基于FPGA的多路数字信号复接系统设计与实现
基于FPGA的数字信号处理系统设计
基于FPGA的数字信号处理系统设计数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP）是一种利用计算机或数字电子设备对模拟信号进行采样、量化、编码、处理以及还原的技术，它在实际应用中起到了至关重要的作用。
为了满足实时性、高性能和低功耗等要求，基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）的数字信号处理系统开始逐渐流行。
一、引言近年来，随着通信技术和信号处理领域的快速发展，人们对于数字信号处理系统的性能要求越来越高。
传统的通信设备采用的是固定功能的专门硬件电路，难以满足不断变化的信号处理需求。
而FPGA作为一种灵活可编程的集成电路，其具备可实现硬件功能的能力，从而使得DSP系统能够灵活地适应不同的信号处理算法与应用。
二、FPGA架构和特性FPGA使用基于通用逻辑门的可编程逻辑技术进行设计，其架构主要由逻辑单元（Look-Up Table, LUT）、寄存器、多路器、存储单元以及全局时钟网络等组成。
这些特性使得FPGA具备了以下几个优势：1. 灵活性：FPGA可以根据应用需求灵活配置硬件，实现不同的功能，满足不同的信号处理算法要求。
2. 可重构性：FPGA支持在线重编程，即可以通过配置文件的更新来改变电路的功能，方便快捷。
3. 并行处理能力：FPGA拥有大量的逻辑单元和寄存器，可以同时处理多个数据。
这在实时性要求较高的信号处理领域非常有优势。
4. 低功耗：相比于传统的固定功能电路，FPGA在处理相同任务时的功耗更低，有利于降低系统整体的功耗消耗。
三、基于FPGA的数字信号处理系统设计基于FPGA的数字信号处理系统设计主要包括以下几个方面的内容：1. 系统设计与分析：首先，需要对信号处理的要求进行分析，确定系统的功能与性能指标。
然后，基于这些要求，进行系统的整体架构设计，包括硬件与软件部分的分配、接口定义以及模块划分等。
2. 信号采集与预处理：系统中的信号可能是模拟信号，需要通过模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）将模拟信号转换为数字信号。
FPGA_ASIC-基于FPGA的数字复接器的设计
基于FPGA的数字复接器的设计邓岚 郭勇 赖武刚（成都理工大学 四川 成都 610059）摘要： 本文提出了基于FPGA 技术实现数字复接系统的设计方案，并介绍了有代表性的较简单的四路同步复接器系统总体设计。
硬件电路调试证明，该方案是行之有效的。
关键词：FPGA ；数字复接技术；位同步；通信原理分类号：TP311,TN919 文献标识码：BDesign and Implementation of Multiplex System with FPGADENG Lan GUO Yong LAI Wu –gang( Chengdu University Of Technology Si Chuan Cheng Du 610059)Abstract ：This paper puts forward a design method of digital multiplex system with FPGA ，and introduces the whole system of four bits synchronous multiplexing ．Furthermore，the hardware circuit debugging proves the system design is feasible．Key words: FPGA ；Digital multiplex technology；Bit Synchronous ；Digital Communicati on一 引言在数字通信中,为了扩大传输容量和提高传输效率,通常需要将若干个低速数字码流按一定格式合并成一个高速数据码流流,以便在高速宽带信道中传输。
数字复接就是依据时分复用基本原理完成数码合并的一种技术，并且是数字通信中的一项基础技术。
当今社会是数字话的社会，数字集成电路应用广泛。
而在以往的PDH 复接电路中,系统的许多部分采用的是模拟电路,依次有很大的局限性.随着微电子技术的发展，出现了现场可编辑逻辑器件(PLD),其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD).本文就是用硬件描述语言等软件与技术来实现一个基于CPLD/FPGA 的简单数字同步复接系统的设计.二基本原理及系统构成1 基本原理为了提高信道的利用率,使用多路信号在同一条信道上传输时互相不产生干扰的方式叫做多路复用.在时分制的PCM 通信系统中,为了扩大传输容量，提高传输效率,必须提高传速率.也就是说项办法把较低传输速率的数据码流变成高速率的数据码流,而数字复接器就是实现这种功能的设备.数字复接的方法主要有按位复接、按字复接、按帧复接,这里介绍最常用的按位复接。
基于FPGA的数字信号处理器的设计与实现
基于FPGA的数字信号处理器的设计与实现数字信号处理（DSP）是对数字信号进行算法处理的过程，可以用于音频信号处理、图像处理、雷达信号处理和控制系统中等。
而FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它由一系列可编程逻辑门和可编程互连网络组成，可以方便地实现各种数字逻辑电路。
将这两者结合起来就可以得到基于FPGA的数字信号处理器。
本文将介绍基于FPGA的数字信号处理器的设计与实现，内容包括DSP算法的选择、FPGA的选型与设计、板级设计与测试等。
一、DSP算法的选择DSP算法是基于数字信号的算法，根据不同的应用场景选择合适的DSP算法可以提高数字信号处理的效率和准确性。
