频率合成技术广泛应用于通信、航空航天、仪器仪表等领域，目前，常用的频率合成技术有直接频率合成、锁相频率合成和直接数字频率合成(DDS)等。其中DDS是一种新的频率合成方法，是频率合成的一次革命。全数字化的DDS技术由于具有频率分辨率高、频率切换速度快、相位噪声低和频率稳定度高等优点而成为现代频率合成技术中的佼佼者。随着数字集成电路、微电子技术和EDA技术的深入研究，DDS技术得到了飞速的发展。 DDS是把一系列数字量化形式的信号通过D/A转换形成模拟量形式的信号的合成技术。主要是利用高速存储器作查寻表，然后通过高速D/A转换产生已经用数字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一个典型的DDS系统应包括以下三个部分：相位累加器可以时钟的控制下完成相位的累加；相位一幅度码转换电路一般由ROM实现；D/A转换电路，将数字形式的幅度码转换成模拟信号。 现场可编程门阵列(FPGA)设计灵活、速度快，在数字专用集成电路的设计中得到了广泛的应用。本论文主要讨论了如何利用FPGA来实现一个DDS系统，该DDS系统的硬件结构是以FPGA为核心实现的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介绍了频率合成器的发展，阐述了基于FPGA实现DDS技术的意义；然后介绍了DDS的基本理论；接着介绍了FPGA的基础知识如结构特点、开发流程、使用工具等；随后介绍了利用FPGA实现直接数字频率合成(DDS)的原理、电路结构、优化方法等。重点介绍DDS技术在FPGA中的实现方法，给出了部分VHDL源程序。采用该方法设计的DDS系统可以很容易地嵌入到其他系统中而不用外接专用DDS芯片，具有高性能、高性价比，电路结构简单等特点；接着对输出信号频谱进行了分析，特别是对信号的相位截断误差和幅度量化误差进行了详细的讨论，由此得出了改善系统性能的几种方法；最后给出硬件实物照片和测试结果，并对此作了一定的分析。
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众所周知，信息传输的核心问题是有效性和可靠性，调制解调技术的发展正是体现了这一思想。从最早的模拟调幅调频技术的日益完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。QAM调制作为一种新的调制技术，因其具有很高的频带利用率而得到了广泛的应用。 本文对基于FPGA的16QAM调制解调进行了讨论和研究。首先对16QAM调制解调原理进行了阐述，建立了16QAM调制解调系统的数学模型，然后通过分析提出了基于FPGA的16QAM调制解调系统的设计方案。最后编写Verilog代码实现了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大规模集成电路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417，并通过软件编程对其进行了相关调试。文中详细介绍了基带成形滤波器、载波恢复和定时同步的基本原理及其设计方法。首先用Matlab对整个16QAM系统进行了软件仿真；然后用硬件描述语言Verilog HDL在QuartusⅡ环境下完成了系统关键算法的编写、行为仿真和综合，最后详细阐述了异步串口(UART)的FPGA实现，把我们编写的Verilog程序下载到EPlC20F32417芯片上效果很好。
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在团簇与激光相互作用的研究中和在团簇与加速器离子束的碰撞研究中，需要对加速器束流或者激光束进行脉冲化与时序同步，同时用于测量作用产物的探测系统如飞行时间谱仪(TOF)等要求各加速电场的控制具有一定的时序匹配。在整个实验中，需要用到符合要求的多路脉冲时序信号控制器，而且要求各脉冲序列的周期、占空比、重复频率等方便可调。为此，本论文基于FPGA设计完成了一款多路脉冲时序控制电路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8，设计出了一款可以同时输出8路脉冲序列、各脉冲序列之间具有可调高精度延迟、可调脉冲宽度及占空比等。论文讨论了FPGA芯片结构及开发流程，着重讨论了较高频率脉冲电路的可编程实现方法，以及如何利用VHDL语言实现硬件电路软件化设计的技巧与方法，给出了整个系统设计的原理与实现。讨论了高精密电源的PWM技术原理及实现，并由此设计了FPGA所需电源系统。给出了配置电路设计、数据通信及接口电路的实现。开发了上层控制软件来控制各路脉冲时序及属性。 该电路工作频率200MHz，输出脉冲最小宽度可达到10ns，最大宽度可达到us甚至ms量级。可以同时提供l路同步脉冲和7路脉冲，并且7路脉冲相对于同步脉冲的延迟时间可调，调节步长为5ns。
