基于FPGA的数字信号处理系统设计

理论研究新课程NEWCURRICULUM

随着计算机技术的发展袁新技术层出不穷袁并飞速改变着人们

生产生活的各个领域袁虚拟仪器技术由于它具有设计方便尧开发速

度快尧软硬件配套齐全尧系统运行稳定等诸多优点袁越来越多的受

到人们的广泛关注遥这个概念由美国国家仪器公司渊National

Instrument袁NI冤于1986年第一次提出袁近年来广泛应用于工业各

领域中遥其推出的LabVIEW渊实验室虚拟仪器工程平台冤作为国内

使用最为广泛的虚拟仪器软件平台袁用于数据分析尧采集及硬件仪

器控制袁可以进行图形化编程设计遥这一虚拟仪器平台的推出袁开

创了野软件即是仪器冶的新领域袁推动了虚拟仪器技术的发展遥

叶信号与系统曳是高职院校电子信息类专业的专业基础课程袁

众多抽象的知识内容一直使该课程被专业学生认为是专业课中最

难以理解的课程之首遥学生在课堂上面对着众多公式根本提不起

学习兴趣袁这个长期困扰我们的顽疾亟须要通过改变教学方法手

段来解决遥

1.系统设计

信号处理系统的设计基于高职院校叶信号与系统曳的课程标准

要求袁内容情境设计参照项目化课程改革规范袁运用野六步冶教学

法袁确保设计内容能更好地服务课程教学遥

信号处理系统由信号发生器尧信号延迟处理模块尧信号消噪处

理模块和信号采样模块共四个主要部分组成遥

渊1冤信号发生器

信号发生器由正弦信号发生器和周期信号发生器组成遥它们

的时域信号模型表示如下院

正弦信号发生器可以产生可调振幅尧频率的正弦信号波形袁模

型表示为公式渊1冤

h渊n冤=Rnsin渊棕

0n冤u渊n冤0

其中R表示正弦信号振幅袁棕0表示正弦信号角频率遥

周期信号发生器可以产生可调振幅尧频率的周期信号波形袁模

型表示为公式渊2冤

h渊n冤=h1渊n冤+h

1渊n-D冤+h

1渊n-2D冤噎噎渊2冤

其中袁h1渊n冤=b

0啄渊n冤+b

1啄渊n-1冤+b

2啄渊n-2冤+噎+b

D-1啄咱n-渊阅-1冤暂袁b0袁b

1袁噎噎b

D-1均是同一周期内的参数袁D表示该信号的周期遥

Ｖｏ１．４２　Ｎｏ．７　１２９２　计算机与数字工程　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　８Ｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　总第２９７期　２０１４年第７期　

基于ＦＰＧＡ的声呐信号数字预处理机的设计　

夏彦泽高天德　（西北工业大学　乔天熊刘培洲　西安７１００７２）　

摘要介绍了一种基于单片ＦＰＧＡ的声呐信号数字预处理机设计方案。系统可以对３ｏ路换能器输出的模拟信号　进行同步采样，采样数据在ＦＰＧＡ中依次进行正交鳃调、ＦＩＲ滤波、波束形成等声呐信号预处理计算，减轻了上位机计算任　务，解决了多阵元声呐设备中数据采集速度和数据处理速度难以匹配的瓶颈。　关键词ＦＰＧＡ；声呐信号处理；波束形成实现　中图分类号ＴＰ２７４＋．２　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２—９７２２．２０１４．０７．０４３　

Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｏｎａｒ　ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　

ＸＩＡ　Ｙａｎｚｅ　ＧＡＯ　Ｔｉａｎｄｅ　ＱＩＡｏ　Ｔｉａｎｘｉｏｎｇ　ＬＩＵ　Ｐｅｉｚｈｏｕ　（Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００７２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｏｎａｒ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｓ　ｔｈｅ　ｔａｓｋ　ｏｆ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｏｆ　３０一ｃｈａｎｎｅｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｏｒｓ，ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ＦＩＲ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｏｎｅ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｆ　ｕｐｐｅｒ　ｍｏｎｉｔｏｒ．Ｔｈｉｓ　ｓｏｎａｒ　ｓｉｇｎａｌ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｌａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｓｏｎａｒ　ｓｉｇｎａｌ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　Ｎｉｏｓ　１Ｉ，ＦＰＧＡ，Ｗ５３００，ｅｔｈｅｒｎｅｔ　Ｃｌａｓｓ　Ｎｕｎ１ｂｅｒ　ＴＰ２７４＋．２　

