AVR-51多功能实验开发板电原理图。详细图解,作板子更简单
上传时间: 2013-04-24
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蓝牙(Bluetooth)技术是近年来国外先进国家研究发展最快的短程无线通信技术之一,能够广泛地应用于工业短距离无线控制装置、近距离移动无线控制设备、机器人控制、办公自动化及多媒体娱乐设备等局部范围内无线数据传输的领域中。在我国,由于对蓝牙技术的研究还处于研究开发的初级阶段, 还没有形成蓝牙数据短距离无线通信的一套开放性应用标准。 在无线音频传输领域内,传统的基于模拟调制方式的无线音频传输由于抗干扰能力较差,传输的音频质量会受到较大的影响,而国内市场上的蓝牙音频产品仅支持单声道语音传输。所以,对基于蓝牙技术的高品质多通道音频传输技术的研究将具有一定的技术创新性,在无线音频传输领域也具有较为广阔的市场前景。 本文以嵌入式蓝牙技术与音频信号传输系统为研究开发课题,参考国外蓝牙技术协议标准,利用功能模块单元与嵌入式技术,目标是研制一种基于嵌入式开发应用的高品质双声道蓝牙无线音频传输系统。本系统通过对双声道线性模拟音源的数字化MP3编解码处理,结合基于嵌入式应用的简化后的HCI层蓝牙应用协议,实现了蓝牙信道带宽内的高品质双声道音频信号点对点的传输。 在硬件设计上,系统采用了模块化设计思想。发送端和接收端由音频处理模块、控制传输模块和无线模块三部分构成。其中,音频处理模块以MAS3587音频处理芯片为核心,负责音频信号的AD采样、MP3压缩和解压缩以及DA还原等工作;控制传输模块以MSP430F169为核心,负责MP3数据帧的高速传输以及蓝牙接口协议控制;无线模块采用蓝牙单芯片解决方案(集成蓝牙射频、基带和链路管理等),负责MP3数据帧的射频发送和接收。模块与模块之间采用工业标准接口方式连接。音频处理模块和控制传输模块之间采用DMA方式的通用并口(PIO);控制传输模块与蓝牙模块之间采用DMA方式的通用异步串口(UART)。 在软件设计上,系统主要由蓝牙协议解释、传输控制和芯片驱动三部分构成。在蓝牙协议解释上,系统采用了基于HCI层的ACL数据包透明传输方式;在传输控制上,采用了基于通用并口(PIO)和异步串口(UART)的DMA方式高效率批量数据传输技术;芯片驱动主要指对MAS3587的基本配置。 对目标系统的测试实验采用了目前流行的音频测试虚拟仪器软件Adobe Audition 1.5。实验项目包括扫频测试、音乐测试、听觉测试、距离测试以及抗干扰测试等。实验结果表明,输入音源在经过MP3编码、发射、接收及MP3解码后,音频质量基本上没受影响,实际双声道音质接近于CD音质,而无线传输的可靠性远高于模拟无线音频传输,几乎没有断音与错音,充分体现了嵌入式蓝牙无线技术的优势。
上传时间: 2013-05-27
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近几年来,OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术引起了人们的广泛注意,根据这项新技术,很多相关协议被提出来。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口满足IEEE 802.16标准的宽带无线通信系统,IEEE标准在2004年定义了空中接口的物理层(PHY),即802.16d协议。该协议规定数据传输采用突发模式,调制方式采用OFDM技术,传输速率较高且实现方便、成本低廉,已经成为首先推广应用的商业化标准。 本文主要对IEEE802.16d OFDM系统物理层进行研究,并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上实现了基带算法。 首先讨论了OFDM基本原理及其关键技术。根据IEEE802.16d OFDM系统的物理层发送端流程搭建了基带仿真链路,利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系统在有无循环前缀(CP)、多径数目不同等情况下的性能变化。由于同步算法和信道估计算法计算量都很大,为了找到适合采用FPGA实现的算法,分析了同步误差和不同信道估计算法对接收信号的影响,并结合计算量的大小提出了一种新的联合同步算法,以及得出了LS信道估计算法最适合802.16d系统的结论。 其次,完成了基带发射机和接收机的FPGA硬件电路实现。为了使系统的时钟频率更高,采用了流水线的结构。设计中采用编写Verilog程序和使用IP核相结合的办法,实现了新的联合同步算法,并且通过简化结构,避免了信道估计算法中的繁琐除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc软件平台对程序进行设计、综合和仿真,并将仿真结果和MATLAB软件计算结果相对比。结果表明,采用16位数据总线可达到理想的精度。 最后,采用串口通信的方式对基带系统进行了验证。通过串口通信从功能上表明该系统确实可行。 关键词:IEEE802. 16d; OFDM; 同步;信道估计;基带系统