上传时间： 2013-06-15
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本文采用 altera 公司cyclone 系列芯片ep1c12 实现了与ts101／ts201 两种芯片的链路口的双工通信，并给出了具体的设计实现方法。其中ts101 的设计已经成功应用于某
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数字电视近年来飞速发展，它最终取代模拟电视是一个必然趋势。可编程逻辑技术以及EDA技术的升温也带来了电子系统设计的巨大变革。本论文将迅速发展的FPGA技术应用于数字电视系统中，研究探讨了数字电视前端系统中的关键设备——传输流复用器的FPGA建模和实现，以及相关的关键技术。本论文首先介绍了数字电视的发展现状和前景，概述了数字电视前端系统的组成结构与关键技术，以及可编程逻辑技术的发展和优势。然后介绍了数字电视系统中的重要标准MPEG-2以及传输流复用器的原理和系统结构，并且从理论上阐述了复用器设计的关键技术：PSI重组和PCR调整。接着详细说明了如何运用创新思路，采用独特的硬件架构在一片FPGA上实现整个复用器的软件和硬件系统的方案，并且举例说明了复用器硬件逻辑设计中所运用的几个FPGA设计技巧。最后对本文进行总结，并提出了数字电视系统中复用器设备未来发展的设想。本文中介绍的基于SOPC的硬件复用器设计方案，将系统的软件和硬件集成在一款Altera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且将FPGA设计技巧运用于复用器的硬件逻辑设计中。整个设计方案不但简化了系统设计，而且实现了稳定，高速，低成本，可扩展性强的复用器系统。
上传时间： 2013-06-02
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本文研究数字音频无线传输中的前向纠错(FEC)算法和电路的设计及实现.在本文中介绍了一种基于Altera公司的FPGA Cyclone芯片的实现方案.文章首先介绍了本前向纠错系统采用的方案,然后从总体规划的角度介绍了整个系统的内部结构、模块划分及所采用的设计方法和编程风格.之后对各个模块的设计进行了详细的描述,并给出了测试数据、实现结果及时序仿真波形图,并对设计的硬件下载验证进行了详细描述.本文对FEC中的主要功能模块,诸如Reed-Solomon编解码,交织与解交织,以及与外围的接口电路等给出了基本算法以及基于FPGA及硬件描述语言的解决方法.
上传时间： 2013-04-24
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目前在各行各业中应用种类繁多的测量仪器随着仪器性能指标要求的逐渐提升以及功能的不断拓展，对仪器控制系统的实时性和集成化程度等性能的要求也越来越高。目前发展的趋势是开放式、集成度向芯片级靠拢的高实时性仪器。针对目前传统的系统设计存在着功能简单、速度慢、实时性差、对数据的再加工处理能力极为有限等问题，本文根据课题需要提出了一种基于ARM+FPGA架构的高速实时数据采集嵌入式系统方案，应用在小功率半导体测量仪器上。方案采用三星S3C2410的ARM处理器进行管理控制，处理数据，界面显示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用来进行高速数据采集，提高了系统的实时性和集成化程度。 本文首先给出了ARM+FPGA架构的总体设计。硬件方面，简要讨论了ARM处理器的特点和优势，FPGA在高速采集和并行性上的优势，给出了硬件的总体结构和主要部件及相关接口。软件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系统的构建和BootLoader的启动以及内核和根文件系统的结构，构建了嵌入式Linux系统包括建立交叉开发环境，修改移植BootLoader和裁减移植Linux内核，并且根据课题实际需要精简建立了根文件系统。 为了满足测量仪器的实时性，设计了ARM与FPGA的高速数据采集接口。进行了FPGA内部与ARM接口相关部分的硬件电路设计；通过分析ARM与FPGA内部时序的差异，针对ARM与FPGA内部FIFO时序不匹配的问题，解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题。接着，通过研究Linux设备驱动基本原理和驱动程序的开发过程，设计了Linux下的FPGA数据采集接口驱动程序，并且实现了中断传输。使得FPGA芯片通过高效可靠的驱动程序可以很好的与ARM进行通讯。 