第３１卷第１期　２Ｏ１７年１月　兰州文理学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２Ｏｌ７　文章编号：２０９５—６９９１（２０１７）０１～００６５—０３　基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的数字信号处理系统设计　宋劲松　，杨　凯。　（１．宿州市广播电视台，安徽宿州２３４０００；２．宿州学院信息工程学院，安徽宿州２３４０００）　摘要：随着电子设备结构和功能的日益复杂，数字信号处理系统在效率、处理能力和体积功耗等方面要求也越　来越高．本文根据ＤＳＰ和ＦＰＧＡ技术在数字信号处理系统设计中的应用，结合二者的优点设计了基于ＤＳＰ和　ＦＰＧＡ的数字信号处理系统．首先设计了系统的总体结构和工作流程，然后对系统的主要硬件ＤＳＰ和ＦＰＧＡ　进行了设计，最后设计了系统的软件部分．经过测试，本系统能够正常工作，具有较好的信号处理能力．　关键词：数字信号处理；ＤＳＰ；ＦＰＧＡ　中圈分类号：ＴＮ９１１．７２　文献标志码：Ａ　Ｕ　弓ｌ吾　与模拟信号处理相比，数字信号处理速度快、　灵活性、准确性高、研发成本低，在现在的信号应　用中起着日益重要的作用，在多种科学技术领域　中已经得到广泛的应用，例如通信、石油勘探、遥　感、生物医学等．但是随着功能的愈发完善，数字　信号处理系统结构也愈发复杂，导致了体积、功耗　变大，严重影响了电子设备的有效运行．　目前，ＦＰＧＡ和ＤＳＰ在市场上广泛用于高速　处理器件口　］．ＦＰＧＡ具有高度并行体系结构、高　数据率以及处理时间可控等优点，但其不能实现　很复杂的算法．而ＤＳＰ处理能力强，能够实现算　法复杂的运算，但其处理时间长，数据率相对较　低［３　］．因此，本文设计基于ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ的数字　信号处理系统，取二者的优点对数字信号进行有　效处理．而且，本系统能够有效降低数字信号处理　系统的体积和功耗，对减少整个系统的运营成本　具有重要意义．　１　系统设计　本系统总体设计如图１所示．主要由前端、　ＦＰＧＡ、ＤＳＰ和显控设备组成．前端输出模拟信　号．ＦＰＧＡ控制ＡＤＣ和ＤＡＣ，其中ＡＤＣ负责采　样模拟信号、信号的滤波、变频、抽取和处理以及　系统外围接口电路的逻辑控制、与ＤＳＰ接口逻辑　控制等ＤＡＣ输出基带信号；作为数字信号处理　的核心部件ＤＳＰ负责核心算法等功能；获取处理　后的数据由接口传送至显控设备显示．　ＦＰＧＡ　ＤＳＰ　磊　Ｉ；　Ｉ数据处理Ｉ　Ｉ．．．．．．．．．．　１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．＿＿Ｊ　１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　ｌ　ｌ　图１　系统总体设计结构图　系统工作流程如图２所示．数字信号处理功　能由上位机实现，ＦＰＧＡ接收通过ＵＳＢ接口传送　过来的控制命令，然后将命令传给ＤＳＰ，ＤＳＰ依　据命令对数据进行相应的处理，并把数据结果再　传回到ＦＰＧＡ，ＦＰＧＡ利用ＵＳＢ接口将结果再传　到上位机，并由上位机程序显示出来．　

