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基于FPGA的光纤光栅解调技术研究

作　者: 陶杰
导　师: 范寒柏
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光纤光栅解调系统 SOPC 以太网 VHDL
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在调研了国内外关于光纤光栅解调系统研究现状的基础上,针对可调谐F-P滤波器光纤光栅解调方案,设计出了以FPGA为核心的硬件传感控制系统并完成了对数据的接收和发送、液晶、键盘的编程控制。本系统硬件主要由A/D高速采集信号电路、D/A信号转换电路、键盘电路、液晶电路、以太网口电路等外围电路组成。在软件设计方面,主要涉及SOPC Builder定制嵌入式NIOS II CPU、DSP Builder定制的FIR低通滤波器和VHDL语言编写的锯齿波、同步脉冲发生器以及其它数字电路。最后通过对系统采集来的数据进行详细分析,给出了对系统的诸多改进方法。

全文目录

中文摘要  4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 引言  7
  1.2 国内外研究现状  7-8
  1.3 可调光纤F-P 滤波器解调法  8
  1.4 本文的主要内容  8-10
第二章解调系统总体设计方案  10-17
  2.1 总体方案介绍  10-11
    2.1.1 硬件电路设计  11
    2.1.2 软件编程设计  11
  2.2 核心器件及软件工具介绍  11-16
    2.2.1 FPGA 简介  11-12
    2.2.2 Quartus II 介绍  12-13
    2.2.3 SOPC 技术及IP 核介绍  13-14
    2.2.4 Nios II 介绍  14-15
    2.2.5 DSP Builder 介绍  15-16
  2.3 小结  16-17
第三章解调系统硬件设计  17-40
  3.1 信号放大、A/D 驱动电路  17-18
  3.2 A/D 与FPGA 接口电路及其他相关外围电路  18-19
  3.3 FPGA 内部电路  19-29
    3.3.1 串并转换  20
    3.3.2 FIR 滤波器  20-24
    3.3.3 定制Nios II CPU 核及其他相关组件  24-28
    3.3.4 数字锁相环  28-29
  3.4 液晶、键盘接口电路  29-30
  3.5 网口接口电路  30-33
  3.6 锯齿波发生器及其驱动电路  33-38
    3.6.1 锯齿波和同步脉冲发生器  33-38
  3.7 小结  38-40
第四章软件设计  40-51
  4.1 软件整体设计思想  40-50
    4.1.1 液晶初始化程序  40-41
    4.1.2 键盘读值函数  41
    4.1.3 网口初始化函数  41-48
    4.1.4 中断接收程序  48-50
  4.2 小结  50-51
第五章总结与展望  51-57
  5.1 数据分析  51-55
    5.1.1 相关概念和测量方法  51-52
    5.1.2 误差分析  52-55
  5.2 主要研究工作和创新点  55
  5.3 研究展望  55-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
附录 1 液晶初始化相关程序  61-74
附录 2 计算键盘键值程序  74-75
附录 3 以太网发送数据相关程序  75-79
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  79

基于FPGA的光纤光栅解调技术研究

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