正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是一种多载波传输技术,它的基本思想是在频域内将给定信道划分成几个相互正交的子信道,每个子信道使用一个子载波进行调制,各子载波并行传输。该技术可以有效提高频谱利用率,能够对抗多径效应产生的频率选择性衰弱和载波间干扰,在时变、频变、多径干扰严重的水声信道中具有较强的优势。 随着计算机和多媒体通信技术的发展,嵌入式系统在各个领域的应用不断深入。其中,基于ARM技术知识产权(IP)核的微处理器依靠其高性能、低功耗和易扩展的特点,在工业控制、无线通信、消费电子等多个领域得到广泛的应用;随着嵌入式系统复杂度的提高,操作系统已成为嵌入式系统不可缺少的一部分。其中,嵌入式Linux凭借免费开源、功能强大、成熟稳定等特点,目前已成为主要的嵌入式操作系统之一。 数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)具有很强的数字信号处理能力,可以满足各种高实时要求,但其寻址范围小,I/O功能较差。ARM+DSP双处理器的结构可以充分利用ARM和DSP各自的优势实现协同工作。 本论文的主要工作是研究和实现一个基于OFDM技术的由ARM+DSP硬件平台实现的能够完成水下声信道图像传输的系统。主要研究内容包括OFDM系统的基本原理、ARM+DSP底层硬件的驱动和控制,Linux操作系统的移植、MiniGUI人机界面的设计、相关应用软件的编写以及在TMS320VC5502上初步实现OFDM的调制解调,以期对今后水下图像传输系统的实现能具有较大的参考价值。
上传时间: 2013-05-20
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心血管系统疾病是现今世界上发病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作为一种非稳态的心电变异性现象,是指心电T波段振幅、形态甚至极性逐拍交替变化。大量研究表明,TWA与室性心律失常、心脏性猝死等有直接密切的关系,已成为一种无创独立性预测指标。随着数字信号处理技术和计算机技术的迅速发展,微伏级的TWA已经可以被检出,并且精度越来越高。本文以T波交替检测为中心,基于ARM给出了T波交替检测技术原理性样机的硬件及软件,实现实时监护的目的。 在TWA检测研究中,需要对心电信号进行预处理,即信号去噪和特征点检测。小波分析以其多分辨率的特性和表征时频两域信号局部特征的能力成为我们选取的心电信号自动分析手段。文中采用小波变换将原始心电信号分解为不同频段的细节信号,根据三种主要噪声的不同能量分布,采用自适应阈值和软硬阈值折衷处理策略用阈值滤波方法对原始信号进行去噪处理:同时基于心电信号的特征点R峰对应于Mexican-hat小波变换的极值点,因此我们使用Mexican-hat小波检测R峰,通过附加检测方案确保了位置的准确性,并根据需要提出了T波矩阵提取方法。 随后文章介绍了T波交替的产生机理及研究进展,分别从临床应用和检测方法上展现了目前TWA的发展进程,并利用了谱分析法、相关分析法和移动平均修正算法分别从时域和频域对一些样本数据进行T波交替检测。在检测中谱分析法抗噪能力较强,但作为一种频域检测方法,无法检测非稳态TWA信号,而相关分析法受呼吸、噪声影响较大,数据要求较高,因此可以在谱分析检测为阳性TWA基础上,再对信号进行相关分析,从而克服自身算法缺陷,确定交替幅度和时间段。最后对影响检测结果的因素进行讨论研究,从而降低检测误差。 文章还设计了T波交替检测技术原理性样机的关键部分电路和软件框架。硬件部分围绕ARM核的Samsung S3C44BOX为核心,设计了该样机的关键电路,包括采集模块、数据处理模块(外部存储电路、通信接口电路等)。其中在采集模块中针对心电信号是微弱信号并且干扰大的特点,采用了具有高共模抑制比和高输入阻抗的分级放大电路,有效的提取了信号分量:A/D转换电路保证了信号量化的高精度。利用USB接口芯片和删内部异步串行通讯实现系统与外界联系。系统软件中首先介绍了系统的软件开发环境,然后给出了心电信号分析及处理程序设计流程图及实现,使它们共同完成系统的软件监护功能。
上传时间: 2013-07-27
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SystemView的库资源十分丰富,包括含若干图标的基本库(Main Library)及专业库(Optional Library),基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器,各种函数运算器等;专业库有通讯(Communication)、逻辑(Logic)、数字信号处理(DSP)、射频/模拟(RF/Analog)等;它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证,尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统;并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析,及对各种逻辑电路、射频/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析。 System View能自动执行系统连接检查,给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息,通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。 