的调节。电源模块利用三端集成稳压器进行电压值变换,利用极性转换芯片ICL7660实现正负极性转换。 该任意波形发生器与通用模拟信号源相比具有:输出频率误差小,分辨率高,可产生任意波形,成本低,体积小,使用方便,工作稳定等优点,十分适合汽车维修行业使用,具有较好的市场前景。
上传时间: 2013-05-28
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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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本文对基于FPGA的液晶显示控制系统的设计与实现进行了研究。设计中从LCD技术参数着手,通过对显示驱动系统结构与工作原理的研究,设计出显示控制系统的框图及各功能模块的VHDL程序,通过单片机系统配置FPGA芯片,控制LCD显示相应的汉字和图形。LCD显示控制系统由显示控制电路、显示驱动电路和相关外围辅助电路组成。显示控制电路从电路中各个功能模块所需要的控制时序信号出发,通过对其工作过程的研究,设计出控制器、RAM控制器等各功能模块。显示驱动电路从LCD工作所需要的扫描时序信号出发,设计出时序发生电路等各功能模块。所有的VHDL程序通过了MAX+PLUS—II软件实现编译及仿真后,在实际的硬件中调试通过。
上传时间: 2013-04-24
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介绍了51单片机原理及组成,并详细论述了C语言。可使入门者快速上手
标签: 51单片机C语言
上传时间: 2013-06-05
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论文以反应式步进电机为研究对象,应用了先进的FPGA/CPLD技术,设计了一种全数字的步进电机控制系统,通过了仿真、综合和下载的各个程序测试环节,并在实验中得到了良好的应用。 本论文分析了反应式步进电机工作原理以及其具体的控制过程,然后阐述了FPGA的设计原理以及所涉及到的相关芯片,接着对所要应用的硬件语言VerilogHDL方面的知识进行了简要地介绍,这些为论文的具体设计部分提供了理论基础。 本系统针对需要实现对步进电机的调速,设计出了一种符合要求的连续可调的脉冲信号发生器,整个脉冲信号发生器有两个大的模块组成,最后用一个顶层的模块将二者连接起来,并且每个子模块以及顶层的模块都通过了仿真测试。系统采用了模块化的设计思路,为系统的设计和维护提供了方便,同时也提高了系统性能的可扩展性。系统采用一种软件硬化的设计思路,应用了VerilogHDL硬件语言,该语言较容易理解。软件也是采用了目前应用比较广泛的几种。在最后的实物实验中也取得了良好的效果,从而证明了设计的正确性。论文针对VerilogHDL硬件语言的应用技巧以及实际编写程序中经常遇到的问题都做了详细的解释,并提出了几个解决问题的方法;对于如何合理的选择芯片,文章也做了仔细说明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具构成的数字系统现场集成技术,是本系统设计的核心部分,该门技术具有操作灵活、利用广泛以及价廉等特点。该门技术具有旺盛的生命力和广阔的前景,必然推动着整个集成电路产业系统集成的进一步发展。整个系统设计采用了全数字化的控制方案,使系统更加紧凑、更加合理以及经济节约。由于系统的全数字化,使得整个系统运行变得十分可靠,调试也极为方便。作为一种先进技术的应用,论文在很多方面做了新的尝试。
上传时间: 2013-05-20
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西门子3508型手机工作原理1,电源部分电路,开关机控制电路主要由电源IC D200及主微处理器D103组成,其主要作用是在话机加电池或外接充电器情况下,按下开关机键时产生一系列复位信号。
上传时间: 2013-07-28
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