最后为了方便用户操作，进行了人机交互系统的设计。为了降低成本和提高实用性利用FPGA芯片剩余的资源实现了对PS/2键盘鼠标接口的控制，应用到系统中，大大提高了人机交互能力；通过比较分析目前比较流行的几种嵌入式GUI图形设计工具的优缺点，结合课题的实际情况选择了MiniGUI作为课题图形界面的开发。根据具体要求设计了适合测量仪器方面上使用的人机交互界面，并且移植到了ARM平台上，给测量仪器的使用提供了更好的交互操作。 本课题完成了嵌入式Linux开发环境的建立，针对课题实际硬件电路设计修改移植了bootloader，裁减移植了内核以及根文件系统的建立；设计了FPGA内部硬件电路，解决了接口中ARM与FPGA时序不匹配的问题，实现了ARM与FPGA之间的高速数据采集；设计了高速采集接口在嵌入式Linux下的驱动程序以及中断传输和应用程序；合理设计了适合测量仪器使用的人机交互界面，并巧妙设计了PS/2键盘鼠标接口，进一步提高了交互操作。
上传时间： 2013-06-21
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- vii - 8.1.1 实验目的 315 8.1.2 实验设备 315 8.1.3 实验内容 315 8.1.4 实验原理 315 8.1.5 实验操作步骤 318 8.1.6 实验参考程序 319 8.1.7 练习题 321- vi - 6.4 USB 接口实验 266 6.4.1 实验目的 266 6.4.2 实验设备 267 6.4.3 实验内容 267 6.4.4 实验原理 267 6.4.5 实验操作步骤 270 6.4.6 实验参考程序 272 6.4.7 实验练习题 280 6.5 SPI接口通讯实验 281 6.5.1 实验目的 281 6.5.2 实验设备 281 6.5.3 实验内容 281 6.5.4 实验原理 281 6.5.5 实验操作步骤 285 6.5.6 实验参考程序 287 6.5.7 练习题 289 6.6 红外模块控制实验 289 6.6.1 实验目的 289 6.6.2 实验设备 289 6.6.3 实验内容 289 6.6.4 实验原理 289 6.6.5 实验操作步骤 291 6.6.6 实验参考程序 291 6.6.7 练习题 296 第七章 基础应用实验 296 7.1 A/D 转换实验 296 7.1.1 实验目的 296 7.1.2 实验设备 296 7.1.3 实验内容 296 7.1.4 实验原理 296 7.1.5 实验设计 298 7.1.6 实验操作步骤 299 7.1.7 实验参考程序 300 7.1.8 练习题 301 7.2 PWM步进电机控制实验 301 7.2.1 实验目的 301 7.2.2 实验设备 301 7.2.3 实验内容 301 7.2.4 实验原理 301 7.2.5 实验操作步骤 309 7.2.6 实验参考程序 311 7.2.7 练习题 313 第八章 高级应用实验 315 8.1 GPRS模块控制实验 315 - v - 5.2 5x4键盘控制实验 219 5.2.1 实验目的 219 5.2.2 实验设备 219 5.2.3 实验内容 219 5.2.4 实验原理 219 5.2.5 实验设计 221 5.2.6 实验操作步骤 222 5.2.7 实验参考程序 223 5.2.8 练习题 224 5.3 触摸屏控制实验 224 5.3.1 实验目的 224 5.3.2 实验设备 224 5.3.3 实验内容 224 5.3.4 实验原理 224 5.3.5 实验设计 231 5.3.6 实验操作步骤 231 5.3.7 实验参考程序 232 5.3.8 练习题 233 第六章 通信与接口实验 234 6.1 IIC 串行通信实验 234 6.1.1 实验目的 234 6.1.2 实验设备 234 6.1.3 实验内容 234 6.1.4 实验原理 234 6.1.5 实验设计 238 6.1.6 实验操作步骤 241 6.1.7 实验参考程序 243 6.1.8 练习题 245 6.2 以太网通讯实验 246 6.2.1 实验目的 246 6.2.2 实验设备 246 6.2.3 实验内容 246 6.2.4 实验原理 246 6.2.5 实验操作步骤 254 6.2.6 实验参考程序 257 6.2.7 练习题 259 6.3 音频接口 IIS 实验 260 6.3.1 实验目的 260 6.3.2 实验设备 260 6.3.3 实验内容 260 6.3.4 实验原理 260 6.3.5 实验步骤 263 6.3.6实验参考程序 264 6.3.7 练习题 266 - iv - 4.4 串口通信实验 170 4.4.1 实验目的 170 4.4.2 