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某电子侦察系统中的数字信号处理模块硬件设计

作　者: 吴凡
导　师: 沈晓峰；陈刚
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 数字信号处理 DSP TS201S FPGA 硬件设计流程
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


电子侦察系统指对敌方的无线电信号进行搜索、识别、定位和分析,以确定这些设备的技术参数,进而获取敌方情报的系统。数字信号处理技术是电子侦察系统的灵魂,直接决定侦察速度、灵敏度、范围等各种技术指标。随着DSP技术和软件无线电技术的发展,电子侦察系统正朝着全数字化方向发展。信号处理模块是电子侦察系统的计算中心,主要由硬件和软件两部分组成。软件包括算法和实现算法的程序。硬件包括处理芯片、外围芯片、接插件和PCB等。硬件设计包括芯片选型、硬件原理设计、PCB设计等过程。在很大程度上,硬件设计决定了设备的功能、性能、可靠性、可生产性、可维护性、电磁兼容能力等,需要遵守严格的规范和流程,这是工程设计和学术研究的一个显著区别。本论文主要介绍了某电子侦察系统中的信号处理模块的芯片选型、硬件设计、PCB设计过程,一方面介绍了信号处理模块的原理,另一方面重点突出了硬件设计和PCB设计的流程、重要规范和注意事项。在此基础上,还简要地介绍底层软件设计和逻辑设计的原理和流程。信号处理模块采用‘’DSP+FPGA"的构架,分别采用TS201S, Virtex4两种芯片。DSP芯片是数字信号处理的核心,主要处理算法通过DSP软件实现,FPGA一方面作为控制和数据信号接口,另一方面进行部分信号辅助处理。信号处理单元受系统中嵌入式主控计算机模块控制,通过local bus连接。硬件原理设计使用了Cadence公司的ORCAD Capture软件,PCB设计采用Cadence公司的allegro软件。在设计过程中参考了ADI公司、Xilinx公司和Altera公司的硬件设计指导手册和参考设计,考虑了信号质量、高速布线等注意事项。底层软件设计使用了windriver公司的tornado集成设计工具。FPGA设计分别使用了QuartusⅡ和ISE软件,并进行了功能仿真。通过本次论文工作,完成了信号处理模块的芯片选型、硬件原理设计、PCB设计、部分FPGA设计,同时也完成了底层软件设计(主控计算机模块),为数字信号处理软件搭建了稳定可靠的硬件平台。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-13
  1.1 课题背景、需求和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  11
  1.3 作任务及论文结构  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第二章 信号处理模块原理和构成  13-29
  2.1 系统指标分解  13-14
  2.2 数字信号处理技术简介  14-16
  2.3 芯片选型  16-24
    2.3.1 DSP  16-23
    2.3.2 FPGA  23-24
  2.4 信号处理模块方案的选定  24-28
    2.4.1 并行DSP的链接方式  24-25
    2.4.2 参考设计  25-27
    2.4.3 信号处理模块方案的选择  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章 信号处理模块的硬件设计  29-60
  3.1 原理图设计  30-50
    3.1.1 元件库绘制  31-32
    3.1.2 原理图绘制  32-33
    3.1.3 高速链路  33-37
    3.1.4 DSP原理设计  37-43
    3.1.5 FPGA原理设计  43-47
    3.1.6 电源设计  47-48
    3.1.7 时钟设计  48-49
    3.1.8 复位电路设计  49-50
  3.2 PCB设计  50-58
    3.2.1 PCB结构设计  50
    3.2.2 PCB封装绘制  50-52
    3.2.3 原理图到PCB的转换  52
    3.2.4 元件布局  52-54
    3.2.5 叠层设计  54-55
    3.2.6 PCB设计规则设定  55-56
    3.2.7 布线  56-58
  3.3 生产加工  58-59
  3.4 本章小结  59-60
第四章 FPGA设计及软件设计  60-72
  4.1 FPGA设计  60-67
    4.1.1 FPGA1功能  60-61
    4.1.2 FPGA2功能  61-66
    4.1.3 FPGA设计流程  66-67
  4.2 主控计算机模块软件设计  67-71
    4.2.1 主控计算机模块处理器  67
    4.2.2 主控计算机模块操作系统  67-68
    4.2.3 驱动程序  68-71
  4.3 本章小结  71-72
第五章 测试和验证  72-80
  5.1 硬件测试  72-74
  5.2 FPGA验证  74-79
    5.2.1 仿真  74-76
    5.2.2 单元测试UT  76-78
    5.2.3 系统测试ST  78-79
  5.3 系统测试  79
  5.4 本章小结  79-80
第六章 总结与展望  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-83

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 微型计算机 > 各种微型计算机 > 微处理机
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