基于FPGA和DSP的DBF实现
一种基于DSP和FPGA的多通道数据采集系统的设计
计 中还 采用 ADC 8 9模 数 转换 器。该 系统 采集信 号 频率 范围 宽、 数据 传送 量 大、数据 00 传 输速度 高 , 并具 有较 强 的扩 展 能 力,并且 具有 电路 结构 简单 、功耗低 、数据 传输 方便 等优 点 , 用于 电压 、 电流 、温度 、压 力等参量 的采集 系统 中。 可
变 为高 电平 ,指 示 A / D转 换结 束 ,结 果 数据 已 存 入锁 存器 ,这个 信号 可用作 中断 申请 。 当 OE输
入 高 电平 时 ,输 出三 态 门打开 ,转换 结 果 的数字 量 输 出到数 据总 线上 ,采用 串行接 口方 式 。F GA P
门阵列 ( P A E 1 6 20 8 F G ) P C Q 4 C 作为系统的控制部 系 统 选 择 Cy ln co e系 列 的 E 1 6 2 0 8芯 片 , PC Q 4C P采 用 T 公 司 生 产 T 3 0 5 1 芯 片 I MS 2 VC 4 6 ’ 分 , 过FG 通 P A逻辑 控制 AD 采集 电路 进行模 拟通 DS /
现代仪器 ( w. d r isr.r .n ww mo enn t ogc ) s
一
种基于 D P和 F G S P A的多通道数据采集系统的设计
吴永鹏 王章瑞 。 赵煜 滢 向前 勇
(. 1西南石油大学 电子信息工程学院 成都分公 司川西 北气矿 甲醇厂 江 油 6 10 ) 2 9 7
率 高 ,内部 时 延小 ,全 部 控 制逻 辑 由硬件 完 成 , 速 度 快 、效率 高 ,适 于大 数据 量 的高 速传 输控 制 , 可
业生 产和 科学 技术研究 的各 行业 中 , 常常 需要对 各
种数 据进行 采集 , 如液位 、温度 、压力 、频 率等信
基于FPGA和DSP的北斗1PPS授时系统的设计与实现
科
基于 F G 和 DS P A P的北斗 1 P S授 时 P 系统 的设 计与实现
陈 芬 芬
( 中北大学信息与通信 工程 学院 , 山西 太原 00 5 ) 3 0 1
摘 要 :高 精度秒脉冲授时 信号对现代科技有深远的意义, 出 提 一种基于 F G P A和 D P S 的算法实现在弱电磁环境下精确的北斗授 时秒信号,给出了 FG P A硬件算法、 M d lm平 台下的仿真结果和在 D P 在 oe i s S 上进行修正的方法, 并在基于 F G + S 的接收机上 实现对星测试 , P ADP 结果为在输入时钟频率准确 度 ≤ll 的条 下, 信号 1 P ( l e s cn 输 出的准确度为与标准 G S x 件 秒 P S u ePr e0 由 Ps P 时间信号源的时间间隔≤1 0 n, 0 0s 满足大部分情况下授时需求。
关 键词 : 时 ;P S北 斗卫 星 授 1P ; 引言
随着科技 的发展 ,高精度授时需求越来越 。 大, 但是 目 前我国利用 G S P 卫星实现授时基本采 用封装好 的 O M 模块提 供 的 1 P u eP r E P S Pl e s scn 信 号进行授时I 在特殊战争情况下 G S e d o l 用, P : 器 8 … 一… 一一… 一 戛盹 一耋 塑 一 0 0 的可利用l 生受到限制 , 技术 自主} 生也受到限制。 随 到用户机 1 。 00 。 。 着我国 自 主导航系统的 日 益成熟,高精度的授时 这段距离 安( 。。 ¨地 f} h P S算法时序 的示意图 图 4 北斗秒脉 冲与 G S P 秒脉冲时 间间隔 信号的提供变得更加迫切。基于 F G P A和 D P的 的延 时后 图 1 1 P S 平 台上实现精确的北斗秒信号输出。能够实现在 的 3 P S 2P 信号同步的情况下得到精确秒信号 , 失锁后能高 信 号 , 这 精度守时 , 在失锁再次同 步时能提供稳定的北斗 些 时 延 同步秒信号,即在弱 电磁环境下实现北斗精确授 T 由 以 时 , 国自主导航系统的应用有现实意义。 对我 下6 部分 1 1P 信号的实现原理 P S 组成: 目 图 21P P S仿 真波形 -= + 基于 F G qD P P A - S 的秒信号精确授时方案是 q f 1 . 由 FG P A捕获导航电文的同步帧头,经处理得到 T 2 T + + + 滞后的秒信号,由D P S 去修正电 情 的输出位 下 4 下 5 置, 得到—个与北斗时同步的秒信号。F G P A部分 下 6 完成 由间隔为 3 2 m 的 3 P S 1 5 s 2 P 脉冲信号,失锁 [ 图 3 1P P S仿真波形 两个脉 冲间的局部放 大图——延 时 2 n 0s 情况下 3 P S 2 P 信号丢失, 得到—个不存在缺损的 为中 控 T n ,另一路为我们的待 稳定的北斗 1P 信号。 P A部分算法由四个 3 制系统至卫星的距离时延 以及该路径对流层和电 与 U C时均方误差小于 7 s PS FG 2 由中心控制系统精确算得日 。 