例如，在音频信号处理中，常用的DSP 算法包括IIR滤波器、FIR滤波器和快速傅里叶变换（FFT）。
而在图像处理中，常用的DSP算法包括边缘检测、滤波和变换等。
根据不同应用场景选择合适的DSP算法后，就可以开始设计FPGA的硬件逻辑。
二、FPGA的选型与设计FPGA的选型和设计是基于DSP算法的选择进行的。
不同的FPGA型号有不同的资源和特性，需要根据DSP算法的需要进行选择。
例如，如果需要进行大规模的DSP运算，则需要选择具有大规模DSP资源的FPGA。
在进行FPGA的设计时，需要将DSP算法转化为硬件电路实现。
这需要对DSP算法进行数学建模，并将模型转换为硬件实现。
在这个过程中，需要考虑硬件资源的限制，以及如何最小化资源使用并获得最高的运行速度。
三、板级设计与测试板级设计和测试是将FPGA硬件设计转化为实际系统的过程。
这个过程需要将FPGA设计集成到PCB板上，并与其他硬件组件连接。
在进行集成之前，需要进行电磁兼容性测试和电源可靠性测试。
一旦电路板集成完成，就需要进行测试和调试。
这个过程需要运行DSP算法，并将FPGA输出与预期结果进行比较。
如果有问题，需要进行调试，直到达到预期结果。
基于FPGA的多通道信号源设计与实现
基于 FPGA的多通道信号源设计与实现摘要：为了能够对信号源的质量和灵活性进行控制，需要做好多通道信号源的设计与实现。
时钟电路采取外部时钟输入和内部频综输入这两种输入方式，保证了信号源质量、灵活性和可靠性。
实现了频率范围为DC-1．25GHz的宽带信号源设计。
利用Chipscope进行调试，连接频谱仪观察现象，测试结果表明该信号源具有精度高、灵活性强、频率响应速度快和杂散少等优点，并在实际工程中取得优异的效果。
本设计在实际工程中有很高的应用价值。
关键词：FPGA；多通道；信号源；设计与实现1.系统设计本设计采取两种时钟输入方式：外部时钟输入和内部频综输入。
两者分别为DAC芯片提供稳定的参考时钟，外部时钟输入为2.5GHz，内部频综由ADF4350芯片提供，该芯片外部参考时钟为50MHz，用户可通过操作Chipscope选择相应的时钟。
时钟经过SY58030多路复用器后输出到两片超快型时钟/数据缓冲器ADCLK914，经过缓冲后的时钟再分别送给两片D/A芯片。
利用FPGA调用DDS核产生数据，并以低压差分信号（LVDS）模式输出，送入到AD9739芯片，AD9739实现数字波形数据转换，输出一定频率的模拟信号[1]。
FPGA与D/A模数转换芯片采用标准FMC物理方式连接，进行数据和时钟的传输。
FMC-DAC子卡原理框图如图1所示。
图1FMC-DAC子卡原理框图2.硬件电路设计2.1数据通信模块传统的数据与上位机的传输实现方式为PCI接口方式，但PCI受到计算机插槽数量、地址、中断资源限定，可扩展性差，因此，本系统采用以太网接口芯片W5300来实现上位机与硬件电路的网络通信。
该方式传输速度快，稳定性和可靠性高。
W5300内部集成了10/100M以太网控制器、MAC和TCP/IP协议栈，FPGA通过十六位数据总线对芯片进行配置。
而背板在系统中实现“路由”的功能，接收上位机下发的命令，FPGA解析命令并通过ＲS422接口将信息发送给模拟量板[2]。
基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现
基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现数字信号处理（DSP）算法是一种将模拟信号转换为数字信号，并对其进行处理和分析的方法。
在现代通信、媒体和音频等领域中，DSP 算法被广泛应用于音频处理、图像处理、雷达信号处理等各个方面。
为了实现高效的数字信号处理，基于可编程逻辑器件（FPGA）的算法设计与实现变得越来越受欢迎。
FPGA是一种可在硬件级别进行重新编程的集成电路芯片，具有并行计算能力和低延迟特性，非常适合处理大规模数据的任务。
本文将探讨基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现。
首先，进行FPGA的配置和开发环境搭建是进行数字信号处理算法设计与实现的第一步。
在该过程中，需要对FPGA开发板进行配置，选择适合的FPGA开发工具，并为算法的开发和调试做好准备。
一般来说，常见的FPGA开发工具有Vivado、Quartus等，可以根据具体需求选择合适的工具。
接下来，进行数字信号处理算法的设计。
设计一个高效的数字信号处理算法是实现在FPGA上运行所需的关键步骤。
在算法设计过程中，需要考虑信号处理的目标、输入和输出的格式，以及算法的复杂性和计算复杂度等因素。
一些常见的数字信号处理算法包括滤波、卷积、傅里叶变换等。
对于滤波算法的设计，可以选择不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等，根据信号处理的需求进行选择。
滤波器的设计一般包括滤波器系数的计算和滤波器的实现。
在FPGA上实现滤波器时，可以使用经典的差分方程或直接IIR模型，并通过合理的优化来提高算法的执行效率。
卷积算法是数字信号处理中常用的一种算法，用于信号的平滑、边缘检测和图像处理等。
在FPGA上实现卷积算法时，可以使用传统的离散卷积运算或快速卷积算法，如FFT（快速傅里叶变换）算法等。
通过合理优化卷积算法的实现，可以提高算法的执行速度和效率。
傅里叶变换是一种将信号从时域转换到频域的算法，常用于信号谱分析和频域处理等应用。
在FPGA上实现傅里叶变换时，可以选择使用快速傅里叶变换（FFT）算法，通过FFT算法的并行计算特性，可以实现高效的傅里叶变换运算。
基于FPGA的数字信号处理与实现
基于FPGA的数字信号处理与实现数字信号处理简介数字信号处理，简称DSP，是利用数字计算机对模拟信号进行采样、量化、变换、滤波、压缩、编码等处理方式，从而实现对信号的分析、处理、存储、传递和重构的技术。
