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  • 基于FPGA的中频数字化若干关键算法

    软件无线电技术自20世纪90年代提出以后,在许多通信系统中得到了广泛应用。本文研究了一种软件无线电数字通信系统方案的设计,并着重研究了其中中频处理单元的设计和实现。针对实际应用,本文提出了一个基于FPGA和DSP的软件无线电中频/基带数字化处理系统的设计方案。该系统的特点是所有的中频信号处理算法全部由软件实现,它主要包括高速A/D、超大规模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存储器等,其中超大规模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系统的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416,FPGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676,既兼顾速度和灵活性,又具有较强的通用性。 本文根据“基于FPGA的中频数字化处理平台的建立及若干关键算法的实现”研究课题,主要完成了软件无线电通信系统中频数字化若干关键算法实现的任务,具体包括通用数字中频板的设计、中频板上FPGA和DSP、D/A的接口设计、各种数字通信关键技术(数字上/下变频、调制解调、信道编译码、交织解交织等)的FPGA实现。本文研究的系统分别在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等软件中进行了仿真和验证,并已交付使用。结果表明,本文提出的方案正确可行,达到了预定要求。本文的工作对其它软件无线电系统的实现也具有较大的参考价值。

    标签: FPGA 中频数字化 关键算法

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:thinode

  • 基于FPGA实现非均匀划分信道

    软件无线电已成为无线通信非常关键的技术之一。其基本思想是将宽带A/D、D/A尽可能靠近天线,在一个开放式、模块化的通用硬件平台上用尽可能多的软件来实现无线电台的各种功能。 本文所讨论的多相滤波器组信道化接收机(PPCR)及信道非均匀划分,即是应用了软件无线电理念的一种新技术。该技术针对传统无线电接收机存在的结构不灵活、系统升级困难、同时处理多信号能力弱及系统规模过大等问题,应用现代多速率信号处理理论对之进行了改进。改进后的软件无线电PPCR.具有全概率接收能力,能对信号进行下变频并降低其采样率处理,实现后资源耗费较低,而且依托现场可编程门阵列(FPGA)建立的平台是开放式的,在需要时可在不改变硬件系统的情况下通过软件更改系统的功能,极大地提高了系统的灵活性。诸多的优点使其具有十分广泛的应用前景,也成为当前研究热点之一。 本文首先介绍了课题的应用背景,并深入讨论了软件无线电的基本理论:信号采样理论及多速率信号处理理论,介绍了应用PPCR的采样处理过程,给出了推导PPCR的数学模型,并在此基础上分析阐述了信道非均匀划分的原理。 在本文的系统仿真及实现部分,首先介绍了应用现代DSP开发工具DSPBuilder进行开发的设计流程,然后对应用DSP Builder来设计PPCR中的主要模块一多相滤波器组及快速傅立叶变换模块做了详细阐述,最后对系统仿真及实现过程的实验结果图进行了分析。 本文主要是在实验室阶段对算法在硬件实现上进行研究。成果可以作为后续应用研究的基础,对各种应用软件无线电理念的通信系统都具有一定的参考价值。

    标签: FPGA 信道

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:xfbs821

  • 基于FPGA的多功能测试仪的开发

    测试仪广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域,是科研和生产不可或缺的重要装备之一。其工作原理是由信号发生装置向被测对象发送激励信号,同时由信号采集与处理装置通过传感器采集被测对象的响应信号,并送到上位机进行数据分析和处理。本文研究采用灵活的现场可编程逻辑阵列FPGA为核心,协调整个仪器的运转,并采用先进的USB总线技术,将信号发生、信号采集与处理有机地集成为一体的多功能测试仪。 本文的第一章介绍了测试仪及其研究应用现状,根据仪器的成本、便携性和通用性要求不断提高的发展趋势,提出了本课题的研究任务和关键技术; 第二章从硬件和软件两个方面讨论了测试仪的总体设计方案,并且分别详述了电源模块、USB模块、FPGA模块、DSP模块、A/D模块、D/A模块这六个功能模块的硬件设计; 第三章讨论了USB模块相关的软件设计,其中包含USB固件设计、驱动程序设计和客户应用程序设计三个方面的内容,详细论述了各部分软件的架构和主要功能模块的实现。 第四章讨论了主控器FPGA的设计,是本文的核心部分。先从总体上介绍了FPGA的设计方案,然后从MCU模块、信号采集模块、信号发生模块三部分具体描述了其实现方式。软件设计上采用了模块化的设计思想,使得结构清晰,可读性强,易于进一步开发;并且灵活的使用了有限状态机,大大提高了程序的稳定性和运行效率。 第五章介绍了DSP模块的设计,讨论了波形生成的原理及实现,并提出了与FPGA接口的方式。 第六章详细描述了实验的步骤和结果,分别从单通道采样和多通道采样两方面实验,验证了仪器的性能和设计的可行性。