测的北斗 1 P 信号 , PS 将测试没定为 1 —T 状态, 、 1 D 位计数器组成( 如图 1 , ) 这四个计数器分别是秒间 离层折射修正值, t 控制中 1 系统的设备零值 ,在导航数据 1 小时长期加电测试 , 1 , 2 每隔一小时观测差值 , 差值 隔计数器、 秒信号输出计数器、 帧计数器、 帧间隔 分布如图 4 所示。 计数器。秒间隔计数器用来补偿本地时钟不准确 电文中得到; t 卫星到用户机的传输时延 ,可以根据导 5结论 所造成的 误差。帧间隔计数器用来记录两个相邻 基于 F G + S 的秒信号精确秒授时信号 PA DP 3P S 2 P 信号的时间间隔。s _ p s e lp 信号由 D P t S 置 航 电文结算用户位置和导航电文中卫星的运行参 数计算得到目 : 设计方案, 实现在弱电磁环境授时 、 守时功能 , 该 数, 用于时延设定和秒头的寻找 。 T 卫星到用户机的对流层、 电离层时延, 根 硬件算法在 M dl m下 实现仿 真 ,在 F G oe i s P A+ 秒信号输出计数器的输入端分别是 5 M时 0 S 完成精确北斗秒信号实现 , 通过 钟信号 , 最大计数值输入信号、 置数值输入 、 置数 据 电离参数模型可以计算得到。参数在卫星下发 D P的接收机 匕 1P P S的硬件时序图 的导航电文中可以得到; 1 小时长时间测试观察 , 1P 信号输出的与 2 该 PS T 地球 自 转引起的时延目 由 , 下式算得: 可 GS P 标准时间信号源的时间间隔 ≤10 n , 0 0 s 满足 如图 1 不。 所 f ∞x-X C f y ) ̄ Y / 大部分晴况下授时需求。 2F G 算法仿真结果 P A 其中 ∞为地球旋转角速度 ,, () x 为用户设备 y 参考文献 根据上述 F G P A算法的介绍 ,在 M dl m oe i s 。 C 1 】 李涛. 实用 G S 时系统设计叨西 安 一种 P授 上仿真算法的可行性, 必须先编写测试激励代码, 所响应的卫星位置坐标 ,( 为用户位置坐标 , [徐进 , 单位为 n 。 s 工程科技学院学报, 0 72()8 0 8 3 2 0 ,1 : -4 . 6 4 激励要满足实际的信号格式和实际晴况 ,由于在 为光速, T 用户机的 设备零值 , 可以在北斗一号用 『王卿, 2 ] 宋铁成, 基于 G S技术进行精确授时 奉媛. P 弱的电磁环境下 , P S 3 P 信号会经常丢失, 2 信号失 的方法叨 电气电子教学学抿 2 0 , ( : _ 8 . 0 72 4 3 3. 9) 4 锁, 在一段时间后又重新锁定, 得到—个不连续的 户机入网测试系统上测 出。 当首次获得帧号为 1 stlp 置数 , 时,e p s 对各 [董剑利, 3 ] 周丹._3G S授 时同步监控 系统的设 ih P ¥ 3P S 2 P 信号。通过这样 的激励作为仿真的输人对 算法代码进行前仿真。由于仿真 1 秒等待时间过 计数器清零 , 使秒信号的秒头在 同一位置 , 时延计 计与实现 叨 计算机 工程 与设计2 0 ,8( ) . 0 72 1 : 2 长, 显示结果不够直观 , 我们将参数改成生产 l s 算后加入 , m 从而得到与北斗秒对齐的秒脉冲信号。 3 0 - 0 7 0 6 30 . 4系统对星测试结果 郑伟平. 北斗接收机的部分算法与定位误差研究 间 隔 的信 号 ,得 到 的仿 真结 果 如 图 2所示 。 on e PP S b 是用来参考对 比的秒信号 , P s 基于上述算法 , 我们在 D P F G S + P A的系统平 【 . 尔 D 哈 滨工业大学 J 硕士学位论文' 0 ( : 一 2 6 2 1 0 ) 8 z o P n
DSP与FPGA的并行通信方式设计与实现
于 DSP+FPGA 的 多 电 平 逆 变 器 驱 动 脉 冲 生 成 系统 设 计 提 供 了依 据 。
2 总 体 结 构 设 计
线。对某 一一区域访 问时 ,将相应的地址送到地 址 线,该区域片选信号变为低 电平 ,对该区域 的访 问有 效。每个 XINTF区域 的读 写访 问时 序 都 可 以 分成 三 个 阶段 ,建 立 (Lead)、 有 效
(Active)、 跟 踪 (Trail) , 每 个 阶 段 的 时 间 都 可 以 配置 , 以满 足 不 同速 度 外 部 设 备 的 时 序 要 求 。对 XZCSO区 域 进 行 写 操 作 时 ,XZCS0 信 号 首 先 拉低 ,写选 通 信 号 XW E0随之 拉 低 , 数 据 送 到 数 据 总 线 XD 上 ; 进 行 读 操 作 时 , XZCS0信 号 首 先 拉 低 ,读 选 通 信 号 XRD 随之 拉低,将数据从数据 总线 XD锁存到 DSP中。 片选信 号 XZCSO在读写访 问时序 的三个阶段 中均为低 电平,但读选通 信号 XRD 与写选通 信号 XWE0仅在有效 (Active)阶段时为低 电 平 。