数字信号处理的优点在于可以使得信号处理非常快速和高效，从而解决类似于滤波、降噪和模拟信号转换等问题。
其中一个重要的实现方式，基于FPGA的数字信号处理，将在下面进行介绍和讨论。
基于FPGA的数字信号处理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它的内部由多个可编程逻辑单元、存储单元和连接电路组成。
该器件可以通过开发板进行编程，从而实现各种不同的功能和应用。
由于其可重构的特性，FPGA已经被广泛应用于数字信号处理、图像处理、通信、工业控制和计算机视觉等领域。
在数字信号处理中，FPGA可用来实现数字滤波器、FFT算法、信号压缩、图像处理和加密等功能。
与传统的硬件设计相比，基于FPGA的数字信号处理更加灵活和高效，因为它可以很容易地修改和升级设计以适应功能的变化，而不需要重新设计、制造和测试新的硬件设备。
此外，FPGA的并行处理和高速信号处理能力也使其成为数字信号处理的理想选择。
数字滤波器的实现数字滤波器是数字信号处理的重要组成部分之一。
它通常用于去除信号中的噪声、干扰和其他不需要的组成部分，从而提高信号的质量和准确性。
基于FPGA的数字滤波器可以使用FIR（Finite Impulse Response）或IIR（Infinite Impulse Response）算法实现。
在FPGA的实现中，滤波器通常被分解成了许多并行的处理器单元，从而显著提高了处理速度和效率。
FFT算法的实现FFT（Fast Fourier Transform）是一种数字信号处理方法，用于将一个时域信号转换为一个频域信号。
FFT算法通常用于信号分析和处理，例如在音频和图像处理等领域中。
一种基于FPGA的数字复接系统的设计与实现
一种基于FPGA的数字复接系统的设计与实现
引言
数字通信网中，为扩大传输容量和提高传输效率，常运用数字复接技术，将若干低速码流合并成高速码流，通过高速信道传送。
而以往的PDH数字复
接系统大多采用模拟电路或传统ASIC设计，电路复杂庞大且受器件限制，灵
活性和稳定性都很低，系统的调试修改难度也很大。
近年来可编程器件的应用
日益广泛，使用较多的是现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
FPGA器件性能优越，使用方便，成本低廉，投资风险小，使用FPGA设计可以完全根据设计者需要开发ASIC芯片，可方便地反复编写和修
改程序，即使制成PCB后仍能进行功能修改。
本文将着重介绍运用FPGA技
术实现基群与二次群之间复接与分接系统的总体设计方案。
数字复接基本原理及系统构成
二次群帧结构及其复接子帧结构
按ITU-TG.742协议，工作在8448kbit/s的采用正码速调整的二次群复接设备帧结构如图1所示，一帧共有848bit，前12位帧码组包括帧同步码10位，码型为1111010000；失步对告码，同步为“0”，失步为“1”；国内通信备用码。
Cj1、Cj2、Cj3(j=1，2，3，4)为插入标志码，Vj(j=1，2，3，4)为码速调整插入比特，其作用是调整基群码速。
二次群由四支路的子帧构成，子帧结构如图2
所示，一子帧有212bit，1、2、3位码为帧码组，记Fj；插入标志码用Cj表示；码速调整插入比特用Vj表示。
图1二次群帧结构。
基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现
基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现数字信号处理是一门通过数学和算法对信号进行处理的学科，它在现代通信、信号处理和嵌入式系统等领域有着广泛的应用。
而FPGA （Field-Programmable Gate Array）作为一种灵活可编程的硬件平台，具备高性能、低功耗的特点，被广泛应用于数字信号处理领域。
本文将探讨基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现的方法和技术。
一、FPGA的基本原理和特点在深入探讨数字信号处理算法设计与实现之前，我们先来了解一下FPGA的基本原理和特点。
FPGA是一种由大量可编程逻辑单元和可编程连线构成的集成电路。
它的特点在于可以通过对逻辑单元和连线的编程来实现特定的功能，从而满足不同应用场景的需求。
与传统的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）相比，FPGA具有更高的灵活性和可重构性。
FPGA可编程逻辑单元的核心是查找表（Look-Up Table，简称LUT），它可以根据输入信号的状态来计算输出信号。
而连线则用于将不同的逻辑单元和功能单元相连接，形成复杂的电路结构。
二、数字信号处理算法设计与实现基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现主要涉及到以下几个方面：1. 算法设计：首先，我们需要根据实际需求设计出适合的数字信号处理算法。
这包括对信号进行采样、滤波、调制、解调、编码、解码等处理操作。
2. 算法模块化：为了提高算法的可维护性和可扩展性，我们通常将算法分解为多个模块，每个模块实现一个特定的功能。
这样，不仅可以方便地对算法进行调试和优化，还能够复用已有的模块，加快开发进度。
3. 硬件描述语言（HDL）编写：为了将算法实现在FPGA上，我们需要使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）将算法模块描述为硬件电路。
这其中，我们需要考虑时钟频率、数据通路、状态机等因素，以确保电路的正确性和稳定性。
4. 硬件调试与优化：一旦将算法实现在FPGA上，我们需要进行调试和优化工作。