己口Ｉ］年１月　第］己卷第ｌ期　理论与方法　基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的通用数字信号处理系统设计　彭　宇　姜红兰　杨智明　乔立岩　刘　旺　（哈尔滨工业大学自动化测试与控制系　哈尔滨　１５００８０）　摘要：随着电子设备结构和功能的日益复杂，对其内部使用的数字信号处理系统在体积和功耗方面提出了更高的要求。结　合以上背景，设计了一种体积小、功耗低的通用数字信号处理系统。该系统利用ＤＳＰ配合ＦＰＧＡ为硬件架构，以　ＴＭｓ３２ＯＶＣ５５Ｏ９Ａ　ＤＳＰ为数据处理核心，通过ＦＰＧＡ对ＵＳＢ、ＡＤＣ和ＤＡＣ等外围设备进行控制，并可实现频谱分析、数字滤　波器等数字信号处理算法。硬件调试结果表明，该系统满足设计要求，可应用于实际工程和课堂教学等多个领域。　关键词：数字信号处理；低功耗；ＤＳＰ；ＦＰＧＡ　中图分类号：ＴＮ９１１．７２　文献标识码：Ａ　国家标准学科分类代码：５１０．４０９９　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　ａｎｄ　ＦＰＧＡ　Ｐｅｎｇ　Ｙｕ　Ｊｉａｎｇ　Ｈｏｎｇｌａｎ　Ｙａｎｇ　Ｚｈｉｍｉｎｇ　Ｑｉａｏ　Ｌｉｙａｎ　Ｌｉｕ　Ｗａｎｇ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｅｓｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｈａｒｂｉｎ　１　５００８０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｎｏｗａｄａｙｓ，ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｒｅ　ｂｅｃｏｍｉｎｇ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅ—　ｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｏｌｕｍｅ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｈａｒｓｈｅｒ．Ａｃｃｏｒｄ—　ｉｎｇ　ｔＯ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ｓｍａｌｌｅｒ　ｖｏｌｕｍｅ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ＴＭＳ３２０ＶＣ５５０９Ａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＦＰＧＡ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｎｄ　ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＵＳＢ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＡＤＣ，ＤＡＣ，ｅｔｃ．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｉｍ—　ｐｌｅｍｅｎｔ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｄｉｇｉｔａｌ　ｆｉｌｔｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｃｌａｓｓｉｃ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｂｕｇ　ｒｅ—　ｓｕｈｓ　ｓｕｇｇｅｓｔ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｔｏ　ｒｅａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ＣＯＵｒｓｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｌｏｗ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ＤＳＰ；ＦＰＧＡ　１　引　言　随着计算机技术和电子技术的高速发展，数字信号处　理理论和方法已成为众多研究领域的重要研究基础，被广　泛应用在航空航天、自动化控制、通信等领域。然而，数字　信号处理系统功能日益齐全，结构也越来越复杂，导致其　体积和功耗不断增加，对电子设备的运行造成了严重的影　响。因此，减小数字信号处理系统的体积和功耗，对降低　整个电子系统的运营成本、提高系统可靠性具有重要　意义。　１１公司５０００系列的数字信号处理器ＴＭＳ３２０ＶＣ５５０９Ａ　具有较快的数字信号处理能力，同时具有低功耗、封装小、价　格低等优点，被广泛的应用于数字信号处理领域中。本文充　收稿日期：２０１２－１１　分利用了ＴＭＳ３２０ＶＣ５５０９Ａ的以上优势，同时结合ＦＰＧＡ的　并行控制能力，实现了体积小、功耗低的通用数字信号处理　系统。　２　系统主要功能和技术指标　本系统主要功能要求如下：　１）模拟信号的产生，包括正弦波、方波、三角波、锯齿　波以及带有高频正弦分量的上述波形；　２）信号的采集，包括模拟信号、语音信号等；　３）频谱分析、数字滤波等常用数字信号处理算法的　实现；　４）与主控计算机之间进行数据与命令互传。　根据系统功能要求，同时考虑系统通用性和扩展性要　

