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基于FPGA技术的通信实验箱设计与分析

作　者: 黄训琳
导　师: 孟利民
学　校: 浙江工业大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: FPGA QUARTUSⅡ 硬件设计 verilog-DHL 系统调试
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要


随着EDA技术的成熟和普及,特别是FPGA在近几年中的发展凸现出功能灵活、应用广泛的特点,可编程技术也融入了高校教育,在通信实验和计数控制中也急需使用高速可编程通信实验箱来完成相关课程教学和提高对复杂综合技术的理解。本文先介绍了通信实验箱的课题研究背景,并简要介绍EDA的技术发展和目前比较流行的一些EDA技术,以及当今所使用的EDA设计方法和一些流行工具,并提出以ALTERA公司的CYCLONE系列FPGA芯片为核心的硬件环境通信实验箱,其外围设备包括电源系统、模数电路、显示电路等。本文结合ALTERA公司的QUARTUSⅡ软件设计可编程实验进行通信编码、模数转换和控制显示等。文章首先对FPGA作了概述,简要介绍FPGA的结构和基本原理,以及目前比较流行的FPGA开发工具。在这基础上,文本详细说明了所选的CYCLONE系列芯片的硬件结构。之后对开发工具QUARTUSⅡ的特点、基本设计流程和通信实验箱的软件设计作了简要阐明,为下面章节的编码设计作铺垫。在系统硬件设计方面,文章先分析了系统功能需要,提出CYCLONE系列的EP2C8芯片为核心的通信实验箱的总体框架设计,并介绍了设计的PCB LAYOUT图,介绍了各个部分的功能和实现方式。其中,详细介绍FPGA配置、电源系统部分设计、模数/数模转换设计和下载配置电路等。在软件方面,主要讲解基于QUARTUSⅡ工具的通信实验设计使用verilog-DHL设计输入,来验证通信实验的功能。编码设计分别从设计基本原理、电路原理图、设计注意事项等三个方面来介绍,文章最后介绍了整个通信实验箱的系统调试在PCB画板后的一些主要调试流程以及在调试中出现的问题和最后解决的方法等。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 EDA技术发展概述  10-12
    1.2.1 EDA发展过程与应用  10-11
    1.2.2 设计方法和工具介绍  11-12
  1.3 课题研究的目的和意义  12
  1.4 论文主要内容及结构安排  12-14
第2章 硬件环境和软件平台  14-19
  2.1 FPGA概述  14-16
    2.1.1 FPGA结构和原理  14
    2.1.2 FPGA常用开发工具  14-16
    2.1.3 CYCLONE 系列芯片硬件结构  16
  2.2 QUARTUSⅡ软件概述  16-18
    2.2.1 QUARTUSⅡ特点  16-17
    2.2.2 基于QUARTUSⅡ设计流程  17
    2.2.3 本文软件实验系统设计  17-18
  2.3 本章小结  18-19
第3章 通信实验箱硬件设计  19-33
  3.1 系统功能需求分析  19
  3.2 基于FPGA的硬件系统构成  19-21
  3.3 FPGA选型  21-22
  3.4 电源系统设计  22-24
  3.5 液晶LCD显示电路设计  24-26
  3.6 数码管电路设计  26-27
  3.7 JTAG调试电路设计  27-29
  3.8 数模、模数转换电路设计  29-32
    3.8.1 A/D转换设计  29-30
    3.8.2 D/A转换设计  30-32
  3.9 本章小结  32-33
第4章 通信实验箱软件设计  33-48
  4.1 A/D与D/A转换设计  33-36
    4.1.1 编码预备知识  33-34
    4.1.2 编码设计  34-36
  4.2 HDB3 编解码系统设计  36-42
    4.2.1 HDB3 编码原理  36-38
    4.2.2 编码逻辑设计  38-39
    4.2.3 HDB3 译码原理  39-40
    4.2.4 译码逻辑设计  40-42
  4.3 液晶LCD显示设计  42-44
    4.3.1 液晶显示器显示原理  42
    4.3.2 编码设计  42-44
  4.4 其他功能设计  44-47
    4.4.1 拨盘开关、按键  44-45
    4.4.2 数码管  45-46
    4.4.3 蜂鸣器  46-47
  4.5 本章小结  47-48
第5章 通信实验箱调试  48-51
  5.1 单板焊接  48
  5.2 电源系统调试  48-49
  5.3 系统功能调试  49-50
  5.4 本章小结  50-51
第6章 结论  51-52
  6.1 总结  51
  6.2 展望  51-52
参考文献  52-53
致谢  53

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 逻辑电路
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