级联 H桥 型多 电平逆变 电路在 高压大 功 率 变 流 及 交 流 传 动 系 统 中 有 十 分 广 泛 的 应 用 。 但 是 在 数 字 控 制 的 实 现 中 , 单 片 DSP芯 片 提 供 的 PW M 路 数 有 限 。 一 个 _一 相 七 电平 级 联 H桥 型逆变 电路就需要 36路 驱动脉冲 ,一片 DSP上 PWM 脉 冲 数 显 然 不 能 满 足 需 要 , 而 多 片 DSP并 行 工 作 又 要 考 虑 时 钟 同步 问 题 。 因 此 多 采 用 DSP+FPGA 系 统 生 成 多 路 驱 动 脉 冲,其 中 DSP负 责采 样计 算并定 时发送 多路 脉 宽 数 据 到 FPGA,FPGA 产 生 多 路 三 角 载 波 并与脉 宽数据 实时 比较 生成 SPWM 波 。实现 该方法 首要 步骤是 解决 DSP与 FPGA之 间并 行 通 信 的 问 题 。 选 用 合 适 的 DSP与 FPGA 芯 片,构 建实 验平 台并设 计并 行通 信方 式,通 过 外 部 接 口 X1NTF进 行 通 信 ,实 现 了 DSP对 FPGA 内构 造 的 FIFO 中数据 的读写 ,并 为基
一种基于dsp和fpga的嵌入式通用总线控制设备的制作方法
一种基于dsp和fpga的嵌入式通用总线控制设备的制作方法一种基于dsp和fpga的嵌入式通用总线控制设备的制作方法本实用新型涉及一种基于DSP和FPGA的嵌入式通用总线控制设备,属于总线控制【技术领域】。
本实用新型采用DSP与FPGA组合提供了一种集成多种总线接口的通用总线控制设备,使DSP的高速数据处理能力与FPGA的高速、复杂的组合逻辑和时序逻辑控制相结合,克服了现有通信控制设备种类繁多,通用性、集成性差的问题,使其硬件成本与功耗与原有的实现相同功能的设备相比,得到有效降低。
【专利说明】—种基于DSP和FPGA的嵌入式通用总线控制设备【技术领域】[0001]本实用新型涉及总线控制【技术领域】,具体涉及一种基于DSP和FPGA 的嵌入式通用总线控制设备。
【背景技术】[0002]目前,我国现有导弹武器系统信息化发射平台研制起步较晚,与国外先进技术水平相比存在明显差距,如不同类型导弹武器发射平台研制工作相对独立分散,发射平台信息接口的标准化、规范化和通用化程度较低,与顶层综合作战信息体系互通、互联能力差,不利于实现体系对抗下的协同作战;信息化发射平台一体化综合集成能力不足,研制中缺少系统性的信息设备功能整合和优化研究,各分系统(如车控系统、测发控系统、指挥系统)的组成和功能都较为分散,只能通过在发射平台上简单叠加各种信息设备提高系统的信息化能力;因此,迫切需要研制功能强大、通信接口通用、扩展灵活的集成化设备。
实用新型内容[0003](一 )要解决的技术问题[0004]本实用新型要解决的技术问题是:为了克服现有通信控制设备种类繁多,通用性、集成性差的问题,提供一种集成多种总线接口的通用总线控制设备,使其硬件成本与功耗与原有的实现相同功能的设备相比,得到有效降低。
[0005]( 二 )技术方案[0006]为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种基于DSP和FPGA的嵌入式通用总线控制设备,包括基于DSP的控制模块、基于FPGA的接口扩展模块、千兆以太网接口模块、CAN接口模块、1553B接口模块、串口模块、ADC/DAC 模块、I/O 口模块和脉冲发生器接口模±夹,所述千兆以太网接口模块与基于DSP的控制模块连接,所述基于DSP的控制模块与基于FPGA的接口扩展模块连接,所述基于FPGA的接口扩展模块分别与CAN接口模块、1553B接口模块、串口模块、ADC/DAC模块、I/O 口模块和脉冲发生器接口模块连接。
第7章基于FPGA的DSP开发设计
第7章基于FPGA的DSP开发设计FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件,在数字信号处理(DSP)领域中具有广泛应用。
基于FPGA的DSP开发设计可以帮助实现高性能、低功耗的数字信号处理系统。
本文将介绍基于FPGA的DSP开发设计的基本原理和应用领域。
基于FPGA的DSP开发设计主要涉及数字信号处理算法的实现和系统的优化。
FPGA可以通过编程来实现各种数字信号处理功能,如滤波、模拟信号采集和生成、音频处理、图像处理等。
相比于传统的DSP芯片,FPGA拥有更高的灵活性和可扩展性,可以根据需要进行编程和重新配置。
基于FPGA的DSP开发设计可以应用于多个领域。
在通信领域,可以利用FPGA实现无线通信系统、数字调制解调器、数字滤波器等功能,提高通信系统的性能和可靠性。
在音频领域,可以利用FPGA实现音频编解码器、音频效果器、音频处理器等功能,提供高质量的音频处理和音乐制作能力。
在图像领域,可以利用FPGA实现图像处理算法、图像传感器接口、视觉系统等功能,提供高速、高分辨率的图像处理能力。
基于FPGA的DSP开发设计需要掌握相关的开发工具和编程语言。
常用的开发工具包括Vivado、Quartus、Xilinx和Altera等,可以用于设计、仿真和调试FPGA的电路。
常用的编程语言包括VHDL(Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)和Verilog,可以用于描述FPGA电路的行为和结构。