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基于TS201与FPGA的数字信号处理系统设计

作者：王韩 孙红胜 陈昌明

来源：《现代电子技术》2016年第05期

摘 要： 研究了一种符合VPX标准的多处理器数字信号处理系统的硬件设计与实现。该系统基于VPX标准3U板卡，采用2片ADSP TS201作为上层运算单元，1片Kintex 7系列FPGA作为底层处理单元和数据交换中心，提出利用链路口将ADSP TS201与FPGA互连，组成灵活的三点环型架构。系统指标和实际应用表明，该系统具有很强的运算能力和较高的灵活性。

关键词： 数字信号处理； TS201； FPGA； VPX； 链路口

中图分类号： TN409⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2016）05⁃0078⁃03

实时数字信号处理，数据量大、处理速度要求高，因此需要根据运算需求和应用环境，选择合适的计算芯片进行合理的架构，组成适应于不同需求的数字信号处理系统。DSP在处理速度上，往往不及FPGA，但在算法的易实现性方面，DSP还有相当的优势。FPGA的特点是运算能力强和逻辑可配置，使用FPGA能增强系统性能和灵活性。结合两者优点，采用DSP+FPGA作为核心架构，已经成为目前数字信号处理系统设计的流行方式。本文设计了一种基于双DSP与FPGA，符合VPX标准的高速数字信号处理系统。该系统采用VPX 3U板卡标准，使用ADI公司的ADSP TigerSHARC 201系列数字信号处理芯片（TS201）与Xilinx公司的 Kintex 7系列FPGA芯片，提供强大的数据运算能力。同时配有丰富的数据存储资源，以提高系统的综合性能。整个系统具有运算能力强、结构灵活、可扩展性好等特点，能广泛应用于宽扩频通信、软件无线电、雷达信号处理等高速数字信号处理领域。