基于FPGA的数字信号处理系统设计与实现
基于FPGA的数字信号处理系统设计与实现数字信号处理（DSP）是对数字信号进行处理和分析的技术方法，广泛应用于通信、音频、图像等领域。
其中，利用可编程逻辑器件进行数字信号处理的算法加速已成为一种重要的技术趋势。
本文主要讨论基于FPGA（Field Programmable Gate Array）的数字信号处理系统的设计与实现。
一、FPGA的基础知识及特点FPGA是一种具有可编程逻辑和可编程连接的硬件器件，能够实现用户自定义的数字电路功能。
与固定功能的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）相比，FPGA具有灵活性强、开发周期短、成本低等优势。
在数字信号处理系统中，FPGA可以作为一种高性能的实现平台。
二、数字信号处理系统的基本框架数字信号处理系统通常包括信号的采集、预处理、算法处理和结果输出等步骤。
在FPGA上实现数字信号处理系统时，通常将这些步骤划分为不同的模块，并将其设计成可并行执行的结构，以提高系统的吞吐量和性能。
1. 信号采集与预处理信号采集模块通常用于将模拟信号转换成数字信号，并对其进行采样和量化处理。
预处理模块则用于滤波、降噪、增益控制等处理，以准备信号供后续的算法处理模块使用。
2. 算法处理算法处理模块是数字信号处理系统的核心，其中包括常用的信号处理算法，例如快速傅里叶变换（FFT）、数字滤波器、自适应滤波器等。
这些算法通常采用并行处理的方式，以提高系统性能。
3. 结果输出结果输出模块将经过处理的数字信号转换成模拟信号，并通过数字至模拟转换器（DAC）输出。
此外，还可以添加显示设备或通信接口，以直观地观察处理结果或将结果传输到其他设备。
三、基于FPGA的数字信号处理系统的设计流程基于FPGA的数字信号处理系统设计一般包括硬件设计和软件设计两个层面。
1. 硬件设计硬件设计主要包括系统的功能分析与规划、模块的设计与实现以及系统的验证与测试。
基于FPGA的多路数字信号复接系统设计与实现
基于FPGA的多路数字信号复接系统设计与实现摘要数字复分接技术是数字通信网中的一项重要技术，能将若干路低速信号合并为一路高速信号，以提高带宽利用率和数据传输效率。
文中在介绍数字复接系统的基础上，采用VHDL对数字复分接系统进行建模设计和实现。
并利用乒乓操作和先进先出存储器(FIFO)对复接器进行设计，利用帧同步器对数据进行分接。
以QuartusII8.0为仿真软件，对设计进行仿真验证，仿真结果表明，设计实现了复接系统，便于修改电路结构，增强了设计的灵活性，且节约了系统资源。
数字通信系统中，为了提高信道的利用率，使多路信号在同一条信道上传输时互相不产生相干的方式称为多路复用。
在时分复用中，将时间划分为若干时隙，各路信号在时间上占用各自的时隙，即多路信号在不同时间内被传送，各路信号在时域中互不重叠。
数字复接终端是将若干低速率码流变换成一路高速率码流的设备。
应用可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片实现复接系统便于修改电路结构，增强了设计的灵活性，并节约了系统资源。
1 多路复接系统设计要求(1)实现两路数据的同步复接。
(2)支路速率为32 kbit·s-1。
(3)按位复接。
(4)帧同步码字为10 bit：“1 0 1 1 0 1 0 01 1”。
(5)帧长128 bit。
2 数字复接系统基本原理2.1 数字复接系统数字复接终端的作用是将低速数据码流变换成高速数据码流的设备。
将两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的合路数字信号的过程称为数字复接;完成数字复接功能的设备称为数字复接器;在接收端将一路复合数字信号分离成各支路信号的过程称为数字分接。
数字复接器、数字分接器和传输传道共同构成了数字复接系统。
2.2 按位复接复接的方式有：按位、按字和按帧复接等方式。
本文采用按位复接的方法，方法是每次仅依次复接每一个支路的一位码，又称比特复接。
复接后的码序列中第一个时隙中的第一位表示第一路的第一位码;第二位表示第二路的第一位码;依此类推，则第n位表示第n路的第一位码。
基于Verilog的FPGA数字信号处理系统设计与实现
基于Verilog的FPGA数字信号处理系统设计与实现一、引言随着数字信号处理技术的不断发展，FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为一种灵活可编程的硬件平台，在数字信号处理领域得到了广泛的应用。
本文将介绍基于Verilog语言的FPGA数字信号处理系统设计与实现，包括系统架构设计、信号处理算法实现以及硬件验证等内容。
二、系统架构设计在设计FPGA数字信号处理系统时，首先需要考虑系统的整体架构。
通常一个数字信号处理系统包括输入模块、处理模块和输出模块三部分。
输入模块负责接收外部信号并将其转换为数字信号；处理模块是系统的核心部分，包括各种数字信号处理算法的实现；输出模块则将处理后的数字信号转换为可视化或可输出的形式。
三、Verilog语言在FPGA设计中的应用Verilog是一种硬件描述语言，广泛应用于FPGA设计中。
通过Verilog语言可以描述硬件电路的结构和功能，实现各种数字信号处理算法。
Verilog具有高度的抽象性和灵活性，能够有效地表达复杂的数字电路结构。
四、数字信号处理算法实现在FPGA数字信号处理系统中，各种数字信号处理算法的实现至关重要。
常见的数字信号处理算法包括滤波、变换、调制解调等。
这些算法需要通过Verilog语言转化为硬件电路，并在FPGA中进行实现。
五、硬件验证设计完FPGA数字信号处理系统后，需要进行硬件验证以确保系统功能正常。
硬件验证通常包括仿真验证和实际验证两部分。