System View的另一重要特点是它可以从各种不同角度、以不同方式,按要求设计多种滤波器,并可自动完成滤波器各指标—如幅频特性(伯特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。 在系统设计和仿真分析方面,System View还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。在窗口内,可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外,分析窗中还带有一个功能强大的“接收计算器”,可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。 System View还具有与外部文件的接口,可直接获得并处理输入/输出数据。提供了与编程语言VC++或仿真工具Matlab的接口,可以很方便的调用其函数。还具备与硬件设计的接口:与Xilinx公司的软件Core Generator配套,可以将System View系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件;另外,System View还有与DSP芯片设计的接口,可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。
标签: SYSTEMVIEW 教材
上传时间: 2013-04-24
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随着国民经济的发展,电力电子设备得到广泛应用,使得电网中的谐波污染越来越严重,极大地危害了电力设备的安全运行。电网中的谐波成份非常复杂,因此谐波的检测分析,是消除或降低谐波污染的前提。 通过大量资料的收集、阅读及相关技术的研究,本文分析了嵌入式系统在电力系统测控中的应用优势,设计了以ARM7TDMI内核处理器LPC2214为核心的电网谐波检测分析系统。系统主要实现低压配电网三相电压、电流的谐波检测与分析,包括电量数据采集和谐波分析两个部分。详细分析了谐波检测分析系统的工作原理,明确了系统功能需求,对系统各模块进行了设计,通过多路同步采集将电网电量数据输入系统,在处理器中完成数据倒序处理和快速傅立叶变换等相关的运算处理工作,可以得到各次谐波含量。 通过文中设计的硬件同步电路,可以准确获得电网信号三相电压与电流周期,通过同步采样的方法,消除或减小因快速傅立叶变换存在的频谱泄漏和栅栏效应的误差。结合谐波检测分析的需求与FFT算法的特点,为了减小响应时间,提高运算速度,采用了实序列快速傅立叶变换对数据的整合运算,即通过一次快速傅立叶变换运算,完成各相电流与电压两组数据从时域到频域的转换,并分析得到频域幅值和时域幅值之间的线性关系,避免了傅立叶反变换运算,提高了运算速度,实现谐波的准确检测。 最后经过样机测试证明,本文设计的电网谐波检测与分析系统能够准确、可靠的实现谐波含量的检测与分析。
上传时间: 2013-07-10
上传用户:zfh920401
本文实现了GPS中频信号处理的整体设计方案。该方案使用Zarlink公司的GP2015射频芯片和FPGA共同搭建硬件系统,用于实现GPS定位功能。其中GP2015芯片作为GPS信号接收前端,FPGA作为系统搭建和算法实现的平台。 首先,针对建立GPS中频数据处理平台的需要,设计了GPS信号接收的射频前端以及LVDS数据传输电路,编写了FPGA传输大量高频数据的VHDL程序,实现了数据的传输及存储。其次,设计PC机的用户界面接口程序,为控制和测试提供了可靠的保障。在此基础上开发了GPS中频数据处理的平台,为研究GPS定位算法提供了硬件基础。 数据捕获和追踪是GPS算法中最耗时的两部分,因此,本设计提出快速精确的数据捕获方法。在分析频域捕获算法的基础上,提出相位差分精确定频的方法,分析其可行性,给出实施方案并与普通串行精确定频算法比较,经过实验,得到了很好的结果。 在研究捕获算法的基础上,本文在FPGA上实现了GPS中频信号的捕获算法。既保证了软件算法的灵活性又利用了硬件工作的实时性,达到了快速捕获的目的。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:dengzb84
随着计算机和集成电路技术的不断发展,基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流.现场可编程门阵列(FPGA)作为一种可编程专用集成电路(ASIC)已经广泛应用于计算机、通信、航空航天等各个领域.一般来讲,FPGA多用于高速通信和高速信号处理领域,以发挥其处理速度快的特点,本文将其应用于一低速低功耗系统——某水下远程遥控接收系统,主要用其在频域来实现水下远程遥控的解码,取得了令人满意的效果.该文主要做了以下几方面的工作.首先,深入研究和分析了在频域实现水下远程遥控解码的原理并进行了遥控指令编码设计;其次,用ALTERA公司的CYCLONE系列FPGA芯片完成了水下远程遥控FPGA解码芯片的设计工作,包括硬件描述语言(VHDL)编码、电路前后仿真、综合和布局布线工作,并对设计的FPGA解码芯片进行了初步的功耗估算:最后设计制作了一块FPGA解码芯片电路验证测试板,并完成了电路调试和测试.实验测试结果表明,用FPGA实现水下远程遥控解码电路的方案是可行的,可以有效地缩小系统体积、提高系统可靠性,在保证系统性能情况下做到更低的功耗,还可以实现在系统配置和编程,使得系统的调试、升级和维护更加灵活方便.