此外,还可以使用高级编程语言如C/C++来编写FPGA的控制软件和算法实现。
在进行基于FPGA的DSP开发设计时需要考虑的一些关键因素包括系统性能、功耗和成本。
通过合理的算法设计和系统优化,可以实现高性能和低功耗的数字信号处理系统。
此外,还需要考虑FPGA的资源利用率和频率限制,以充分发挥FPGA的性能和优势。
基于FPGA的DBF设计与实现
火 力 与 指 挥 控 制
F r o to & C mma d C n r l i C nrl e o n o to
J n 2 1 u ,0 1
第 3 6卷 第 6期 21 0 1年 6月
文 章 编 号 l0 20 4 ( 0 1 0- 1 60 0 — 60 2 1 )60 7 -3 1
Z HANG e , lHo g c e g , U u n fi, W i Li n —h n 。QI Ch a —e CHENG ih a , HOU a —h Hu — u Z Qu n z i
(. u a r n neNo cmmi i ndO fcr colW u a 3 0 5C ia 2 InrMo g l i t cieyG o p 1W h nO d a c no s o e f i h o。 h n4 0 7 , hn ,.n e n oi F r hnr ru sn eS a s Ma
Байду номын сангаас
摘
要: 充分利用 F GA 资源 丰富、 P 处理灵活等优势 , 采用 F G 技术 实现 了高带宽 、 P A 高精 度的 D F系统 , B 能够 与 D P系 S
统 互 通 , 收来 自 D P系 统 的 权 值 。系 统 通 过 测 试 , 能 良好 。 接 S 性 关键词 :B 乘 累加 , 步 , D F, 同 权值
引 言
D F( ii l e m F r n ) 数字 波束 形 成充 B D gt a o mig , aB 分 利 用 阵 列天 线所 获 取 的空 间信 息 , 过 信 号 处理 通 技 术 使 波 束 获得 超 分 辨 率和 低 副 瓣 的性 能[ , 可 1它 ] 以利用 空 域滤 波技 术 , 自适应 地控 制 天线 波束 , 使其 主瓣 最 大 方 向对 准 目标[ , 干 扰 方 向 上增 益要 尽 2在 ]
第5章 基于FPGA的DSP开发(二)
5.2.7 使用嵌入式逻辑分析仪SignalTap II进行 测试
将产生的8位数据连接到并行ADC的输入管脚,
再给三个功能选择管脚相应的输入信号,使 得DAC能够正常工作。 三个功能管脚为Ā/B、WR和CS。Ā/B——通 道选择信号,低电平选择A通道,高电平选择 B通道; WR——写信号,低电平有效; CS——片选信号,低电平有效。
根据AD7302芯片的工作原理,需要在sinout.vhd文 件中加入三个输出引脚,并且进行赋值。 在端口说明中加入如下的语句: dac_ab : out std_logic; dac_wr : out std_logic; dac_cs : out_std_logic; 在结构体中加入如下的语句: dac_ab <=’0’; 选择A通道 dac_wr <=’0’; dac_cs <=’0’;
SingalCompiler的设置集中在项目设置选项 部分。 在Device下拉选择框中选择目标器件的系列。 这里只能选择器件的系列,不能指定具体的 器件型号,这需要由Quartus II自动决定使用 该器件系列中的某一个具体型号的器件,或 在手动流程中由用户指定。
在Synthesis(综合)下拉选择框中,可以选 择综合器,共有3个选项: Mentor的LeonardoSpectrum综合器; Synplicity的Synplify综合器; Altera的Quartus II,Quartus II是 FPGA/CPLD的集成开发环境,其内含综合功 能。
在Optimization(优化)下拉选择框,指明 在综合、适配过程中的优化策略,是优先对 面积(Area)优化还是速度优化(Speed) 的选择,即资源占用优先还是性能优先。
基于FPGA和DSP的数字多道设计与实现
脉 冲数 据采 集板 , 软件 部分 则 包括 算法 处理 ( 集
成 于可 编程 器 件 F GA、 P程 序 中 ) W i- P DS 和 n d ws o 环境下 的基 于 Ⅶ 的应 用 程 序 , 口部分 接
入信号范围 , 信号处理流程如下 : 由于所选用的 A D要求输入信号为 ห้องสมุดไป่ตู้ . V 的差分信号 , ~1 1 因
孙 宇 , 宏 昌 , 漫 春 衣 梁
( 清华大学工程物理 系 , 北京 10 8 ; 0 0 4 粒子技术与辐射成 像教育部重点实验室 ( 清华大学)北 京 10 8 ) , 0 0 4
摘要: 介绍 了一种基 于 F GA和 D P的数字多道设计 方案 , P S 包括硬件 电路设计 与可编程 器件程序
理要 求 ( 度 、 度 等 ) ( ) 有 很 强 的可 配 置 速 精 ;2 具