1 系统的设计

doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2018070067 基于FPGA的二维PSD信号处理系统设计张天宇， 贾方秀， 周 强， 李 浩(南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室，江苏 南京 210094)摘　要: 为实现对入射光斑位置坐标的精确测量，设计以FPGA为核心的二维PSD信号处理系统。针对窄脉冲激光照射下前置放大放电路，建立相应等效噪声模型，引入频率对电路输出电压噪声的影响得到提高电路分辨率措施。搭建自动增益控制电路，并结合FPGA给出的相应增益控制策略实现对幅值大动态范围变化的光电流合理放大。设计峰值脉冲检测电路实现窄脉冲信号峰值的准确测量，其测量误差小于3%。通过FPGA设计状态机实现A/D芯片模式配置和数据读取，并搭建相应坐标解算模块和串口模块，实现入射光斑坐标的解算与传输。实验表明该系统测量非线性度小于10 μm，测量精度高。关键词: 位置敏感探测器; 窄脉冲信号处理; 自动增益控制电路; 峰值检测电路; FPGA中图分类号：TP273 文献标志码: A 文章编号: 1674–5124(2019)08–0135–05Design of two-dimensional PSD signal processing system based on FPGAZHANG Tianyu, JIA Fangxiu, ZHOU Qiang, LI Hao(ZNDY of Ministerial Key Laboratory, Nanjing University of Science andTechnology, Nanjing 210094, China)Abstract: In order to realize the precision measurement of the incident spot coordinates,the two-dimensionalPSD signal processing system based on FPGA was designed.The noise model of amplifier circuit under thenarrow pulse laser irradiation was established and the effect of frequency on the output voltage noise wasintroduced to improve the resolution of the circuit.The large dynamic range photocurrent was amplified by theAGC circuit according to the gain control strategy and the peak value of pulse signal was detected by the peakdetection circuit and the error is less than 3%.The A/D chip configuration and data reading were realized by thestate machine of FPGA and the coordinate solving model and the UART model was also established to realizethe solution and transmission of the incident spot coordinates. Experiment shows that nonlinearity of system isless than 10 μm.Keywords: PSD; narrow pulse signal processing; AGC; peak detection circuit; FPGA 收稿日期: 2018-07-17；收到修改稿日期: 2018-08-21基金项目: 国家自然科学基金（61201391）作者简介: 张天宇（1994-），男，山东德州市人，硕士研究生，专业方向为机械电子。第 45 卷 第 8 期中国测试Vol.45 No.82019 年 8 月CHINA MEASUREMENT & TESTAugust, 20190 引　言位置敏感探测器（PSD）因其响应速度快，无死区，位置输出信号只与入射光的重心位置有关，对光斑形状无严格要求[1]等优点特别适用于位移、距离、滚转角等高精度非接触快速测量[2-4]。而PSD信号处理系统性能好坏直接影响最终测量精度。江孝国等[5]建立PSD等效噪声模型并进行测试分析，给出光电流与位置分辨率之间的关系。刘媛等[6]对转换电路各环节进行敏感性分析，得出了元器件性能参数对电路噪声的影响规律。吴立雄等[7]对改进二维PSD线性度进行研究，指出将入射光斑控制在A区能有效提高测量精度。杨海马等[8]设计了基于FPGA的PSD多路光电数据采集系统。史狄等[9]设计了基于DSP的二维PSD信号处理系统。贾天祥[10]设计了基于LabVIEW的PSD自动测试系统。传统PSD信号处理系统均针对直流激光源设计，而当PSD接受峰值功率相同时直流激光源消耗功率远大于脉冲激光源。因此本文针对窄脉冲激光源设计相应的信号处理系统，分析脉冲激光照射下提高电路分辨率的措施，通过自动增益控制电路和峰值检测电路实现PSD与激光照射器距离大动态范围变化时响应光电流准确测量。最终通过FPGA实现入射光斑位置坐标解算。1 二维PSD工作原理PSD不仅是光电转换器，更是光电流分配器件，根据各电极上收集到的电流信号比例即可确认入射光的位置。二维枕型PSD结构如图1所示。其中，x1，x2，y1，y2分别是PSD 4个电极，Lx，Ly分别为x轴方向和y轴方向PSD光敏面长度，当以器件中心为原点时入射光位置坐标与电流关系式为：xLx/2=(Ix2+Iy1)−(Ix1+Iy2)Ix1+Ix2+Iy1+Iy2(1)yLy/2=(Ix2+Iy2)−(Ix1+Iy1)Ix1+Ix2+Iy1+Iy2(2)Ix1Ix2Iy1Iy2其中x、y为解算得到的入射光斑位置横、纵坐标，、、、是PSD相应电极输出电流。2 系统方案本文中PSD信号处理系统采用脉冲激光源，并设计相应峰值保持电路保证A/D能够采集到正确的脉冲峰值。同时，为避免因电流信号过于微弱或过大饱和导致无法精确测量的情况，需设计适用于大动态范围的自动增益控制电路对信号进行合理放大。图2所示为信号处理系统硬件框图。PSD经脉冲激光照射后产生的相应光电流，被前放电路转换为电压。自动增益控制电路根据FPGA给出的控制策略将该电压放大适当倍数，最终由峰值检测电路得到该脉冲电压峰值。同时峰值时刻判断模块将脉冲电压峰值到来信息传递给FPGA并由FPGA控制A/D

总第２２０期　２００８年第２期　计算机与数字工程　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．２　１４０　

基于ＤＳＰ的通用数字信号处理系统设计　

张伟吴骏　（中国船舶重工集团公司第七二二研究所武汉４３００７９）　

摘要研究基于ＤＳＰ的通用数字信号处理系统，对硬件平台和软件环境进行详细设计，可以完成目前常用的数字信　号处理任务，具有良好的通用性。　关键词ＤＳＰ数字信号处理ＤＳＰ／ＢＩＯＳ　中图分类号ＴＮ９１１　