    标签: FPGA 多功能 测试仪

    上传时间: 2013-06-25

    上传用户:moqi

  • 基于FPGA的软件无线电通信平台

    软件无线电技术作为一种新的通信技术,其基本思想是构造一个通用硬件平台,使宽带A/D,D/A尽量靠近天线,在数字域完成信号处理,通过选用不同软件模块即可实现不同的通信功能,这样大大缩短了电台的研发周期。该技术在通信(尤其是在移动通信)领域有着迫切的需求和广阔的应用前景。 本文阐述了软件无线电的基础理论,对信号采样理论、多速率信号处理技术、高效数字滤波器、数字正交变换理论进行了分析和研究。从目前器件发展水平和实验研究条件出发,设计了一个基于FPGA的软件无线电通信平台。设计采用了中频数字化处理的硬件平台结构,选用Altera Cyclone系列FPGA作为信号处理和总体控制配置的核心,并结合专用通信芯片,数字上变频器AD9856和数字下变频器AD6654来实现该平台。采用VHDL和Verilog HDL语言对时分复用模块、信道编解码模块、调制解调模块等进行了模块化设计,并对电路板设计过程中系统的配置和控制、无源滤波器设计、阻抗匹配电路设计等问题进行了详细的讨论,最后对印制电路板进行测试和调试,获得了预期的效果。 本文给出的设计方案,大大简化了数字通信系统的硬件设备,具有较强的通用性和灵活性,通过修改系统参数和配置程序,即可适应不同的通信模式和信道状况,充分体现了软件无线电的优势。该平台不仅仅能应用在通信设备上,在许多系统验证平台、测试设备中均可应用,颇具实用价值。

    标签: FPGA 软件无线电 通信平台

    上传时间: 2013-07-21

    上传用户:浅言微笑

  • 车牌识别系统的硬件设计与实现

    随着交通工具的迅猛发展,智能交通系统(Intelligent TransportationSystems,简称ITS)在交通管理中受到广泛的关注。而在ITS中,车牌识别(LicensePlate Recognition,简称LPR)是其核心技术。车牌识别系统主要由数据采集和车牌识别算法两个部分组成。由于车牌清晰程度、摄像机性能、气候条件等因素的影响,牌照中的字符可能出现不清楚、扭曲、缺损或污迹干扰,这都给识别造成一定难度。因此,在复杂背景中快速准确地进行车牌定位成为车牌识别系统的难点。 本文研究和设计了一种集图象采集,图象识别,图象传输等于一体的实时嵌入式系统。该平台包括硬件系统设计与应用程序开发两个方面,充分利用TI公司的C6000系列DSP强大的并行运算能力、以及FPGA的灵活时序逻辑控制技术,从硬件方面实现系统的高速运行。 本文的主要工作有两部分组成,具体如下: (1) 在硬件设计方面:实现由A/D、电源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所组成的车牌识别系统;设计并完成系统的原理图和印制板图;完成电路板调试,以及完成FPGA.在高速图像采集中的veriIog应用程序开发。 (2) 在软件开发方面:完成Philips公司的SAA7113H的配置代码开发,以及DSP底层的部分驱动程序开发。 该系统能够实现25帧每秒的数字视频流图像数据的输出,并由FPGA负责完成一幅720×572数据量的图像采集。DSP负责系统的嵌入式操作,包括系统的控制和车牌识别算法的实现。 目前,嵌入式车牌识别系统硬件平台已经搭建成功,系统软件代码程序也已经开发完成。本系统能够实现高速图像采集、嵌入式操作与车牌识别算法、UART数据通信等功能,具有速度快、稳定性高、体积小、功耗低等特点,为车牌识别算法提供一个较好的验证平台。

    标签: 车牌识别系统 硬件设计

    上传时间: 2013-07-30

    上传用户:gdgzhym

  • FPGA进行脉冲控制的多个源代码实例

    pulse_sequence.vhd 并行脉冲控制器\r\nlight.vhd.vhd 交通脉冲控制器\r\ndivision1.vhd 电压脉冲控制器中的分频\r\nad.vhd 电压脉冲控制器中的A/D控制\r\ncode.vhd 电压脉冲控制器中的脉冲运算模块\r\nvoltage2.bdf 电压脉冲控制系统