且 成本 非 常高 。本 文定 位 于一个 实验 平 台的搭 建 ,可配 置 型” 案对 本 项 目来 说 是 最合 理 的 “ 方
选择。
性和丰富扩展性 ;3结构清晰 , () 成本低廉 , 便于 使 用 。本 文介绍 的整 个数 字 多道 实验 平 台 的功
此 , 先 将 前 置 放 大器 输 出信号 通 过 增益 调制 首
电路 , 并利用差分驱动芯片 A 8 3 将单端信 D 18
号 转 换 为 抗 干扰 性 更好 的差 分 信 号 , 之后 对 符 合 AD C输 入要 求 的差 分 信 号 进 行模 数 转 换 并
包 括 F GA 与 D P 间 的 数 据 传 递 通 道 —— P S E F总 线 以及 RS 3 MI 22串 口实 现 软 硬 件 间 的 交互 通信 。此外 , 还包 括可 供 扩展 的用 户接 口。
基于FPGA和DSP的多路同步数据采集系统设计
DS P,tes se u e r ga h ytm s s o rmma l lgc e ieF p b e o i d vc PGA t o n c t e n t nmo ue g te ,c mpee D o v r o hp a d d a p r c i o t l d e i a ig Oc n e t h r u c o d ls o e r o l d A/ c n es nc i u — o t hp c nr o f i t h t i n l o mo u s l tk l wh e n
M u t・Cha li・ _ 。 nne i ula ousD a a Ac lS m t ne t quiii ys e e i n ston S t m D sg Ba e s d on FPGA nd S a D P
H e ua H ng
(Hu a i e s y o c n l g n n Un v ri fTe h o o y, Zh Zh u 4 2 0 , Ch n ) t u o 1 0 0 i a
减 弱 系 统 的 数 据 运 算 能 力 。 因此 本 文 中 介 绍 一 种 采 用 以F G 芯 片 为核 心 并 结 合 高 PA 精 度 1位采 样 芯 片 和D P TS 2F 8 2 实 6 S M 30 2 1来 现 高 速 同步 数 据 采集 ,它 能对 信 号 保 持 高 速 采 样 的 同时 对 数据 进行 快 速 运 算 ,避 免 了 以往 微 处 理器 需 要频 繁 中断 的缺 点 , 同 时可 以灵 活 地 调 整 采 样率 ,可 以满 足 对 开 关 电源 电参数 的测量 需 要 。 1系 统整 体 设 计 . 系统 结 构如 图1 示 ,三 相 电压 和三 相 所
采用DSP+FPGA为核心实现DSP的高速并行处理系统
表3数据处理板DSP单元的UpLink连接、分配关系
对外Link口
uP LINK L0 UP LINK L1 UP LINK L2 UP LINK 13
对应的DSP Link TS0_LINK2
TSl一LINK2 TS2_LINK2
of hyper—spectral data was established.A solution of parallel image processing system based on multi—DSP of ADSP—
TSl01 is put forward and implemented on hardware.Presently,the system achieves interference hyper-spectral im-
4 吴小华,李白田,张 帆.干涉超光谱图像分析与近无损压缩 CPLD实现,光子学报,2005;34(9):1346--1350
System of High-speed DSP Parallel Processing Based on DSP+FPGA
ZHANG Jin91”,LI Zi—tianl,DUAN Xiao—fen91 (Xi’an Institute of Optical and Precision Mechanics of CASl,Xi'an 710068,P.R.China;
[Key words] multi—DSP
TigerSHARCl01
high—speed paralled image processing
万方数据
采用DSP+FPGA为核心实现DSP的高速并行处理系统
基于FPGA的通用DBF模块实现
X l
高速率的串行数据 ,使得数据率和器件的工作
3.1通 用 结 构提 出
频 率相 当,送入不 同的波束形成 ,这样即利用
了 FPGA 的流 水特 性 , 又利 用 了 当前 时 刻 采 样
w
对 应 于 图 1的 结 构 , 能 够 对 应 的 提 出 一
种 FPGA 结构 ,如 图 2所 示 。
通 用 DBF模 块的输入 为:累加 器的清 零
44 ·电子 技术 与软 件 工程 Electronic Technology&Software En· 通信技术
信 号:每 一个阵 元对应 的权 系数;DDC之后 各 阵 元 串 行 数 据 。其 中 DDC 后 每 个 阵 元 的 l,