１　引言　

近年来，随着集成电路技术的发展，各种新　

型的大规模与超大规模集成电路的不断涌现，出现　

了许多功能强大的数字信息处理系统。将ＤＳＰ技　术应用到数字信号处理系统设计中，不仅能大大增　

强信号处理的实时性和智能化水平，而且因软件的　

可编程性，可以在不改动系统硬件的条件下更新系　统软件，系统具有良好的通用性和可扩展性，因此　

得到了广泛的研究和应用。　

２基于ＤＳＰ的通用数字信号处理系　

统硬件设计　

２．１系统总体设计　系统中的主数字处理芯片选择ｒｒｉ公司的　

ＴＭＳ３２０ＶＣ５５１０芯片，并添加外围存储芯片ＦＬＡＳＨ　

和ＳＤＲＡＭ作为程序和数据存储器。如图１所示。　

图１系统结构图　

２．２　Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ部分设计　

因为ＴＭＳ３２０ＶＣ５５１０内部没有集成Ａ／Ｄ，因　此在数据采集时需要使用Ａ／Ｄ转换芯片。　

收稿日期：２００７年５月２８日，修回日期：２００７年７月３日　作者简介：张伟，男，吴骏，男　ＴＭＳ３２０ＶＣ５５１０有三个可编程的多通道缓冲串口　

（ＭＣＢＳＰ）能够全双工、快速地与其他同步串口进　

行数据交换，硬件连接简单。为了充分利用　

ＶＣ５５１０所提供的多通道缓冲串口资源，简化系统　设计，系统采用ＴＩ公司的高速串行Ａ／Ｄ　ＴＬＶ１５７２　

进行数据采集，提高串口效率。ＴＬＶ１５７２是ＴＩ公　

司生产的高速十位串行Ａ／Ｄ转换芯片，系统将　ＴＬＶ１５７２与ＭｃＢＳＰＯ通过／ＣＳ、ＳＣＬＫ、ＤＯ和ＦＳ四　条线直接连接。此时ＤＳＰ的ＣＬＫＲ产生移位脉　冲，ＦＳＲ产生帧同步信号，并分别提供给ＴＬＶ１５７２。　

第５卷第４期　２００７年ｌ２月　深圳信息职业技术学院学报　Ｖｏ１．５　Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．２ｏ０７　

基于ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ的数字信号处理系统设计　

郑伟亮，张贝贝　（深圳信息职业技术学院应用英语系，广东深圳５１８０２９）　

摘要：充　利用现代大规模集成电路和数字信号处理技术，结合ＦＰＧＡ和ＤｓＰ芯片的结构特点，详细介绍　了运用ＤｓＰ和ＦＰＧＡ来构成通用数字信号处理平台的一种设计方法。运用该平台进行信号处理系统设计具　有架构灵活、可编程性好、可扩展性强及可靠性高等特点　关键词：数字信号处理；实时处理；现场可编程逻辑阵列　中图分类号：ＴＮ７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７２—６３３２（２００７）０４—００５６—０４　信号处理技术已迅速扩展到各应用领域，对　信号处理系统的性能指标要求越来越高，使用单一　ＤＳＰ芯片构成的信号处理系统已显现出自己的不足　…。尤其是数据传输和运算速度方面，虽然采用并　行处理技术可以提高系统的运算速度，但是并行处　理使得数据传输率大大提高，ＤＳＰ本身同定的数据　总线宽度和高速数据传输的信号完整性使得并行处　理的实现变得非常复杂，系统庞大效率下降成为信　号处理系统设计的瓶颈　】。　２１世纪得以高速发展的大容量、高速度的现　场可编程逻辑门阵列芯片（ＦＰＧＡ）为解决上述不　足提供了较好的技术途径。在这些ＦＰＧＡ中一般都　嵌入高速ＲＡＭ、ＰＬＬ、ＬＶＤＳ以及硬件乘法累加器　等模块。用ＦＰＧＡ来实现某些信号处理算法可以很　好地解决并行性和运算速度问题，而且其灵活性，　使得ＦＰＧＡ构成的系统非常易于修改、易于测试及　硬件升级。ＦＰＧＡ是用硬件完成数字信号处理运算　的，其单一运算的速度很高，输入至输出的迟延也很　小。但它进行各种数字信号处理混合功能实现和进　行复杂运算如解方程或浮点数据处理￣ＬＤＳＰ差，因　此把ＤＳＰ的灵活性和ＦＰＧＡ的高速、高效结合在一　起，形成优势互补，并充分发挥两者各自在软、硬件　上的可编程能力　］【３Ｉ。　１　ＦＰＧＡ结构与性能的发展　ＦＰＧＡ芯片由大量逻辑宏单元构成，通过配置　可以使这些逻辑宏单元形成不同的硬件结构，从而　构成不同的电子系统，完成不同的功能　］。超大规　模集成电路技术的发展尤其是６５ｎｍ生产工艺的采　用，数百万门高密度的ＦＰＧＡ问世，新型的ＦＰＧＡ采　用了大量的新技术更加适应于信号处理的实现。归　纳起来具有如下特点　］：　（１）新型逻辑结构　新型逻辑结构基于自适应逻辑模块（ＡＬＭ），　它可以对最大的逻辑效率和性能进行优化，使宽输　入的功能函数更快运行，使窄输入的功能函数能高　效的利用现有的资源。ＡＬＭ将更多的逻辑封装到更　小的面积内，将大大减少逻辑布线资源，据报道新　型的ＦＰＧＡ在完成加法树，移位器等逻辑方面所需　资源降低了２５％。　（２）高速Ｉ／Ｏ接口　新型ＦＰＧＡ器件具有上百个接收器和发送器通　道，支持高达１Ｇｂｐｓ同步数据传输。为解决高速信　号传输过程中所面临的信号完整性问题，采用了两　项新技术，一是动态相位调整电路（ＤＰＡ），二是　差分Ｉ／Ｏ接口。　动态相位调整电路使用锁相环技术产生多个移　相时钟，在输入数据最稳定时刻锁存数据，从而消　除了通道至通道偏移和时钟至通道偏移的差异。　差分Ｉ／Ｏ接Ｅｌ将获得更好的噪声容限，更低的　电磁干扰和更低的功耗。　（３）分布式存储器　［收稿日期］２００７—１２－２４　ｆ作者简介］郑伟亮（１９８０一），男（汉），讲师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈ　ｎｇｗＪ＠ｓｚｉｉｔ—ｍ．