实验设备 170 4.4.3 实验内容 170 4.4.4 实验原理 170 4.4.5 实验操作步骤 176 4.4.6 实验参考程序 177 4.4.7 练习题 178 4.5 实时时钟实验 179 4.5.1 实验目的 179 4.5.2 实验设备 179 4.5.3 实验内容 179 4.5.4 实验原理 179 4.5.5 实验设计 181 4.5.6 实验操作步骤 182 4.5.7 实验参考程序 183 4.6.8 练习题 185 4.6 数码管显示实验 186 4.6.1 实验目的 186 4.6.2 实验设备 186 4.6.3 实验内容 186 4.6.4 实验原理 186 4.6.5 实验方法与操作步骤 188 4.6.6 实验参考程序 189 4.6.7 练习题 192 4.7 看门狗实验 193 4.7.1 实验目的 193 4.7.2 实验设备 193 4.7.3 实验内容 193 4.7.4 实验原理 193 4.7.5 实验设计 195 4.7.6 实验操作步骤 196 4.7.7 实验参考程序 197 4.7.8 实验练习题 199 第五章 人机接口实验 200 5.1 液晶显示实验 200 5.1.1 实验目的 200 5.1.2 实验设备 200 5.1.3 实验内容 200 5.1.4 实验原理 200 5.1.5 实验设计 211 5.1.6 实验操作步骤 213 5.1.7 实验参考程序 214 5.1.8 练习题 219 - ii - 3.1.1 实验目的 81 3.1.2 实验设备 81 3.1.3 实验内容 81 3.1.4 实验原理 81 3.1.5 实验操作步骤 83 3.1.6 实验参考程序 87 3.1.7 练习题 88 3.2 ARM汇编指令实验二 89 3.2.1 实验目的 89 3.2.2 实验设备 89 3.2.3 实验内容 89 3.2.4 实验原理 89 3.2.5 实验操作步骤 90 3.2.6 实验参考程序 91 3.2.7 练习题 94 3.3 Thumb 汇编指令实验 94 3.3.1 实验目的 94 3.3.2 实验设备 94 3.3.3 实验内容 94 3.3.4 实验原理 94 3.3.5 实验操作步骤 96 3.3.6 实验参考程序 96 3.3.7 练习题 99 3.4 ARM处理器工作模式实验 99 3.4.1 实验目的 99 3.4.2实验设备 99 3.4.3实验内容 99 3.4.4实验原理 99 3.4.5实验操作步骤 101 3.4.6实验参考程序 102 3.4.7练习题 104 3.5 C 语言程序实验一 104 3.5.1 实验目的 104 3.5.2 实验设备 104 3.5.3 实验内容 104 3.5.4 实验原理 104 3.5.5 实验操作步骤 106 3.5.6 实验参考程序 106 3.5.7 练习题 109 3.6 C 语言程序实验二 109 3.6.1 实验目的 109 3.6.2 实验设备 109 3.6.3 实验内容 109 3.6.4 实验原理 109 - iii - 3.6.5 实验操作步骤 111 3.6.6 实验参考程序 113 3.6.7 练习题 117 3.7 汇编与 C 语言的相互调用 117 3.7.1 实验目的 117 3.7.2 实验设备 117 3.7.3 实验内容 117 3.7.4 实验原理 117 3.7.5 实验操作步骤 118 3.7.6 实验参考程序 119 3.7.7 练习题 123 3.8 综合实验 123 3.8.1 实验目的 123 3.8.2 实验设备 123 3.8.3 实验内容 123 3.8.4 实验原理 123 3.8.5 实验操作步骤 124 3.8.6 参考程序 127 3.8.7 练习题 134 第四章 基本接口实验 135 4.1 存储器实验 135 4.1.1 实验目的 135 4.1.2 实验设备 135 4.1.3 实验内容 135 4.1.4 实验原理 135 4.1.5 实验操作步骤 149 4.1.6 实验参考程序 149 4.1.7 练习题 151 4.2 IO 口实验 151 4.2.1 实验目的 151 4.2.2 实验设备 152 4.2.3 实验内容 152 4.2.4 实验原理 152 4.2.5 实验操作步骤 159 4.2.6 实验参考程序 160 4.2.7 实验练习题 161 4.3 中断实验 161 4.3.1 实验目的 161 4.3.2 实验设备 161 4.3.3 实验内容 161 4.3.4 实验原理 162 4.3.5 实验操作步骤 165 4.3.6 实验参考程序 167 4.3.7 练习题 170 目 录 I 第一章 嵌入式系统开发与应用概述 1 1.1 嵌入式系统开发与应用 1 1.2 基于 