    标签: FPGA 脉冲控制 源代码

    上传时间: 2013-08-15

    上传用户:Zxcvbnm

  • 制作CPLD电路实验板的方法及步骤

    本文详细介绍了制作电路板的方法及步骤.\r\n实验板的功能\r\n这个实验板可以做如下实验:\r\n1.可以进行运算器(加、减、乘和除法)、比较器、译码器、编码器、选择器、分配器和一般组合电路的实验\r\n2.可以进行触发器、寄存器、计数器和一般时序电路的实验\r\n3.可以进行频率计电路、时钟电路、计时电路、交通灯等复杂数字系统的实验\r\n4.加扩展板可以进行A/D、D/A、串行E2ROM和8031单片机等方面的实验\r\n

    标签: CPLD 电路 实验板

    上传时间: 2013-09-01

    上传用户:吾学吾舞

  • 模拟信号发生频率计方法

     计算方法: 1) A值(相位)的计算:根据设置的相位值D(单位为度,0度-360度可设置),由公式A=D/360,得出A值,按四舍五入的方法得出相位A的最终值; 2) B偏移量值的计算:按B=512*(1/2VPP-VDC+20)/5; 3) C峰峰值的计算:按C=VPP/20V*4095;

    标签: 模拟信号 发生 频率计

    上传时间: 2013-11-18

    上传用户:xdqm

  • 高精度程控电压放大器

    摘要本设计以VCA822、MSP430F2012、DAC7611芯片为核心,加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。放大器的电压放大倍数从0.2倍到20倍以0.1倍为步进设定,输出电压从6mv到600mv以1mv为步进设定,控制误差不大于5%,放大器的带宽大于15MHz。键盘和显示电路实现人机交互,完成对电压放大倍数和输出电压的设定和显示。关键词:程控放大器;高精度;控制电压;电压变换;D/A;A/D。

