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: 2013-06-09
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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。
上传时间: 2013-06-24
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内部存储器负责计算机系统内部数据的中转、存储与读取,作为计算机系统中必不可少的三大件之一,它对计算机系统性能至关重要。内存可以说是CPU处理数据的“大仓库”,所有经过CPU处理的指令和数据都要经过内存传递到电脑其他配件上,因此内存性能的好坏,直接影响到系统的稳定性和运行性能。在当今的电子系统设计中,内存被使用得越来越多,并且对内存的要求越来越高。既要求内存读写速度尽可能的快、容量尽可能的大,同时由于竞争的加剧以及利润率的下降,人们希望在保持、甚至提高系统性能的同时也能降低内存产品的成本。面对这种趋势,设计和实现大容量高速读写的内存显得尤为重要。因此,近年来内存产品正经历着从小容量到大容量、从低速到高速的不断变化,从技术上也就有了从DRAM到SDRAM,再到DDR SDRAM及DDR2 SDRAM等的不断演进。和普通SDRAM的接口设计相比,DDR2 SDRAM存储器在获得大容量和高速率的同时,对存储器的接口设计也提出了更高的要求,其接口设计复杂度也大幅增加。一方面,由于I/O块中的资源是有限的,数据多路分解和时钟转换逻辑必须在FPGA核心逻辑中实现,设计者可能不得不对接口逻辑进行手工布线以确保临界时序。而另一方面,不得不处理好与DDR2接口有关的时序问题(包括温度和电压补偿)。要正确的实现DDR2接口需要非常细致的工作,并在提供设计灵活性的同时确保系统性能和可靠性。 本文对通过Xilinx的Spartan3 FPGA实现DDR2内存接口的设计与实现进行了详细阐述。通过Xilinx FPGA提供了I/O模块和逻辑资源,从而使接口设计变得更简单、更可靠。本设计中对I/O模块及其他逻辑在RTL代码中进行了配置、严整、执行,并正确连接到FPGA上,经过仔细仿真,然后在硬件中验证,以确保存储器接口系统的可靠性。
上传时间: 2013-06-08
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数据采集系统是将传感器输出的模拟信号进行采集,转换成数字信号,然后送入计算机进行处理,并按需要的形式输出处理结果的系统。随着计算机技术和电子信息技术的高速发展,数据采集结合先进的电子技术,已经能利用软件来处理大量测量数据。近年来,对于数据采集系统的要求与日俱增,数据采集系统有着非常良好的应用前景。如今的数据采集技术已渗透到分析仪器、医疗器械、雷达、通讯、等技术领域。 本论文在研究了USB总线技术的基础上,详细介绍了一个基于USB和FPFA技术的数据采集系统,包括硬件设计、固件设计、设备驱动程序设计和主机应用程序设计。在硬件设计部分,本文先介绍了数据采集芯片、FPGA以及USB2.0接口芯片FX2 CY7C68013的性能和特点,然后给出了具体的硬件设计方案;在固件设计部分,本文先介绍了FX2的固件架构,随后详细地介绍了CY7C68013GPIF接口模式的固件设计;在驱动程序开发部分,先引入了WDM驱动程序开发模型,然后介绍了本数据采集系统的USB设备驱动程序的设计;最后结合驱动程序完成了基于虚拟仪器LabVIEW的主机应用程序。
上传时间: 2013-07-16
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由于其很强的纠错性能和适合硬件实现的编译码算法,卷积编码和软判决维特比译码目前已经广泛应用于卫星通信系统。然而随着航天事业的发展,卫星有效载荷种类的增多和分辨率的不断提高,信息量越来越大。如何在低信噪比的功率受限信道条件下提高传输速率成为目前亟待解决的问题。本论文结合在研项目,在编译码算法、编译码器的设计与实现、编译码器性能提高三个方面对卷积编码和维特比译码进行了深入研究,并进一步介绍了使用VHDL语言和原理图混合输入的方式,实现一种(7,3/4)增信删余方式的高速卷积编码器和维特比译码器的详细过程;然后将设计下载到XILINX的Virtex2 FPGA内部进行功能和时序确认,最终在整个数据传输系统中测试其性能。本文所实现的维特比译码器速率达160Mbps,远远高于目前国内此领域内的相关产品速率。 首先,论文具体介绍了卷积编码和维特比译码的算法,研究卷积码的各种参数(约束长度、生成多项式、码率以及增信删余等)对其译码性能的影响;针对项目需求,确定卷积编码器的约束长度、生成多项式格式、码率和相应的维特比译码器的回归长度。 