通过仿真验证可以在计算机上对系统进行功能验证；而实际验证则需要将设计好的电路加载到FPGA芯片上进行验证。
六、案例分析以图像处理为例，我们可以设计一个基于Verilog的FPGA数字信号处理系统，实现图像滤波、边缘检测等功能。
通过该案例可以更好地理解Verilog在FPGA数字信号处理系统中的应用。
七、总结本文介绍了基于Verilog的FPGA数字信号处理系统设计与实现过程，包括系统架构设计、Verilog语言在FPGA设计中的应用、数字信号处理算法实现、硬件验证以及案例分析等内容。
基于FPGA的PCM30or32 路系统信号同步数字复接设计
基于FPGA的PCM30/32路系统信号同步数字复接设计摘要：在现代数字通信系统中，为了扩大信道的传输容量提高信号传输效率，常采用数字复接的技术。
在分析了PCM30/32路系统基群信号帧结构的基础上，以EDA综合仿真设计软件QuartusⅡ8.0为开发平台，利用Verilog HDL硬件描述语言进行系统建模，设计了一种基于FPGA的同步数字信号复接系统。
经过对系统的功能仿真测试及综合布局布线分析，验证了输入/输出的逻辑关系，实现了系统中在发送端进行数字复接和接收端同步分解还原的设计要求，功能稳定可靠。
0 引言数字通信系统包括发送设备、接收设备和传输设备，在现代数字通信中，为了扩大信道传输容量提高传输效率，通常需要将若干低速数字码流按一定的规范复接为一个高速数据码流流，以便在高速宽带信道中传输。
目前采用较多的技术是频分多路复用和时分多路复用，频分多路复用适用于模拟通信，例如载波通信；时分多路多复用适用于数字通信，例如PCM通信。
数字复接技术就是依据时分复用的基本原理完成数据码流合并和分解还原的一种专门技术，并且是数字通信中的一项基础技术。
以往的数字复接系统大多采用模拟电路或传统的ASIC设计，电路复杂庞大且受器件局限性约束；由于近年来基于FPGA可编程器件的电路设计发展迅速，可方便反复编写和修改主程序及相关参数，灵活性和稳定性都很高。
本文以我国广泛应用的PCM30/32基群数字信号为例，介绍这种基于FPGA流程设计的同步数字信号复接和分解方案，使用EDA仿真设计工具QuartusⅡ和Verilog HDL硬件描述语言对数据复接和分解的关键步骤进行功能仿真和验证。
1 PCM30/32路系统帧结构介绍时分复用的基本原理是将时间段分割成若干路时隙，每一路信号分配一个时隙，帧同步码和其他业务信号、信令信号再分配一个或两个时隙，这种按时隙分配的重复性比特即为帧结构。
在PCM30/32路基群设备中是以帧结构为单位，将各种信息规律性地相互交插汇成2048Kb/s的高速码流。
基于FPGA的多通道数据采集系统设计与实现
基于FPGA的多通道数据采集系统设计与实现概述多通道数据采集系统是一种用于同时采集和处理多个信号通道的系统。
基于现场可编程门阵列（FPGA）的多通道数据采集系统具有高速、灵活、可编程性强等优点，因此在工业控制、医学诊断、科学研究等领域广泛应用。
本文将重点介绍基于FPGA的多通道数据采集系统的设计与实现。
系统设计多通道数据采集系统的设计主要分为硬件设计和软件设计两个部分。
在硬件设计方面，需要选择合适的FPGA芯片作为主控芯片。
FPGA芯片应具备较高的性能和丰富的资源，以满足系统的需求。
此外，还需要选择合适的ADC（模数转换器）芯片用于将模拟信号转换成数字信号。
通常情况下，每个通道需要一个独立的ADC芯片。
选择合适的ADC芯片需要考虑采样率、精度等参数。
在软件设计方面，需要编写FPGA的逻辑设计代码。
逻辑设计代码主要包括时序逻辑和组合逻辑。
时序逻辑用于控制ADC芯片的采样时钟、数据输入和输出时序等，保证数据的正确采集和传输。
组合逻辑用于实现数据的处理和存储等功能。
此外，还需要编写驱动程序用于控制FPGA芯片的配置和数据读写操作。
系统实现多通道数据采集系统的实现过程主要包括硬件实现和软件实现两个阶段。
在硬件实现阶段，首先需要进行FPGA芯片的引脚分配和连接。
根据系统需求，将FPGA芯片的输入输出引脚与ADC芯片的输入输出引脚相连接。
然后进行PCB设计和电路布线，制作板卡。
接下来进行电路调试和功能验证，确保系统的稳定性和功能正常。
在软件实现阶段，首先需要编写FPGA的逻辑设计代码。
根据系统需求，设计数据采集和处理的算法，并将其转化为FPGA的逻辑电路。
然后使用FPGA开发工具对逻辑设计代码进行综合、布局和时序优化。
最后生成可烧写到FPGA芯片的位文件。
总结基于FPGA的多通道数据采集系统实现了高速、灵活和可编程性强的优势。
通过合适的硬件设计和软件设计，可以实现较高的采样率和精度，满足不同领域的应用需求。
基于FPGA的多路卫星信号处理系统设计实现方案及验证
基于FPGA的多路卫星信号处理系统设计实现方案
及验证
卫星通信是当前重要的通信手段之一。
针对原有单路解调器的不足，本文提出利用软件无线电思想，通过FPGA构建一种多路卫星信号处理系统。
论述了数字下变频（DDC）、解调、数据通路等关键点的设计思路。
最终实现的系统可同时处理八路卫星信号，并通过实验验证，完全达到设计预期。
并且该系统具有灵活性、可扩展性等多种优势，有良好的应用前景。
一、引言
在通信手段越来越丰富的今天，卫星通信因其具有通信距离远、覆盖范围广、通信线路多，容量大、安全性好等优点，在民用、军事通信系统中都占有相当重要的地位。
随着通信技术的发展，卫星传输带宽不断增加，传统解调器已不能满足对卫星信号处理的要求。
随着软件无线电思想（构建一个模块化程度高、开放性强的通用平台，将各种要实现的功能用软件编程来实现，并使A/D器件尽可能地靠近射频天线，让所有的信号处理都在数字域中进行）[1]思想的日益普及和电子器件的发展，越来越多的新型卫星信号处理系统涌现出来。
本文所述系统正是基于软件无线电思想，直接用ADC对70MHz中频，。
基于 FPGA 的数字信号处理系统设计
