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基于FPGA的高速信号采集与处理系统
作 者: 杜建和
导 师: 王威廉
学 校: 云南大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: FPGA 高速数据 采集 FFT 实时性
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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引 用: 1次
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内容摘要
近年来,随着科学技术的发展,数字信号处理技术在各个领域得到了广泛的应用。人们以往通常使用DSP和ARM来对信号进行采集和处理,但由于DSP和ARM的许多功能都是靠软件来完成,整个软件的运行需要占采样时间的一部分,再加上它们不能很好地控制复杂的外围硬件电路的逻辑。使得它们在高速数据采集和处理上具有很大的缺陷。现场可编程门阵列(FPGA)具有实时性、可控制性和处理速度快等特点,它的出现使得高速数字信号的采集和处理变得越来越容易。本文设计了基于FPGA的高速信号采集板,并把所采集的信号数据在FPGA的开发板DE2上接收、验证和处理。在本课题中,设计的主要内容包括:1.精心选择A/D采样芯片,设计高速信号采集电路板。2.详细简绍FFT的工作原理,并在MATLAB下进行仿真说明。3.简绍关于FPGA方面的知识和设计所用的开发软件Quartus II 8.0。4.接收并验证所采集的高速信号,并对其做FFT变换。试验结果表明,使用FPGA能对高速的信号进行准确的采集和处理。整个系统的设计具有实时性好,精度高和可修改性强的特点,可以满足高数信号的采集和处理的需要,为从事高速信号采集和处理的相关人员提供了良好的方法和手段。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 第一章 绪论 7-10 1.1 研究背景 7-8 1.2 国内外研究现状 8-9 1.3 本论文的主要工作 9-10 第二章 FPGA 技术 10-20 2.1 FPGA 概述 10-14 2.1.1 FPGA 的特点 10 2.1.2 FPGA 的基本结构 10-14 2.2 FPGA 的编程工艺 14 2.3 DE2 开发平台 14-16 2.4 选用的FPGA 芯片 16 2.5 使用开发的软件Quartus II 8.0 16-20 第三章 高速信号采集电路板的设计 20-32 3.1 设计概述 20-21 3.2 电源端的设计 21-22 3.3 时钟晶振 22-24 3.3.1 时钟抖动问题的解决 22 3.3.2 晶振的选取 22-24 3.4. A/D 采样芯片 24-27 3.4.1 ADS825 简介 24-25 3.4.2 ADS825 管脚 25-27 3.4.3 A/D 时序 27 3.5 电路调试 27-31 3.5.1 模拟信号部分 27-29 3.5.2 数字部分 29-31 3.6 采集板与DE2 开发平台的连接 31-32 第四章 数字信号处理 32-44 4.1 快速傅里叶算法(FFT) 32-34 4.1.1 DFT 的意义 32 4.1.2 FFT 算法原理 32-34 4.1.3 DIT-FFT 运算效率 34 4.2 FFT 算法分析与其在MATLAB 下的仿真 34-36 4.3 FFT ip core 36-39 4.3.1 ip core 的概念 36-37 4.3.2 FFT ip core 的简介 37-39 4.4 FFT ip core 与其仿真实现 39-44 4.4.1 DSP Builder 介绍 39-40 4.4.2 FPGA 上实现数字信号处理 40-41 4.4.3 仿真实现 41-44 第五章 实际信号的采集与实时处理 44-64 5.1 系统总体硬件框图 44 5.2 Signaltap Ⅱ 44-45 5.3 Quartus Ⅱ工程 45-46 5.4 实时信号的采集 46-50 5.5 实时信号的验证 50-52 5.6 各种采集信号的显示 52-54 5.7 采集信号的频谱分析 54-64 5.7.1 QuartusⅡ下FFT ip core 仿真 54-58 5.7.2 实时信号的FFT 变换 58-64 第六章 总结与展望 64-65 6.1 总结 64 6.2 展望 64-65 参考文献 65-67 攻读硕士学位期间的科研成果 67-68 致谢 68-69 附录 69
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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