上传时间: 2013-07-31
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随着列车自动化控制和现场总线技术的发展,基于分布式控制系统的列车通信网络技术TCN(IEC-61375)在现代高速列车上得到广泛应用。TCN协议将列车通信网络分为绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB,其中WTB实现对开式列车中的互联车辆间的数据传输和通信,MVB实现车载设备的协同工作和互相交换信息。 本文介绍了国内外列车通信网络的发展情况和各自优势,分析了MVB一类设备底层协议。研究利用FPGA实现MVB控制芯片MVBC,用ARM作为微处理器实现MVB一类设备的嵌入式解决方案。其中,在FPGA芯片中主要采用自顶向下的设计方法,RLT硬件描述语言实现MVB控制芯片MVBC一类设备的主要功能,包括帧编码器、帧解码器和逻辑接口单元。ARM主要完成了软件程序的编写和实时操作系统的移植。在eCos实时操作系统上,完成了驱动和上层应用程序,包括端口初始化、端口配置、帧收发指令和报文分析。 为了验证设计的正确性,在设计的硬件平台基础上,搭建了MVB通信网络的最小系统,对网络进行系统功能测试。测试结果表明:设计方案正确,达到了设计的预期要求。
上传时间: 2013-08-03
上传用户:bruce5996
现代的计算机追求的是更快的速度、更高的数据完整性和灵活性。无论从物理性能,还是从电气性能来看,现今的并行总线都已出现了某些局限,无法提供更高的数据传输率。而SATA以其传输速率快、支持热插拔、可靠的数据传输等特点,得到各行业越来越多的支持。 目前市场上的SATA IP CORE都是面向IC设计的,不利于在FPGA上集成,因此,本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上实现SATAⅡ协议,对SATA技术的推广、国内逻辑IP核的发展都有一定的意义。 本文将SATAⅡ协议的FPGA实现划分成物理层、链路层、传输层和应用层四个模块。提出了物理层串行收/发器设计以及物理链路初始化方案。分析了链路层模块结构,给出了作为SATAⅡ链路层核心的状态机的设计。为满足SATAⅡ协议3.0Gbps的速率,采用扩大数据处理位宽的方法,设计完成了链路层的16b/20b编码模块,同时为提高数据传输可靠性和信号的稳定性,分别实现了链路层CRC校验模块和并行扰码模块。在描述协议传输层的模块结构的基础上,给出了作为传输层核心的状态机的设计,并以DMA DATA OUT命令的操作为例介绍了FIS在传输层中的处理过程。完成了命令层协议状态机的设计,并实现了SATAⅡ新增功能NCQ技术,从而使得数据传输更加有效。最后为使本设计应用更加广泛,设计了基于AHB总线的用户接口。 本设计采用Verilog HDL语言对需要实现的电路进行描述,并使用Modelsim软件仿真。仿真结果表明,本文设计的逻辑电路可靠稳定,与SATAⅡ协议定义功能一致。
上传时间: 2013-06-16
上传用户:cccole0605
现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是可编程逻辑器件的一种,它的出现是随着微电子技术的发展,设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路(ASIC,Application Specific Integrated Circuit).芯片,而且希望ASIC的设计周期尽可能短,最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片,并且立即投入实际应用之中。现在,FPGA已广泛地运用于通信领域、消费类电子和车用电子。 本文中涉及的I/O端口模块是FPGA中最主要的几个大模块之一,它的主要作用是提供封装引脚到CLB之间的接口,将外部信号引入FPGA内部进行逻辑功能的实现并把结果输出给外部电路,并且根据需要可以进行配置来支持多种不同的接口标准。FPGA允许使用者通过不同编程来配置实现各种逻辑功能,在IO端口中它可以通过选择配置方式来兼容不同信号标准的I/O缓冲器电路。总体而言,可选的I/O资源的特性包括:IO标准的选择、输出驱动能力的编程控制、摆率选择、输入延迟和维持时间控制等。 本文是关于FPGA中多标准兼容可编程输入输出电路(Input/Output Block)的设计和实现,该课题是成都华微电子系统有限公司FPGA大项目中的一子项,目的为在更新的工艺水平上设计出能够兼容单端标准的I/O电路模块;同时针对以前设计的I/O模块不支持双端标准的缺点,要求新的电路模块中扩展出双端标准的部分。文中以低压双端差分标准(LVDS)为代表构建双端标准收发转换电路,与单端标准比较,LVDS具有很多优点: (1)LVDS传输的信号摆幅小,从而功耗低,一般差分线上电流不超过4mA,负载阻抗为100Ω。这一特征使它适合做并行数据传输。 (2)LVDS信号摆幅小,从而使得该结构可以在2.5V的低电压下工作。 (3)LVDS输入单端信号电压可以从0V到2.4V变化,单端信号摆幅为400mV,这样允许输入共模电压从0.2V到2.2V范围内变化,也就是说LVDS允许收发两端地电势有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工艺,辅助Xilinx公司FPGA开发软件ISE,设计完成了可以用于Virtex系列各低端型号FPGA的IOB结构,它有灵活的可配置性和出色的适应能力,能支持大量的I/O标准,其中包括单端标准,也包括双端标准如LVDS等。它具有适应性的优点、可选的特性和考虑到被文件描述的硬件结构特征,这些特点可以改进和简化系统级的设计,为最终的产品设计和生产打下基础。设计中对包括20种IO标准在内的各电器参数按照用户手册描述进行仿真验证,性能参数已达到预期标准。