基于 FPGA 的数字信号处理系统设计数字信号处理（DSP）是一种广泛应用于通信、音频、图像等领域的重要技术。
在当前数字化时代，DSP系统也越来越得到了广泛应用。
其中，基于FPGA的数字信号处理系统因为其高速、高精度等优点，在工业自动化、智能交通、无人机、医疗设备等领域得到了广泛应用。
I. FPGA技术在数字信号处理中的优势FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种现场可编程门阵列，它通过在硬件电路中实现自定义逻辑，可以高效处理各种数据。
在数字信号处理领域，FPGA的最大优势在于它能够处理大量的数字信号，而且还有非常高的并发性能。
FPGA可以灵活地修改电路结构，这意味着可以在一个单一的芯片中集成多种不同类型的处理功能，比如计算、存储和控制。
FPGA的配置方式可以通过软件或硬件代码进行调整，这使得它可以应对各种不同的应用场景。
II. 基于FPGA的数字信号处理系统设计的技术要点基于FPGA的数字信号处理系统设计需要考虑多方面的技术要点。
1. 程序设计方面在程序设计方面，需要采用合适的算法，将DSP系统的核心设计实现在FPGA上。
针对不同的算法，在FPGA中实现的方式也是各不相同的。
设计者需要考虑使用高级语言编写算法代码，将算法代码转换为硬件描述语言，进而实现在FPGA中。
2. 硬件设计方面在硬件设计方面，需要考虑信号接口、内存控制、总线系统、时序等众多因素。
其中，时序是一个非常重要的因素，它直接影响到系统的稳定性和性能。
为了优化性能，设计者需要对时序进行优化，从而实现更高的处理速度。
3. 系统集成方面在系统集成方面，需要考虑的关键因素包括操作系统、软件开发工具、外部接口等。
操作系统、软件开发工具等方面应该选择能够支持FPGA开发的工具和平台，同时外部接口应该和用户使用环境相容。
III. 典型应用：基于FPGA的数字信号处理系统在医疗领域的应用在医疗领域，数字信号处理在诊断、治疗和监测等环节中发挥了非常重要的作用。
基于FPGAs的数字信号处理系统设计与实现
基于FPGAs的数字信号处理系统设计与实现一、绪论数字信号处理是指将模拟信号转化成数字信号，并利用数字技术进行信号处理的过程。
数字信号处理技术的应用范围非常广泛，包括音频信号处理、图像处理、雷达信号处理等多个领域。
FPGA （现场可编程门阵列）是一种专用于数字信号处理的可重构硬件平台，被广泛应用于数字信号处理领域。
本文将介绍基于FPGAs的数字信号处理系统设计与实现，主要包括FPGAs与数字信号处理的基础知识、数字信号处理系统的设计、FPGA的实现方法以及设计实例等内容。
二、FPGAs与数字信号处理的基础知识1. FPGAs的概述FPGA是一种可重构硬件平台，可根据不同的应用场景和需求进行编程实现，其可实现高吞吐量、低时延、可靠性高等特点。
FPGA的核心是可编程逻辑单元（FPGA CLB），通常由 Look-Up Table（LUT）、寄存器和可编程互连网络（Switch Matrix）组成，可以通过重新编程改变其功能。
2. 数字信号处理的基本知识数字信号处理是指将模拟信号进行采样、量化、编码等处理后，用数字技术进行处理的过程。
其中包括滤波、变换、编码、解码等多个处理过程。
数字信号处理以矩阵运算为基础，需要高速的计算能力和存储器，通常使用FPGA等硬件平台进行实现。
三、数字信号处理系统的设计数字信号处理系统设计包括系统需求分析、系统框架设计、算法设计等几个步骤。
1. 系统需求分析在数字处理系统设计之前，需要对系统进行需求分析。
需求分析的主要内容包括处理数据的类型、数据量、处理速度要求、系统的灵活性要求等。
需求分析是数字信号处理系统设计的基础，决定了系统的功能和性能指标。
2. 系统框架设计在根据需求分析设计好系统框架之后，需要对数字信号处理系统的算法进行设计。
系统框架的主要目的是将算法流程用硬件进行实现，达到高速、高效的效果。
在系统框架设计过程中，需要考虑不同的算法对系统的硬件资源需求，对设计框架进行优化。
基于FPGA的多路数字信号复接系统设计与实现
２ ． Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｊ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ，Ｊ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｚ ｈ ｅ ｎ ３ ３ ３ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ａｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ｌ ａ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ － ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ
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ｃ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｂ ｙ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｏ ｗ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ｌｏ ｆ ｗｓ ｉ ｎ ｔ ｏ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ． Ａｆ ｔ ｅ ｒ ａ
ａ 叶姣 ２ ０ １ ３ 年 第２ ６ 卷 第１ ２ 期