【关键词 】数 字波束形 成 FPGA 空域滤波
( )
1 引 言
一 般 意义 的滤波 器指 能够 使得 用户 期望 的 信 号 通 过 ,而 其 他 信 号 有 较 大 衰 减 。时 域 滤 波器的响应 H(0是和频率 f相关 的,即只能通 过一 定频 率 的信号 ;时域 滤波 器 的响应 H(O1 是和空 间频率 ‘sin(0)或者 0相关 的,即用一 定 形 状 的 波 束 来 通 过 有 用 方 向 的信 号 ,抑 制 不 需要方向的干扰,因而又称 为波束 形成。
(2)对 于 雷 达 信 号 ,较 多使 用 窄 带 信 号 。 抽 取 后 数 据 速 率 不 高 ,而 现 在 FPGA 器 件 的 运 行速度远高于采样率,造成资源的浪 费。
(3)当 阵 元 数 目多 时 ,FPGA 资 源 紧 张 。 (4)存 储 系 数 的 系 统 复 杂 。为 了 解 决 这
图 4: 多输 入 并 串结 合 DBF的 实现 框 图
基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计
基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计一、本文概述随着数字信号处理技术的飞速发展,数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)在通用数字信号处理系统设计中的应用越来越广泛。
本文旨在探讨基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计的相关理论、方法和技术,分析其在不同领域的应用及其优势,以期为未来数字信号处理技术的发展提供参考和借鉴。
本文首先介绍了数字信号处理的基本概念和发展历程,阐述了DSP和FPGA的基本原理和特点。
在此基础上,详细分析了基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计的核心技术和方法,包括系统架构设计、算法优化、硬件实现等方面。
结合实际应用案例,探讨了该系统在不同领域的应用及其性能表现。
通过本文的研究,我们可以深入了解基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计的关键技术,掌握其在实际应用中的优势和应用范围,为未来的数字信号处理技术的发展提供有益的参考和启示。
本文的研究也有助于推动数字信号处理技术在通信、音频处理、图像处理、生物医学工程等领域的广泛应用和发展。
二、DSP与FPGA基础知识数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)是现代电子系统设计中的两个关键元素。
DSP是一种专用的微处理器,用于执行复杂的数学运算,特别是快速傅里叶变换(FFT)等数字信号处理任务。
FPGA则是一种可编程的硬件逻辑设备,它允许设计师直接在硬件级别上实现复杂的数字逻辑。
DSP的设计主要围绕其高性能的数字处理能力,包括高效的算术和逻辑单元,以及优化的内存结构。
这使得DSP非常适合于处理需要高速运算和大量数据处理的应用,如音频和图像处理,无线通信,以及雷达和声纳信号处理等。
另一方面,FPGA的设计则基于其可编程性,允许设计师直接在硬件级别上实现复杂的数字逻辑。
FPGA内部包含大量的可编程逻辑块和可配置的内存,使得设计师可以根据需要自定义硬件功能。
这使得FPGA非常适合于需要高度定制化硬件的应用,如高性能计算,网络通信,以及复杂的控制系统等。
基于DSP系统的FPGA精插补器设计
Do: . 99 Jis .0 9 0 4 2 1 .( ) 3 i1 3 6 / . n 1 0 - 1 .0 2 5 上 .4 0 s 3
0 引 言
F GA是 新 型 的大 规 模 可编 程 数 字 集成 电路 器 P 件 。它 充 分 利 用 计 算 机 辅 助 设 计 技 术 进 行 器 件 的
务l
匐 化
基 于DS 系统 的F G P P A精插补器设计
Th r e ealz i e of FPG A eci nt pol i pr se i er aton based on DSP
乔 桥 ,范 良志
Q l Q io F in . h AO a .AN La g z i
极 为 广泛 。
本 文 介 绍 了 二 次 插 补 算 法 中 的 精 插 补 器 在 FG P A中的 实现 方法 , 插补 方 法经 过 多年 的发 展 已形 成 了众 多 的 门 类 ,一 般 依 据 数 控 系统 控 制 方 式 的 不 同将 插 补 方 法 分 为 两 大 类 : 基 准 脉 冲 插 补 和 数 据 采 样 插 补 。基 准脉 冲插 补 是 用 于 开 环 控 制 系 统 的插 补 方 法 ,它 用理 论 直 线 上 采 用 各种 方 法 离散 化 得 出 的驱 动 信 号 直 接 驱 动 传 动 装置 , 没 有 检 测 实 际 加 工 轨 迹 误 差 的反 馈 部 件 ;数 据 采 样 插 补 用
1 伺服控 制系统硬 件设计
11 系统 硬 件组成 .