其次,论文介绍了编解码器的软、硬件设计和调试一根据已知条件,使用VHDL语言和原理图混合输入的方式设计卷积编码和维特比译码的源代码和原理图,分别采用功能和电路级仿真,确定卷积编码和维特比译码分别需要占用的资源,考虑卷积编码器和维特比译码器的具体设计问题,包括编译码的基本结构,各个模块的功能及实现策略,编译码器的时序、逻辑综合等;根据软件仿真结果,分别确定卷积编码器和维特比译码器的接口、所需的FPGA器件选型和进行各自的印制板设计。利用卷积码本身的特点,结合FPGA内部结构,采用并行卷积编码和译码运算,设计出高速编译码器;对软、硬件分别进行验证和调试,并将验证后的软件下载到FPGA进行电路级调试。 最后,论文讨论了卷积编码和维特比译码的性能:利用已有的测试设备在整个数据传输系统中测试其性能(与没有采用纠错编码的数传系统进行比对);在信道中加入高斯白噪声,模拟高斯信道,进行误码率和信噪比测试。
上传时间: 2013-04-24
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多功能车辆总线一类设备是一个在列车通信网(TCN,TrainCommunication Network)中普遍使用的网络接口单元。目前我国的新式列车大多采用列车通信网传输列车中大量的控制和服务信息。但使用的列车通信网产品主要为国外进口,因此迫切需要研制具有自主知识产权的列车通信网产品。 论文以一类设备控制器的设计为核心,采取自顶向下的模块设计方法。将设备控制器分为同步层和数据处理层来分别实现对帧的发送与接收处理和对帧数据的提取与存储处理。 同步层包含帧的识别模块、曼彻斯特译码模块、曼彻斯特编码与帧封装三个模块。帧识别模块检测帧的起始位并对帧类型进行判断。译码模块根据采集的样本值来判断曼彻斯特编码的值,采样的难点在于非理想信号带来的采样误差,论文使用结合位同步的多点采样法来提高采样质量。帧分界符中的非数据符不需要进行曼彻斯特编码,编码时在非数据符位关闭编码电路使非数据符保持原来的编码输出。 数据处理层以主控单元(MCU,Main Control Unit)和通信存储器为设计核心。MCU是控制器的核心,对接收的主帧进行分析,判断是从通信存储器相应端口取出应答从帧并发送,还是准备接收从帧并存入通信存储器。通信存储器存储设备的通信数据,合适的地址分配能简化MCU的控制程序,论文固定了通信存储器端口大小使MCU可以根据一个固定的公式进行端口的遍历从而简化了MCU程序的复杂度。数据在传输中由于受到干扰和冲突等问题而出现错误,论文采用循环冗余检验码结合偶检验扩展来对传输数据进行差错控制。 最后,使用FPGA和硬件描述语言Verilog HDL开发出了MVB一类设备。目前该一类设备已运用在SS4G电力机车的制动控制单元(BCU.Brake Control Unit)中并在铁道科学研究院通过了TCN通信测试。一类设备的成功研制为列车通信网中总线管理器等高类设备的开发奠定了坚实的基础。
上传时间: 2013-07-27
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随着信息量的急剧增长,信息安全日益受到人们重视。移动硬盘的出现使得数据的转移和携带更加方便,但也不可避免的带来了数据安全隐患。只要窃走了移动硬盘,任何想窃取硬盘信息的人便可以轻松得逞,即使设置了类似访问口令这样的逻辑密钥,要想破解也不是件难事。 一个完整的数据加解密系统应该具备安全可靠的密码认证机制和数据加解密算法。本文基于MEMS强链、USB控制器和FPGA设计了一种USB接口的高效数据加解密系统,采用物理认证并用硬件实现AES加密算法。普通IDE硬盘挂接该系统后成为安全性极高的加密USB移动硬盘,其平均数据吞吐率接近普通U盘,达到10MB/s。
上传时间: 2013-06-16
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德州仪器(TI)通过多种不同的处理工艺提供了宽范围的运算放大器产品,其类型包括了高精度、微功耗、低电压、高电压、高速以及轨至轨。TI还开发了业界最大的低功耗及低电压运算放大器产品选集,其设计特性可满足宽范围的多种应用
上传时间: 2013-06-16
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产品安全性系列课程 安规工程师培训教材,信息技术设备的安全,安全标准对器具的总体要求,安全的基本准则,电击或触电,电击或触电,火灾,热的危险,机械危险,等等
标签: 安全性
上传时间: 2013-04-24
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IEC60950产品验证经典标准 产品安全性(Product safety)是指产品在正常使用中,非破坏或刻意损坏下,应具有的安全性。产品安全也是开发流程中的重要一环,一般都由政府或是具有公信力且地位超然的机构制订标准。 对于安全性规范的深入了解与遵循,绝对是开发产品中相
上传时间: 2013-07-25
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