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ． ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ． ／Ｄｅ ｃ ．１ ５． ２ ０１ ３
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的 多 路数 字 信 号 复 接 系统 设 计 与 实现
基于FPGA的多路CAN复接设备的设计和实现
基于FPGA 的多路CA N 复接设备的设计和实现河南工业大学信息学院 朱红莉 王献容 丁新宇[摘 要]利用F PG A 技术设计一种复接设备,实现多路CAN 信号高速、远距离的透明传输。
[关键词]F PGA CA N 复接 引言控制器局域网(CAN —Contr oller A r ea N etw or k)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,问世以来,由于其高通信速率、高可靠性、连接方便和高的性能价格比等突出优点深得许多工业应用部门的青睐,现已广泛应用于工业现场控制、医疗仪器等众多领域[1]。
但是,CA N 的高速和远距离传输是相互矛盾的。
当CA N 工作在最高速率1M bps 时,传输距离仅为40m ;若要达到10km 的传输距离,其通信速率则为5kbps 。
为此我们利用F PG A /V HD L 技术开发出一种低成本数字复接通信系统,把15路125K bps 的CAN 信号复接到E 1链路上,以便利用现有传输网络提供的大量闲置的E 1信道资源或者光纤实现高速、远距离传输。
CA N 总线帧格式介绍CA N 技术规范包括A 和B 两部分,其中2.0A 给出了CA N 报文标准格式,而2.0B 给出了标准的和扩展两种格式,完整的CA N 规范标准参见ISO 11898。
CA N 协议也遵循ISO /OSI 模型,采用了其中的物理层、数据链路层与应用层。
CA N 报文传输由4种不同的帧类型所表示和控制:(1)数据帧:数据帧携带数据从发送器至接收器。
(2)远程帧:总线单元发出远程帧,请求发送具有同一识别符的数据帧。
(3)错误帧:任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。
(4)超载帧:超载帧用以在先行的和后续的数据帧(或远程帧)之间提供附加的延时。
CA N 2.0B 包括2种数据帧格式,其主要区别在于仲裁场中标识符的长度,具有11位标识符的帧称为标准帧,而包括29位标识符的帧称为扩展帧,帧格式如图1所示。
基于FPGA的数字信号处理系统设计与实现
基于FPGA的数字信号处理系统设计与实现随着数字信号处理技术的快速发展和广泛应用，数字信号处理器（DSP）等处理器已经成为数字信号处理领域的主要工具。
然而，随着技术的不断进步和应用领域的不断扩展，传统的DSP处理器已经不能满足高速和高精度数字信号处理的需求。
因此，基于Field Programmable Gate Array（FPGA）的数字信号处理系统设计和实现逐渐成为了研究的热点。
FPGA是一种可编程逻辑器件，通过在FPGA芯片上实现逻辑电路来完成数字信号处理的任务。
与固定功能的DSP处理器相比，FPGA芯片具有可编程性、并行性、高速和低功耗等优点，并且在高速和高精度数字信号处理方面占有很大的优势。
基于FPGA的数字信号处理系统设计和实现，主要包括以下几个方面：硬件设计、软件设计和测试验证。
硬件设计方面，需要考虑FPGA芯片的选择、硬件电路的设计和实现等。
其中，FPGA芯片的选择影响着数字信号处理系统的性能和成本。
在选择FPGA芯片时需要考虑其时钟速度、逻辑资源数量、存储器容量和功耗等因素。
同时，硬件电路的设计需要考虑处理模块的划分、时钟分配和数据通路等问题。
通常，数字信号处理系统是由多个处理模块组成的，每个处理模块都有独立的输入输出端口，需要通过数据通路进行连接。
此外，时钟是数字信号处理系统的核心，时钟的分配和同步需要进行精确的设计和实现，以确保数字信号处理系统的稳定和可靠。
软件设计方面，需要考虑数字信号处理算法的实现和软件编程等问题。
数字信号处理算法是数字信号处理的核心，其实现需要借助软件工具和编程语言。
通常，数字信号处理算法是通过编写Verilog或VHDL等HDL语言实现的。
同时，为了简化开发过程和提高效率，FPGA开发工具也提供了许多高级综合工具，可以将高级语言代码自动转换为HDL代码。
除此之外，编程的过程中还需要考虑时序逻辑、状态机和时钟域等问题。
测试验证方面，需要进行功能验证和性能测试。
基于FPGA的多信号合成的硬件设计与实现
基于FPGA的多信号合成的硬件设计与实现方案，并用硬件实现了该系统。
系统主要实现两个功能：首先，实现了输出8路频率、相位和幅度可调的正弦波信号；其次，将8路正弦波信号叠加后输出，完成了多路信号合成的硬件实现。
硬件系统由数字逻辑部分和模拟电路两部分组成；数字逻辑部分在Quartus Ⅱ 8.1上设计，并通过Active Serial Programming下载到FPGA的配置芯片EPCS4中，逻辑功能都在FPGA芯片内部完成；该部分控制液晶显示器和键盘，实现对正弦波信号的调制输出；模拟电路部分在Altium Designer Summer 09上设计，应用PCB工艺制作成电路板。
模拟电路部分连接数字逻辑部分的输出，完成调制信号的滤波和信号合成。
关键词：信号合成；数字逻辑；RLC滤波器；DDS技术中图分类号：TN79+1⁃34；TM935 文献标识码：A 文章编号：1004⁃373X（2016）17⁃0089⁃040 引言信号是信息分析中的重要组成部分，信号与系统密不可分，信号用来测试和验证系统的性能和参数，系统用来对信号进行分析和处理。
信号源的主要作用是用在系统开发测试中，普通的信号源，包括函数信号发生器、扫频信号发生器等都不能模拟数字信道中的信号[1⁃2]。