系统硬 件 框 图如 图1 示 : 所
试 验 证 ,只 须 在 计 算 机 上 操 作 很 短 的 时 间 ,即 可
第7章基于FPGA的DSP开发要点
第7章基于FPGA的DSP开发要点基于FPGA的DSP开发是指使用FPGA(现场可编程门阵列)作为数字信号处理(DSP)系统的开发平台。
FPGA具有可编程性和并行性的特点,使得它成为开发DSP应用的理想选择。
本文将介绍基于FPGA的DSP开发的要点。
1.DSP算法和架构选择:在进行基于FPGA的DSP开发之前,首先需要选择适合的DSP算法和架构。
在选择算法时,需要考虑信号处理需求、计算复杂度、硬件资源和延迟等因素。
在选择架构时,可以考虑使用流水线结构、多核架构或者基于多精度算法等方式。
2.硬件平台选择:选择适合的FPGA硬件平台是基于FPGA的DSP开发的关键一步。
需要考虑的因素包括资源大小、功耗、性能和价格等。
通常,大规模的FPGA芯片具有更多的资源,但也有较高的功耗和价格。
因此,需要根据具体的应用需求进行权衡选择。
3.算法优化:为了充分利用FPGA的并行性和计算能力,需要对DSP算法进行优化。
常见的优化技术包括流水线化、并行化、数据重用和资源共享等。
此外,还可以使用适当的数学技巧和近似计算方法来简化算法,提高计算效率。
4. 硬件描述语言(HDL)编程:HDL编程是基于FPGA的DSP开发的核心技术。
常用的HDL语言包括VHDL和Verilog。
通过使用HDL语言,可以描述DSP算法的硬件结构和行为,实现对FPGA芯片中逻辑门和寄存器等基本元件的编程控制。
5.时序约束和时钟分配:在进行FPGA开发时,需要定义时序约束来保证信号路径的时序正确性。
时序约束包括时钟约束、数据路径约束和综合约束等。
时钟分配是指将时钟信号分配给各个模块和逻辑单元,保证整个DSP系统的同步和一致性。
6.验证和调试:在完成FPGA开发后,需要进行系统级别的验证和调试。
验证过程包括仿真验证和硬件验证。
仿真验证可以通过使用EDA工具进行功能验证和时序验证。
硬件验证可以通过使用示波器和逻辑分析仪等设备进行信号测量和波形分析。
7.算法更新和性能优化:基于FPGA的DSP系统可以通过更新算法和优化硬件实现来进一步提高性能。
基于 FPGA 的高速 DSP 系统设计
基于 FPGA 的高速 DSP 系统设计随着科技的不断发展,数字信号处理(DSP)技术在各个领域的应用越来越广泛。
在数字信号处理领域中,FPGA(现场可编程门阵列)以其灵活性、可重配置性和性能优势成为了实时信号处理的主流芯片之一。
FPGA的高速、低延迟、低功耗和高灵活性,使其成为了数字信号处理系统设计中不可或缺的一部分。
基于FPGA的高速DSP系统设计已经成为数字信号处理领域的一个非常热门的话题,在不同领域都有着广泛的应用。
一、FPGA的基本原理和应用FPGA是一种可编程逻辑器件,其内部由大量逻辑单元和可编程连接组成,可以针对不同的应用进行编程和优化。
FPGA在数字电子系统中的应用非常广泛,包括数字信号处理、消费电子、通讯和网络等领域。
由于FPGA可以被重新编程,它可以快速适应不同的应用需求和设计变化,从而大大缩短了开发周期和成本。
二、基于FPGA的高速DSP系统设计基于FPGA的高速DSP系统设计中,FPGA主要用于实现数字信号处理算法和实时数据处理。
FPGA在数字信号处理中的主要优势是高灵活性和高速度。
FPGA是可以为不同硬件设计、应用和系统需求进行程序开发的可编程逻辑器件,因此在实施数字信号处理算法时可以灵活选择各种算法和实现方式,并且充分利用可编程的特点,实现高速度和低功耗。
FPGA是数字信号处理系统设计中经常使用的主要芯片之一,因为它可以实现高速、定期采样、复杂数据处理、数据存储、数据传输、外设接口等多种功能模块。
FPGA 还可以用于提高数字信号处理系统的可靠性和鲁棒性。
对于特定领域应用,可以通过选择合适的FPGA芯片,实现定制化硬件、高精度数据的采样和处理,以及高效率的系统实时响应,从而提高系统的可靠性和鲁棒性。
由于FPGA的可编程性和可重构性,FPGA DSP 系统可以方便地适应各种设计要求和多种应用场景,包括高速数据采集与处理、低延迟信号转换、嵌入式信号处理、高性能数字医学成像等。
一种基于fpga的二维dbf实现方法
火控雷达技术
Fire Control Radar Technology
Vol. 49 No. 1( Series 191)
Mae.2020
一种基于FPGA的二维DBF实现方法
陈亮#刘国浩2袁子乔#崔向阳#田欢#
(1.西安电子工程研究所 西安 710100;2.陆军装备部驻西安地区军事代表局 西安 710032)
形成灵活性,且DBF模块不具备可复用性。本文采用阵元直接加权的方法,充分利用FPGA的乘
法器资源,实现了雷达系统波束形成的灵活性。本方法基于FPGA内DSP48的级联方式构建复乘
模块,并将多个复乘模块逐个级联,优化了 FPGA内部时序性能,在相同资源利用率的情况下能够
形成更多的波束。
关键词:数字波束形成;FPGA ; DSP48
2. Militare Representativv Bureau of PLA Army Armaments Departmeni in Xfan, XiCn 710032 ) Abstract: Digitai beam fooniny ( DBF) is an importani pari of digitai afay radar siynai processiny. Ii is essentialiy used ta perform spatiai accumulation of taae echo data from multipie channeis, thereby improviny siynal-to-noiss ratio. In engineeriny, a multiply-accumulaie looic ciouit is usutly established based on FPGA t。achievv DBF. For two-dimensional array radars, traditional DBF impkmentation method uses dimensionality reduction, which de composes two-dimensional data inta dzirnuth data and elevation data for muaiply-accumulee calculation. This mehod saves multiplicr resources of FPGA, but it is difficult t。