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基于FPGA的PCM数字解码系统的设计

作　者: 梁彬
导　师: 吕明；朱明程
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与信息工程
关键词: VHDL:Very High Speed Integrated Circuit(VHSIC) Hardware Description Language 硬件描述语言 FPGA:现场可编程门阵列器件 DSP:数字信号处理器 PWM:脉宽调制
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

高速发展的半导体技术使各种复杂的数字技术得以广泛应用, 传统的计算机、通信和消费类电子产品日趋采用同一种数字技术。现在,复杂的DSP的部分模块已经可以由FPGA来实现,传统上,DSP算法是用通用可编程DSP器件实现低速率的应用,而利用专用DSP芯片组和专用集成电路实现高速度的应用。FPGA的优点为DSP设计工程师提供了新的选择,FPGA具有类似ASIC的定制功能的优点,并解决了ASIC高开发成本和制成产品后不能进行修改的缺点。而采用VHDL进行设计输入的设计方法有着不依赖器件,移植容易,能加快设计的特点。并且,VHDL一旦和现场就能进行修改设计FPGA器件结合,就能大大提高设计的灵活性与效率,缩短了产品开发的周期,加快了产品上市时间。VHDL+FPGA的设计方法是数字系统设计的一个创新,也是未来的发展方向。本文从各方面详细数字系统的各种设计方法并论述了VHDL语言的优点和不足,介绍了现场可编程器件并以XILINX公司的产品为例做了重点的介绍。并由此论述了VHDL+FPGA的设计方法在设计越来越复杂的数字集成系统中优越性。介绍了用VHDL+FPGA的方法设计一个DSP的功能模块的全过程:开发所用到的开发FOUNDATION系列ISE软件的介绍、用VHDL编写源设计代码的过程(包括系统的两大部分的介绍和各部分子模块的VHDL程序的编写和思路)、时序仿真波形的截取、FPGA外围硬件电路的搭建、FPGA下载系统的结构以及整个系统的结构和实现原理的说明等等。在完成整个系统设计的介绍后,还对在设计中产生的对用VHDL语言进行数字系统设计过程中得出的心得(包括VHDL程序遍写中要注意的问题和怎样同一种功能,怎样编写VHDL程序才能设计出更好的电路的讨论)。最后,还对进一步进行深入的设计做出了思索,并对整个设计进行了总结。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
前言  9-10
第一章设计要求和DSP的介绍  10-12
  1.1 本课题设计的设计要求  10
  1.2 本课题所做的功能模块  10
  1.3 DSP介绍  10-12
第二章本研究课题所涉及的主要理论和技术的介绍  12-52
  2.1 PWM原理  12
  2.2 数字系统现场集成技术的基本概念  12-26
    2.2.1 现场集成技术  12-25
    2.2.2 工艺集成技术  25-26
  2.3 本研究课题所用的目标器件-XILINX FPGA  26-38
    2.3.1 概述  26
    2.3.2 XILINX可编程逻辑器件的分类  26-38
  2.4 VHDL设计方法  38-47
    2.4. 1 VHDL设计技术原理  38-44
    2.4. 2 VHDL设计综合过程  44-47
  2.5 EDA工具  47-52
    2.5. 1 FOUNDATION系列ISE开发系统  48-52
第三章 PCM数字解码系统的设计与实现  52-64
  3.1 概述  52
  3.2 设计流程  52-53
  3.3 设计原理  53-61
    3.3. 1 系统结构框图  53-54
    3.3. 2 VHDL设计  54-61
  3.4 时序仿真  61
  3.5 用FPGA器件现场下载并实现  61-62
  3.6 设计结果  62-64
第四章系统调试  64-69
  4.1 问题与分析  64-65
    4.1. 1 问题  64
    4.1. 2 分析  64-65
  4.2 用VHDL语言进行设计的探讨  65-69
    4.2. 1 时序电路编写中的问题  65
    4.2. 2 PROCESS编写中的问题  65-67
    4.2. 3 如何简化电路的问题  67-69
第五章结论和总结  69-70
  5.1 结论  69
  5.2 总结  69-70
参考文献  70-71
附录  71-77

基于FPGA的PCM数字解码系统的设计

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