ARM的嵌入式开发环境概述 3 1.2.1 交叉开发环境 3 1.2.2 模拟开发环境 4 1.2.3 评估电路板 5 1.2.4 嵌入式操作系统 5 1.3 各种 ARM开发工具简介 5 1.3.1 ARM的 SDT 6 1.3.2 ARM的ADS 7 1.3.3 Multi 2000 8 1.3.4 Embest IDE for ARM 11 1.3.5 OPENice32-A900仿真器 12 1.3.6 Multi-ICE 仿真器 12 1.4 如何学习基于 ARM嵌入式系统开发 13 1.5 本教程相关内容介绍 14 第二章 EMBEST ARM实验教学系统 17 2.1 教学系统介绍 17 2.1.1 Embest IDE 集成开发环境 17 2.1.2 Embest JTAG 仿真器 19 2.1.3 Flash 编程器 20 2.1.4 Embest EduKit-III开发板 21 2.1.5 各种连接线与电源适配器 23 2.2 教学系统安装 23 2.3 教学系统的硬件电路 27 2.3.1 概述 27 2.3.2 功能特点 27 2.3.3 原理说明 28 2.3.4 硬件结构 41 2.3.5 硬件资源分配 44 2.4 集成开发环境使用说明 51 2.4.1 Embest IDE 主框架窗口 51 2.4.2 工程管理 52 2.4.3 工程基本配置 55 2.4.4 工程的编译链接 71 2.4.5 加载调试 72 2.4.6 Flash编程工具 80 第三章 嵌入式软件开发基础实验 81 3.1 ARM汇编指令实验一 81
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VLSI(超大规模集成电路)的快速发展，使得FPGA技术得到了迅猛发展，FPGA的快速发展又为实时图像处理在算法、系统结构上带来了新的方法和思路，全景图像处理是实时图像处理中一个崭新的领域，其在视频监视领域内有广泛的应用前景。 本文首先介绍了全景图像处理的发展状况，课题的主要背景、国内外发展现状、课题的研究意义、课题的来源和本文的主要研究工作及论文组织结构。然后在第二章中介绍了FPGA的发展，FPGA/CPLD的特点，并介绍了Cyclone Ⅱ系列FPGA的硬件结构，硬件描述语言，开发工具Quartus Ⅱ以及FPGA开发的一般原则。 文章的重点放在了电路板的设计部分，也就是本文的第三章。在介绍电路设计部分之前首先介绍一些高速数字电路设计中的一些概念、高速数字电路设计中常见问题，并对常见问题给出了一般解决方法。 在FPGA电路板设计部分中，对FPGA电路的设计过程作了详细的说明，其中着重介绍了采用了FBGA封装的EP2C35芯片的电路设计要点，多层电路板设计要点，FPGA供电管脚的处理注意事项，FPGA芯片中PLL模块的设计以及FPGA的配置方法，并给出了作者的设计思路。FPGA供电电源也是电路板设计的要点所在，文章中也着重对其进行了介绍，提及了FPGA电源设计指标要求及电压功耗估计，并根据现有的FPGA电源解决方案提出了设计思路和方法。同时文章中对FPGA芯片外围器件电路包括图像采集显示芯片电路、图像存储电路、USB2.0接口电路的设计做了相应的介绍。最终目的就是为基于FPGA的全景图象处理搭建一个稳定运行的平台。 在第四章中介绍了IC总线控制器的状态机图及信号说明和相应的仿真图。 文章最后给出了FPGA硬件电路的调试结果，验证了设计目的，为进一步的工作打下了良好的基础。
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随着纠错编码理论研究的不断深入，纠错码的实际应用越来越广泛。卷积码作为其中重要的一种，已被大多数通信系统所采用。(2,1,7)卷积码是一种短约束长度最佳码，编、译码器易于实现，且具有较强的纠错能力。 本文研究了IEEE 802.11协议中(2,1,7)卷积码编码、交织解交织及其软判决高速Viterbi译码的实现问题。 首先介绍了IEEE 802.11无线局域网标准及规范，然后介绍了信道编解码中卷积码编码及Viterbi译码算法和FPGA 设计方法，接着通过对(2,1,7)卷积码特点的具体分析，吸取目前Viterbi译码算法和交织解交织算法的优点，采取一系列的改进措施，基于FPGA实现了IEEE 802.11信道编解码及交织和解交织系统。这些改进措施包括采用并行FIFO、改进的ACS 单元、流水式块处理结构、改进的SMDO方法、双重交织策略，使得在同样时钟速率下，系统的性能大幅度提高。最后将程序下载到Altera公司的Cyclone 系列的FPGA(型号EP1C6Q240C8)器件上进测试，并对测试结果作了简单分析。
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