meet the beam forminy flexibility requiremeni of the ra dar systems witli this method. In addition, DBF modules usiny this method are not reusable. This paper proposes a method of direcC weightiny amony array elements, which takes fuH advantaye of multiplicr resources in FPGA and enables high beam forminy flexiaility. The proposed method builds Wv complee multiplication modules based on cesceded DSP48 in the FPGA and coscodvs multiple complex multiplication modules one by one, se that the inho nal timiny perfoonancc of the FPGA is optimized and more beams ccn be formed with the same resourcc utilization. Keyword: digital beam fooniny (DBF) ; FPGA; DSP48
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mar n e so . E p r n a e ut h w t a ,t e h r w r l d s n i t i h o w r t e s f r t x i v rin i x e me tl r s l s o h t h a d a e e i s s ag t r a d, ot e i s g r f h wa d e a e a g o e i i t n c n iu ai n n e s s m a a tw l i p l ai n n e s o sh v o d f x b l y i o f r t ,a d t y t d p el n a p i t e d . l i g o h e c o
i e t o g ii t ; n l w i h d s m l e a a d s s f tri t r u h t e d gt l l r f al eg t n u t ef tr d d t n y tm n t n i a h e e . l h h a f e i i y a h i e a e f c i s c iv d u o
NO 5 . Oc . 2 0 t , 01
微
处
理
机
第 5期
21 00年 1 O月
MI CR0P ROC S ES ORS
基于 FG P A和 D P的 D F实 现 S B
徐 欣, 银庆宏 , 楠 , 李 孙兆林
( 国防科 技 大学 电子科 学与工程学 院, 沙 40 7 ) 长 10 3
X i , I i hn ,I a ,U ho— i U Xn Y N Qn g— o gL n S N Z a l N n
( z o l t n c ne n ni e n , ai a n e i e nea e nl y C agh 103 C i ) f fEe r i Si c dE gn r g N tn l i rt o f s n Tc oo ,h nsa40 7 ,hn co c e a ei o U v sy fD e d h g a
Wh l t e man wo k o P i o e t t heDOA n a c lt ene de iht y t e ag rtm f ie, i r fDS st si e t h ma a d c u ae t e d weg sb h o i l h l h o
滤波, 然后对滤波后数据进行加权求和从而实现系统功能。在 D P中, S 主要进行波达方向估计 , 并 用 直接矩 阵求逆算 法计算权 值 。实验结果表 明 , 该方法硬 件简单 , 软件 配置灵活 , 并且性 能 良好 , 能
很好 的满足 应用 需要。 关键词 : 字波束合 成 ; 数 现场 可编程逻 辑阵列 ; 字信 号处理 ; 数 转换 数 模
D I O 编码 :0 3 6 / . s .0 2— 29 2 1 .5 0 8 1 .9 9 ji n 10 2 7 .0 00 .0 s
中图分类 号 :P 7 T 24
文献标 识码 : A
文章编 号 :0 2—27 (0 0 O 0 2 0 10 2 9 2 1 )5— 04— 4
Th aia in o gt I a o mig Ba e n F GA n e Re l t fDii z o a Be mf r n s d o P a d DSP
mo e r t n s f d m lcr n cto s ma ef l u e o P’ o u i g p we , ie p o n n e t r a i a u eo ol mo e ee t i o l , k u l s f o DS Sc mp t o r gv r mi e c n o F G ’ t n o i p o e s g c p ct n a t s e d, a c mbn t n o oh wi e u e . I h P A S s o g lgc r c s i a a i a d f s p e 、 o i ai f b t l b s d n t e r n y o l
摘 要 :P A和 D P通 过 带通 采样 、 Q支路 的数字 化和数 字滤 波进 而 实现基 带信 号数 字波 FG S r /
束合成 ( B ) 为 了更加 合理地 利用各种 现代 电子开发 工具来 充分 发挥 D P突 出的运 算能力 , D F。 S 以
及 FG P A逻 辑处理 能力 强、 速度 快 的优 点, 可将 二者 结合使 用 。在 F G 中 , 先利 用 高速 高精 度 PA 首 A D对 中频调 制信号进 行 带通采样 , 然后利用 D S对采 集数 据进 行 tQ分解 并 用数 字滤 波器进 行 D /
ห้องสมุดไป่ตู้
peio e un yA s n x, dp D o dc IQ d cm oio ntecl c ddt adt n rcs nf q ec d ; et a ot St cnu t/ eo ps i o o et a n h i r D o tn h l e a e
A s a tF G n S aetera ztn o s n em f mig D F)f aea ds nl b t c : P A a dD P m k h ela o f i a ba o n ( B r ii gl r o bsb n i a r g
tr g ad—p s sm l g VQ dg a bac eo oio n iilft n .I re a e ho hb n u as a pi , i t r hd cmpsinad dg a i e g nod rt m k n il n t t lr i o
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