    标签: 高精度 程控 电压放大器

    上传时间: 2013-11-16

    上传用户:iswlkje

  • PCB布线原则

    PCB 布线原则连线精简原则连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,例如蛇行走线等。安全载流原则铜线的宽度应以自己所能承载的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜铂厚度)、允许温升等,下表给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系(军品标准),可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的考虑。印制导线最大允许工作电流(导线厚50um,允许温升10℃)导线宽度(Mil) 导线电流(A) 其中:K 为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048;T 为最大温升,单位为℃;A 为覆铜线的截面积,单位为mil(不是mm,注意);I 为允许的最大电流,单位是A。电磁抗干扰原则电磁抗干扰原则涉及的知识点比较多,例如铜膜线的拐弯处应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能)双面板两面的导线应互相垂直、斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,减小寄生耦合等。一、 通常一个电子系统中有各种不同的地线,如数字地、逻辑地、系统地、机壳地等,地线的设计原则如下:1、 正确的单点和多点接地在低频电路中,信号的工作频率小于1MHZ,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHZ 时,如果采用一点接地,其地线的长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。2、 数字地与模拟地分开若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应尽量使它们分开。一般数字电路的抗干扰能力比较强,例如TTL 电路的噪声容限为0.4~0.6V,CMOS 电路的噪声容限为电源电压的0.3~0.45 倍,而模拟电路只要有很小的噪声就足以使其工作不正常,所以这两类电路应该分开布局布线。3、 接地线应尽量加粗若接地线用很细的线条,则接地电位会随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在2~3mm 以上。4、 接地线构成闭环路只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成环路大多能提高抗噪声能力。因为环形地线可以减小接地电阻,从而减小接地电位差。二、 配置退藕电容PCB 设计的常规做法之一是在印刷板的各个关键部位配置适当的退藕电容,退藕电容的一般配置原则是:􀁺?电电源的输入端跨½10~100uf的的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采Ó100uf以以上的电解电容器抗干扰效果会更好¡���?原原则上每个集成电路芯片都应布置一¸0.01uf~`0.1uf的的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可Ã4~8个个芯片布置一¸1~10uf的的钽电容(最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用钽电容或聚碳酸酝电容)。���?对对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,ÈRA、¡ROM存存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容¡���?电电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线¡三¡过过孔设¼在高ËPCB设设计中,看似简单的过孔也往往会给电路的设计带来很大的负面效应,为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到£���?从从成本和信号质量两方面来考虑,选择合理尺寸的过孔大小。例如¶6- 10层层的内存模¿PCB设设计来说,选Ó10/20mi((钻¿焊焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使Ó8/18Mil的的过孔。在目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了(当孔的深度超过钻孔直径µ6倍倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜);对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗¡���?使使用较薄µPCB板板有利于减小过孔的两种寄生参数¡���? PCB板板上的信号走线尽量不换层,即尽量不要使用不必要的过孔¡���?电电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好¡���?在在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以ÔPCB板板上大量放置一些多余的接地过孔¡四¡降降低噪声与电磁干扰的一些经Ñ?能能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地方¡?可可用串一个电阻的方法,降低控制电路上下沿跳变速率¡?尽尽量为继电器等提供某种形式的阻尼,ÈRC设设置电流阻尼¡?使使用满足系统要求的最低频率时钟¡?时时钟应尽量靠近到用该时钟的器件,石英晶体振荡器的外壳要接地¡?用用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短¡?石石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线¡?时时钟、总线、片选信号要远ÀI/O线线和接插件¡?时时钟线垂直ÓI/O线线比平行ÓI/O线线干扰小¡? I/O驱驱动电路尽量靠½PCB板板边,让其尽快离¿PC。。对进ÈPCB的的信号要加滤波,从高噪声区来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射¡? MCU无无用端要接高,或接地,或定义成输出端,集成电路上该接电源、地的端都要接,不要悬空¡?闲闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端¡?印印制板尽量使Ó45折折线而不Ó90折折线布线,以减小高频信号对外的发射与耦合¡?印印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件呀距离再远一些¡?单单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗¡?模模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线,特别是时钟¡?对¶A/D类类器件,数字部分与模拟部分不要交叉¡?元元件引脚尽量短,去藕电容引脚尽量短¡?关关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地,高速线要短要直¡?对对噪声敏感的线不要与大电流,高速开关线并行¡?弱弱信号电路,低频电路周围不要形成电流环路¡?任任何信号都不要形成环路,如不可避免,让环路区尽量小¡?每每个集成电路有一个去藕电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容¡?用用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容做电路充放电储能电容,使用管状电容时,外壳要接地¡?对对干扰十分敏感的信号线要设置包地,可以有效地抑制串扰¡?信信号在印刷板上传输,其延迟时间不应大于所有器件的标称延迟时间¡环境效应原Ô要注意所应用的环境,例如在一个振动或者其他容易使板子变形的环境中采用过细的铜膜导线很容易起皮拉断等¡安全工作原Ô要保证安全工作,例如要保证两线最小间距要承受所加电压峰值,高压线应圆滑,不得有尖锐的倒角,否则容易造成板路击穿等。组装方便、规范原则走线设计要考虑组装是否方便,例如印制板上有大面积地线和电源线区时(面积超¹500平平方毫米),应局部开窗口以方便腐蚀等。此外还要考虑组装规范设计,例如元件的焊接点用焊盘来表示,这些焊盘(包括过孔)均会自动不上阻焊油,但是如用填充块当表贴焊盘或用线段当金手指插头,而又不做特别处理,(在阻焊层画出无阻焊油的区域),阻焊油将掩盖这些焊盘和金手指,容易造成误解性错误£SMD器器件的引脚与大面积覆铜连接时,要进行热隔离处理,一般是做一¸Track到到铜箔,以防止受热不均造成的应力集Ö而导致虚焊£PCB上上如果有¦12或或方Ð12mm以以上的过孔时,必须做一个孔盖,以防止焊锡流出等。经济原则遵循该原则要求设计者要对加工,组装的工艺有足够的认识和了解,例È5mil的的线做腐蚀要±8mil难难,所以价格要高,过孔越小越贵等热效应原则在印制板设计时可考虑用以下几种方法:均匀分布热负载、给零件装散热器,局部或全局强迫风冷。从有利于散热的角度出发,印制板最好是直立安装,板与板的距离一般不应小Ó2c,,而且器件在印制板上的排列方式应遵循一定的规则£同一印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集³电路、电解电容等)放在冷却气流的最上(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却Æ流最下。在水平方向上,大功率器件尽量靠近印刷板的边沿布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印刷板上方布置£以便减少这些器件在工作时对其他器件温度的影响。对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的µ部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局¡设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动的路径,合理配置器件或印制电路板。采用合理的器件排列方式,可以有效地降低印制电路的温升。此外通过降额使用,做等温处理等方法也是热设计中经常使用的手段¡

    标签: PCB 布线原则

    上传时间: 2013-11-24

    上传用户:气温达上千万的