基于FPGA的数字中频信号处理的设计与实现

【摘要】中频信号处理技术是目前发展迅速的一项技术。随着软件无线电理论的发展，数字下变频技术得到了越来越普遍的应用。本文讨论了数字中频接收机中变频、滤波等关键技术，利用FPGA编程实现了下变频处理和FFT处理。给出了FPGA实现的数字下变频系统在测试中产生的波形和频谱，作了测试结果分析。在某无线电分析仪中，该技术被成功的应用在基于FPGA的数字信号处理系统中。

【关键词】数字中频；数字下变频；滤波；复数FFT

1.引言

随着软件无线电技术的发展，现代频谱分析仪等测量仪器中大多都采用数字中频接收机方案，采用全数字的中频处理结构[1]。在信号处理过程中先通过高速A/D采样得到数字中频信号，然后通过数字正交解调技术将信号搬移到基带，通过多速率信号处理技术来设计抽取滤波器，以降低数据率，进而进行下一步的信号处理[2]。

随着现场可编程门阵列（FPGA）器件在工艺方面的进步，FPGA器件以其高速、可编程、模块化等特点而在数字信号处理中被大量使用。其中数字变频、数字滤波和快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）是中频数字信号处理中最为普遍、最为重要的处理方式[3]。

本文借助MATLAB软件对数字中频信号处理中的主要算法，包括数字下变频、CIC滤波、FIR滤波、FFT、对数运算等处理过程进行了设计分析。编写了FPGA程序并通过Modelsim的仿真。最后给出了FPGA实现的数字中频处理器在测试中产生的波形和频谱。

2.数字中频处理的基本结构

经过A/D采样后的数字中频处理的主要过程包括数字下变频模块、FFT模块、后续的取模检波等模块。

数字下变频主要功能包括三个方面：（1）变频，数字混频器将数字中频信号和数控振荡器（Numerical Control Oscillator，NCO）产生的正交本振信号相乘，将感兴趣的信号下变频至零中频；（2）低通滤波，滤除带外信号，提取有用信号；（3）采样速率转换，降低采样速率，以利于后续信号处理。

