FPGA在仪器信号处理平台中的应用研究

发布时间：2020-08-08 14:55

【摘要】：随着电子技术的发展,各种仪器测试系统的测量实时性及精度要求越来越高。因为传统的测试仪器及系统的实时性差、体积大及对数字信号的处理能力有限,所以不满足当今测试仪器系统的要求。鉴于FPGA具有并行计算特性且运算速度快,DSP可以实现许多复杂度较高的算法以及对外设控制简单。结合两者的优势,在仪器测试系统中采用FPGA+DSP架构主流技术来满足实时性、复杂算法及精度要求。本课题以基于鉴相法的相位噪声测试系统和图像采集测试系统为基础研究FPGA在这两个系统中的应用。在这两个测试系统中,为了满足系统的实时性等需求,都是以新型的FPGA+DSP架构为基础的,本文主要工作是实现FPGA在这两个测试系统中的功能。在基于鉴相法的相位噪声测试系统中主要完成的工作有:研究了相位噪声测试方法中的鉴相法,并对其进行详细的理论推导;在FPGA的控制下完成高速ADC采集板的工作模式配置及数据采集功能;在FPGA内部完成高速数据的缓存处理,包括数据的FIFO缓存处理以及将数据存储至DDR3 SDRAM内存条中供DSP在合适的时间读取数据;从理论上研究了积分梳状滤波器的原理,借助Matlab工具完成积分梳状滤波器设计。根据积分梳状滤波器结构完成Verilog HDL代码设计,并完成仿真实现,在积分梳状滤波器后面加上一级FIR,进一步平滑滤波;对FPGA及DSP之间的Rapid IO通信接口完成包传输的仿真设计。在图像采集测试系统中,FPGA充当着接口桥梁作用。在本测试系统中主要完成的工作有:详细描述了系统的框图和功能以及对Camera Link和PAL接口进行详细介绍;完成了Camera Link及PAL接口的原理图设计;在FPGA内完成Camera Link接口及编码后的PAL信号数据传输模块的设计,将数据送至DM6467T的视频口。在这两个测试系统中,FPGA不仅能完成各种接口的时序控制,而且在FPGA内部可以实现数字滤波及数据的缓存处理,大大提高了系统的实时性要求;丰富的引脚、各式各样的接口及可编程的接口电压大大减小了系统的体积。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN791;TN911.7

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本文编号：2785716