上传时间: 2013-05-15
上传用户:shawvi
自20世纪80年代以来,正交频分复用技术不但在广播式数字音频和视频领域得到广泛的应用,而且已经成为无线局域网标准(例如IEEE802.11a和HiperLAN/2等)的一部分。OFDM由于其频谱利用率高,成本低等原因越来越受到人们的关注。随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化需求的增强,OFDM技术在综合无线接入领域将会获得越来越广泛的应用。人们开始集中越来越多的精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用,本文也是基于无线通信平台上的OFDM技术的运用。 本文的所有内容都是建立在空地数据无线通信系统下行链路FPGA实现基础上的。本文作者的主要工作集中在链路接收端的FPGA实现和调试上。主要包括帧同步(时间同步)算法的研究与设计、OFDM频率同步算法的研究与设计以及同步模块、OFDM解调模块、QAM解调模块的FPGA实现。最终实现高速数字图像传输系统下行链路在无线环境中连通。 对于无线移动通信系统而言,多普勒频移、收发设备的本地载频偏差均可能破坏OFDM系统子载波之间的正交性,从而导致ICI,影响系统性能。另外,由于OFDM系统大多采用IFFT/FFT实现调制解调,因此在接收方确定FFT的起点对数据的正确解调也至关重要。同步技术即是针对系统中存在的定时偏差、频率偏差进行定时、频偏的估计与补偿,来减少各种同步偏差对系统性能的影响。在OFDM实现的关键技术中,同步技术是十分重要的一部分。本文花费了三个章节阐述了同步技术的原理、算法和实现方法。 目前OFDM系统的载波同步方案,可以归纳为三大类:辅助数据类,盲估计类和基于循环前缀的半盲估计类。本文首先分析了各种载波同步方案的优缺点,并举例说明了各个载波同步方式的实现方法。然后具体阐述了本文在FPGA平台上实现的OFDM接收端同步的同步方式,包括其具体算法和FPGA实现结构。本文所采用的帧同步和频率同步方案都是采用辅助数据类的,在阐述其具体算法的同时对算法在不同参数和不同形式下的性能做出了仿真对比分析。 OFDM的解调采用FFT算法,在FPGA上的实现是十分方便的。本文主要阐述其实现结构,重点放在提取有效数据部分有效数据位置的推导过程。最后介绍了本文实现QAM软解调的解调方法。 本文阐述算法采用先提出原理,然后给出具体公式,再根据公式中的系数和变量分析算法性能的方式。在阐述实现方式时首先给出实现框图,然后对框图中比较重要或者复杂的部分进行详细阐述。在介绍完每个模块实现方式之后给出了仿真或者上板结果,最后再给出整体测试结果。
上传时间: 2013-06-26
上传用户:希酱大魔王
并行总线PATA从设计至今已快20年历史,如今它的缺陷已经严重阻碍了系统性能的进一步提高,已被串行ATA(Serial ATA)即SATA总线所取代。SATA作为新一代磁盘接口总线,采用点对点方式进行数据传输,内置数据/命令校验单元,支持热插拔,具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)的传输速度。目前SATA已在存储领域广泛应用,但国内尚无独立研发的面向FPGA的SATAIP CORE,在这样的条件下设计面向FPGA应用的SATA IP CORE具有重要的意义。 本论文对协议进行了详细的分析,建立了SATA IP CORE的层次结构,将设备端SATA IP CORE划分成应用层、传输层、链路层和物理层;介绍了实现该IPCORE所选择的开发工具、开发语言和所选用的芯片;在此基础上着重阐述协议IP CORE的设计,并对各个部分的设计予以分别阐述,并编码实现;最后进行综合和测试。 采用FPGA集成硬核RocketIo MGT(RocketIo Multi-Gigabit Transceiver)实现了1.5Gbps的串行传输链路;设计满足协议需求、适合FPGA设计的并行结构,实现了多状态机的协同工作:在高速设计中,使用了流水线方法进行并行设计,以提高速度,考虑到系统不同部分复杂度的不同,设计采用部分流水线结构;采用在线逻辑分析仪Chipscope pro与SATA总线分析仪进行片上调试与测试,使得调试工作方便快捷、测试数据准确;严格按照SATA1.0a协议实现了SATA设备端IP CORE的设计。 最终测试数据表明,本论文设计的基于FPGA的SATA IP CORE满足协议需求。设计中的SATA IP CORE具有使用方便、集成度高、成本低等优点,在固态电子硬盘SSD(Solid-State Disk)开发中应用本设计,将使开发变得方便快捷,更能够适应市场需求。