上传时间: 2013-06-03
上传用户:zoushuiqi
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
上传时间: 2013-08-04
上传用户:wangdean1101
傅里叶变换是信号处理领域中较完善、应用较广泛的一种分析手段.但傅里叶变换只是一种时域或频域的分析方法,它要求信号具有统计平稳,即时不变的特性.但是实际应用中存在很多非平稳信号,它们并不能很好的用傅立叶变换来处理.小波变换的出现解决了这个问题,它在处理非平稳信号方面具有傅立叶变换无法比拟的优越性.小波变换在通信技术、信号处理、地球物理、水利电力、医疗等领域中获得了日益广泛的应用.小波变换的研究成为了当今学术界的一个热点.随着现代数字信号处理朝着高速实时的方向发展,纯软件的程序式信号处理方法越来越不能满足实际应用的需求,因此人们希望用硬件电路来实现高速信号处理问题.基于以上原因,该文在研究了小波变换的基本理论和特点的基础上,重点研究了小波变换的VLSI电路构架,并用FPGA实现了它的功能.毫无疑问,该文所做的具体工作在理论和实践上都有参考价值.论文中,在简单介绍了小波变换的基本理论、特点和应用;对信号小波变换分解,重构的MATLAB算法进行了分析,为硬件实现奠定了理论基础.论文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基础上,以直观的图形方式描述了算法的流程图;并由此提出了基于VLSI的电路模块架构.根据上述模块结构,对相关模块进行了硬件描述语言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平台上(ACTIVE-HDL)进行了仿真.在仿真正确的前提下,该文选用了EP20K100BC356-1V芯片作为目标器件进行了综合和后仿真,并且将仿真结果通过MATLAB与理论参数进行了比较,结果表明设计是正确的.对设计中存在的误差和部分模块的进一步优化,该文也作了分析和说明,为下一步实现通用IP核设计奠定了基础.
上传时间: 2013-06-27
上传用户:zhaoq123
FFT/IFFT是时域信号与频域信号之间转换的基本运算,是数字信号处理的核心工具之一,因此,它广泛地应用于许多领域。在数字化的今天,不论是在通信领域还是在图像处理领域,对数字信号处理的速度、精度和实时性要求不断提高。为满足不断提高的要求,国内外不断地推出各种FFT/IFFT处理器,主要处理器有ASIC、DSP芯片、FPGA等。由于FPGA具有可反复编程的特点及丰富资源,所以它受到广泛的关注。 本论文就是一种基于FPGA实现浮点型数据的FFT及IFFT处理器,该处理器使用A1tera公司的Stratix Ⅱ系列的FPGA芯片。它主要采用流水线结构,这种结构可以使各级运算并行处理,对输入进来的数据进行连续处理,提高了运算速度,满足了系统的实时性要求;另外处理器所处理的数据是32位浮点型的,因此它同时提高了运算的精度。
上传时间: 2013-07-12
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近年来,移动通信技术在全球范围内得到了迅猛的发展及应用,各种全新的无线通信概念层出不穷、各种新的体制及其关键技术日新月异。由于正交频分复用(OFDM)技术可以高效地利用频谱资源并有效地对抗频率选择性衰落,多入多出(MIMO)利用多个天线实现多发多收,在不增加带宽和发送功率的情况下,可以成倍提高信道容量,因此OFDM-MIMO技术被广泛认为是后三代通信系统(B3G)的关键技术,是当今移动通信领域研究的热点。 本文对OFDM-MIMO通信系统接收机的关键技术--数字下变频,OFDM同步、解调进行了相关研究,在多天线接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上,完成了数字下变频,OFDM同步和解调的FPGA设计与实现。通过功能仿真、时序仿真、板级电路测试,验证了该设计的正确性。 本文首先介绍了OFDM基本原理以其特点,然后对同步技术和数字下变频技术作了相应的介绍。同步是OFDM系统设计中的一项关键技术,即是针对系统中存在的时间偏差、频率偏差进行定时恢复、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。数字下变频是软件无线电的核心技术之一,其基本功能是从高速中频数字信号中提取所需的窄带信号,将其下变频为基带信号,降低数据率,以供后续DSP器件作进一步处理。 在数字下变频器的设计和实现方面,本文先介绍了数字下变频器的原理和基本结构,然后根据系统要求对其进行了设计,并在实现上作了一些简化,节约了硬件资源。 在对时间同步的设计和实现方面,本文采用了利用PN序列进行时间同步的算法。在实现上根据系统实际情况将数据分为四路分别与本地PN码做滑动相关运算,更有效的利用了同步数据,达到了更好的同步性能。 在OFDM的频率同步的设计和实现方面,本文采用重复的PN码两两相关来估计频偏值,并联合一个二阶负反馈环路进行补偿。该算法利用环路自身噪声带宽抑制噪声,提高频率估计精度,并同时利用负反馈扩大频偏估计范围。本文在对算法的详细研究分析的基础上对其进行了FPGA设计与实现。
上传时间: 2013-04-24
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