为得到数字系统中的信号，必须采用多信号合成，将数字系统中信号的各个有效分量按原有的相位叠加，模拟数字信道中的信号。
本系统设计的多信号合成完成的功能是产生具有离散频率分量的信号，这些信号按要求的相位合成，输出的信号用来模拟大部分任意信号。
1 多信号合成方案的选择本系统实现对信号的合成，对信号的精度要求较高，选DDS信号源比较合适[3⁃4]。
信号源中采用DDS技术在当前的测试测量行业已经逐渐成为一种主流的做法[5]；其次，系统的输出频率范围要求在1～2 000 Hz内连续可调，调节精度为1 Hz，频带范围较宽，模拟信号源体积较大，DDS信号源更合适。
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基于FPGA的多路数字信号复接系统设计与实现
摘要数字复分接技术是数字通信网中的一项重要技术，能将若干路低速信号合并为一路高速信号，以提高带宽利用率和数据传输效率。
文中在介绍数字复接系统的基础上，采用VHDL对数字复分接系统进行建模设计和实现。
并利用乒乓操作和先进先出存储器(FIFO)对复接器进行设计，利用帧同步器对数据进行分接。
以QuartusII8.0为仿真软件，对设计进行仿真验证，仿真结果表明，设计实现了复接系统，便于修改电路结构，增强了设计的灵活性，且节约了系统资源。
数字通信系统中，为了提高信道的利用率，使多路信号在同一条信道上传输时互相不产生相干的方式称为多路复用。
在时分复用中，将时间划分为若干时隙，各路信号在时间上占用各自的时隙，即多路信号在不同时间内被传送，各路信号在时域中互不重叠。
数字复接终端是将若干低速率码流变换成一路高速率码流的设备。
应用可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片实现复接系统便于修改电路结构，增强了设计的灵活性，并节约了系统资源。
1 多路复接系统设计要求
(1)实现两路数据的同步复接。
(2)支路速率为32 kbit·s-1。
(3)按位复接。
(4)帧同步码字为10 bit：“1 0 1 1 0 1 0 01 1”。
(5)帧长128 bit。
2 数字复接系统基本原理
2.1 数字复接系统
数字复接终端的作用是将低速数据码流变换成高速数据码流的设备。
将两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的合路数字信号的过程称为数字复接;完成数字复接功能的设备称为数字复接器;在接收端将一路复合数字信号分离成各支路信号的过程称为数字分接。
数字复接器、数字分接器和传输传道共同构成了数字复接系统。
2.2 按位复接
复接的方式有：按位、按字和按帧复接等方式。
本文采用按位复接的方法，方法是每次仅依次复接每一个支路的一位码，又称比特复接。
复接后的码序列中第一个时隙中的第一位表示第一路的第一位码;第二位表示第二路的第一位码;依此类推，则第n位表示第n路的第一位码。
2路串行数据按位复接原理框图如图1所示。
3 数字复接系统的建模与仿真
3.1 复接器总体设计方案
复接器的设计方案如下：首先对两支路串行数据数字信号进行按位复接合成一路信号;用FIFO定义2个128 bit帧格式，帧同步码为10 bit“1011010011”，采用乒乓操作对合路数据每118位依次存储到FIFO中，即将合路数每118位插入一个帧同步码，形成128位的帧。
乒乓操作是输入合路数据流通过输入数据选择单元等时地将数据流分配到两个FIFO 数据缓冲区。
当FIFO缓冲区1写入数据操作时，从FIFO缓冲区2中读取数据操作;当FIFO 缓冲区1读数据操作时，FIFO缓冲区2中进行写操作;如此循环，可实现2路数据复接，具体如图2所示。
3.2 复接器关键模块设计
(1)合路模块。
合路模块功能是将两路串行数据按位复接成一路数据，合路模块输出的是未接入帧同步码的数据，对于各支路数据输入需使用clksel时钟作为控制。
合路输出为y信号，D0、D1是两路串行数据，clksel是两支路控制输出信号。
从仿真图3中可看出，其能将D0和D1合成一路信号y输出，仿真结果正确。
(2)乒乓操作FIFO模块。
乒乓操作FIFO模块的功能是对合路数据加入帧同步码。
乒乓操作FIFO框图如图4所示。
乒乓操作处理流程如下：输入数据流通过输入数据选择单元将数据流分配到两个数据缓冲区。
在第1个缓冲周期中，将输入的数据流缓存到数据缓冲模块1;在第2个缓冲周期中，通过输入数据选择单元的切换，将输入的数据流缓存到数据缓冲模块2。
同时，将数据缓冲模块1缓存的第1个周期的数据通过输出数据选择单元的选择，送到运算处理单元进行处理;在第3个缓冲周期，再次切换数据的进入与输出缓冲模块。
空满信号的产生是设计FIFO的关键之一，本文通过异步的比较读写指针ptr以及读写指针的MSB进行判断，然后产生两个异步的空满标志信号送入读写模块进行同步，最后向外界输出两个同步的空满信号。
图5的方框内可看出空判断信号atmpty和满判断信号afull 是取反的关系。
当一个RAM数据读完时，另一个RAM写满。
图6中input，是M序列伪随机码，“10011101”作为测试信号。
可认为M序列伪随机码是由两支路信号合路而得到的信号。
从仿真波形可看出，空满判断信号rmsb和wrsb1互为取反关系，满足要求。
rptr是读地址信号从FIFO的首地址开始读取数据的。
wptr写地址信号是从FIFO的第10个存储单元开始写入数据的，这是因为FIFO的前10个存储单元使用的是做帧同步码“1011010011”。
zongshu信号端是随机码加入帧同步码后的输出。
3.3 分接器关键模块设计
图7是分接器的原理框图。
定时发生器为帧同步系统提供帧定位标志信号;帧同步系统用来检测所传输数据码流中的帧同步码;比特分接电路则用于将串行数据转换为并行数据。