上传时间: 2013-06-21
上传用户:xzt
随着现代DSP、FPGA等数字芯片的信号处理能力不断提高,基于软件无线电技术的现代通信与信息处理系统也得到了更为广泛的应用。软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件系统作为其应用平台,把尽可能多的无线及个人通信和信号处理的功能用软件来实现,从而将无线通信新系统、新产品的开发逐步转移到软件上来。另一方面,现代信号处理系统对数据的处理速度、处理精度和动态范围的要求也越来越高,需要每秒完成几千万到几百亿次运算。因此研制具备高速实时信号处理能力的通用硬件平台越来越受到业界的重视。 @@ 目前的高速实时信号处理系统一般均采用DSP+FPGA的架构,其中DSP主要负责完成系统通信和基带信号处理算法,而FPGA主要完成信号预处理等前端算法,并提供系统常用的各种外部接口逻辑。本文的主要工作就在于完成通用型高速实时信号处理系统的FPGA软件设计。 @@ 本文提出了一种基于多DSP与FPGA的通用高速实时信号处理系统的架构。综合考虑各方面因素,作者选择使用两片ADSP-TS201浮点DSP以混合耦合模型构成系统信号处理核心;以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系统所需的各种接口,包括与ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外设接口。此外,作者还选择了ADSP-BF533定点DSP加入系统当中以扩展系统音视频信号处理能力,体现系统的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系统设计正逐渐成为现代FPGA应用的一个热点。结合课题需要,作者以Xilinx公司的MicroBlze软核处理器为核心在Virtex-5片内设计了一个嵌入式系统,完成了对CF卡、DDR2 SDRAM存储器的读写控制,并利用片内集成的三态以太网MAC硬核模块,实现了系统与上位PC机之间的以太网通信链路。此外,为扩展系统功能,适应未来可能的软件升级,进一步提高系统的通用性,还将嵌入式实时操作系统μC/OS-II移植到MicroBlaze处理器上。 @@ 最后,作者介绍了基于Xilinx RocketIO GTP收发器的高速串行传输设计的关键技术和基本的设计方法,充分体现了目前高速实时信号处理系统的发展要求和趋势。 @@关键词:高速实时信号处理;FPGA;Virtex-5;嵌入式系统;MicroBlaze
上传时间: 2013-05-17
上传用户:wangchong
虚拟仪器技术是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术。目前虚拟仪器大部分是基于PC机,利用PCI等总线技术传输数据,数据卡插拔不便,便携性差。随着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式系统平台已经应用到各个领域,而市场上的嵌入式虚拟仪器系统还相当少,各种研究工作才刚刚起步,各种高性能的虚拟仪器和处理系统在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。因此在我国开发具有较高性能、接口灵活、功能多样化、低成本的虚拟仪器装置势在必行。 针对目前虚拟仪器系统发展趋势和特点,采用FPGA技术,进行一种支持多种平台的高速虚拟仪器系统的设计与研究,并针对高速虚拟仪器系统中的一些技术难点提出解决方案。首先进行了系统的总体设计,确定了采用FPGA作为系统的控制核心,并选取了Labview作为PC平台应用程序开发工具,利用USB2.0接口来进行数据传输;同时选取嵌入式处理器S3C2410以及WinCE作为嵌入式系统硬软件平台。随后进行了各个具体模块的设计,在硬件方面,分别设计了前端处理电路,ADC电路以及USB接口电路。在软件方面,进行了FPGA控制程序的设计工作,实现了对各个模块和接口电路的控制功能。在上层应用程序的设计方面,设计了Labview应用程序,实现了波形显示和频谱分析等仪器功能,人机界面良好。在嵌入式平台上面,进行了WinCE下GPIO驱动程序设计,并在上层应用程序中调用驱动来进行数据的读取。为了解决高速ADC与数据缓存器的速度不匹配的问题,提出利用多体交叉式存储器结构的设计方案,并在FPGA内对控制程序进行了设计,对其时序进行了仿真。 最后对系统进行了联合调试工作,利用上层软件对输入波形进行采集。根据调试结果看,该系统对输入信号进行了较好的采样和存储,还原了波形,达到了预期效果。课题研究并且对设计出一种支持多平台的新型虚拟仪器系统,具有性能好、使用灵活,节省成本等特点,具有较高的研究价值和现实意义。
上传时间: 2013-04-24
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