FPGA在数字信号处理及控制中的应用

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1、FPGA在数字信号处理和控制中的应用摘要本文主要介绍FPGA的实际应用。在第一部分设计出一种新的基于提升算法的二维离散小波变换的硬件结构，在这种结构中采用了折叠技术和流水线技术，折叠技术的采用极大的提高了硬件的利用率，而流水线技术的引入可以提高系统的时钟频率，从而提高了小波变换的效率。最后对该结构采用VerilogHDL编码实现，并在QuartusII5.0平台上成功的进行仿真。文章的第二部分主要利用FPGA构建了一个可编程片上系统（SOPC），该系统能通过串口通信同时独立控制多个伺服舵机，且具有遥控/自控切换功能，可用于遥控/自控飞艇的控制。该片上系统的硬件部分主要由串口通信模块、N

2、IOS-IICPU模块、PWM信号发生模块、PWM信号脉宽计数模块以及多路开关模块组成。软件部分主要是串口通信软件。其中PWM信号发生模块可以通过串口通信灵活地设置每路PWM信号的占空比。仿真和实验结果表明，该系统可根据串口通信数据可靠地对每个伺服舵机进行独立控制，且舵机运行平稳无颤振。关键词：现场可编程门阵列(FPGA),小波变换，提升算法，脉冲宽度调制(PWM),NIOSII系统VTHEAPPLICATIONOFFPGAINDIGITALSIGNALPROCESSINGANDCONTROLENGINEERINGABSTRACTThisarticlearemainlyaboutFPG

3、A'sapplication.InthefirstpartweproposeanovelefficientVLSIarchitecturefortheimplementationoflifting-baseddiscretewavelettransform(DWT).Bothofthefoldedandthepipelinedschemesareappliedintheproposedarchitecture，theformerschemesupportshigherhardwareutilizationandthelaterschemespeeduptheclockrateofthe

4、DWT.ThearchitecturehasbeencodedinVerilogHDL,thenverifiedsuccessfullyontheplatformofQuartusII5.0.Inthesecondpartofthisarticlewebuildacontrolleractivatedbyaprogrammablesystemonchipfortheairshipwhichcanworkbothinremote-controlmodeandauto-controlmode.ThesystemisbasedonFPGAandcancontrolseveralmotorsa

5、tthesametime.Thesystem-on-chipimplementedinthispaperconsistsofhardwareandsoftware.Thehardwarepartmajorconsistsofserialcommunicationmodule,NIOS-IICPUmodule,PWMsignalgenerationmodule,PWMsignalpulsecountermoduleandremote-control/auto-controlswitchingmodule.Thesoftwarepartisserialcommunication.PWMsi

6、gnalmodulecansetdutyforeachchannelofthePWMsignalflexiblyandindependentlybyserialcommunication.Simulationandexperimentalresultsshowthatthecontrollercanreceivecommunicationdatareliablyandcontroleachmotorindependentlyandtheoperationofmotorisstable.KEYWORD:FPGA,Wavelet,LiftingScheme,PWM,NIOSIIVI上海交通

7、大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：张文锋日期：2008年2月18日III上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意