基于FPGA数字示波器设计

1

摘 要

高速数字化采样技术和FPGA技术的发展，已经开始对传统测试仪器，包括现有的数字化仪器发展产生着深刻的影响，对传统仪器体系结构，传统测量方法，传统仪器的定义和分类等都将产生深刻的变革。

近几年来，数字仪器通常采用DSP或FPGA结构，从信息处理技术的发展上看，以FPGA为基础的软件硬件化是其重要的发展方向，本文设计的基于FPGA的数字示波器，是由单片机和FPGA相结合的方式组成，即用单片机完成人机界面，系统调控，用FPGA完成数据采集，数据处理等功能。由通道输入调整，数据采集，数据处理，波形显示和操作界面等功能模块组成，系统中的数据采集及数据处理模块，采用了FPGA内制的RAM IP核，使系统的工作频率基本不受外围器件影响。设计中采用了自顶向下的方法，将系统按逻辑功能划分模块，各模块使用VHDL语言进行设计，在ISE中完成软件的设计和仿真

关键词：FPGA 数字示波器 数字采样

Abstract

High-speed digital sampling and FPGA technology has begun to influnence the

development of traditional test equipment, including existing digital instruments , the

architecture of traditional instruments, traditional measurement methods, definition and

classification of traditional instruments and so will produce profound changes.

In recent years, independent instrument is made up of DSP or FPGA structure, from the

理论研究　新课程ＮＥＷ　ＣＵＲＲＩＣＵＬＵＭ　

摘要：运用ＬａｂＶＩＥＷ虚拟仪器技术图形化集成设计平台，完成信号处理系统设计，系统包括波形发生、采样滤波等模块单元，可　以对被测信号完成时域、频域及时频域分析，可以调整数据参数，动态直观显示处理后信号变化情况，应用到高职院校《信号与系统》课　程教学中，事实证明收到了良好的教学效果。　关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；信号处理系统；设计　中图分类号：Ｇ４３４　文献标识码：Ａ　随着计算机技术的发展，新技术层出不穷，并飞速改变着人们　生产生活的各个领域，虚拟仪器技术由于它具有设计方便、开发速　度快、软硬件配套齐全、系统运行稳定等诸多优点，越来越多的受　到人们的广泛关注。这个概念由美国国家仪器公司（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＮＩ）于１９８６年第一次提出，近年来广泛应用于工业各　领域中。其推出的ＬａｂＶＩＥＷ（实验室虚拟仪器工程平台）作为国内　使用最为广泛的虚拟仪器软件平台，用于数据分析、采集及硬件仪　器控制，可以进行图形化编程设计。这一虚拟仪器平台的推出，开　创了“软件即是仪器”的新领域，推动了虚拟仪器技术的发展。　《信号与系统》是高职院校电子信息类专业的专业基础课程，　众多抽象的知识内容一直使该课程被专业学生认为是专业课中最　难以理解的课程之首。学生在课堂上面对着众多公式根本提不起　学习兴趣，这个长期困扰我们的顽疾亟须要通过改变教学方法手　段来解决。　１．系统设计　信号处理系统的设计基于高职院校《信号与系统》的课程标准　要求，内容情境设计参照项目化课程改革规范，运用“六步”教学　法，确保设计内容能更好地服务课程教学。　信号处理系统由信号发生器、信号延迟处理模块、信号消噪处　理模块和信号采样模块共四个主要部分组成。　（１）信号发生器　信号发生器由正弦信号发生器和周期信号发生器组成。它们　的时域信号模型表示如下：　正弦信号发生器可以产生可调振幅、频率的正弦信号波形，模　型表示为公式（１）　＾（ｎ）＝Ｒ＂ｓｉｎ（ｗｃｎ）Ｍ（ｎ）０＜Ｒ≤１（１）　其中Ｒ表示正弦信号振幅，　。表示正弦信号角频率。　周期信号发生器可以产生可调振幅、频率的周期信号波形，模　型表示为公式（２）　ｈ（ｎ）＝　ｌ（ｎ）＋　１（ｎ—Ｄ）十　１（ｎ一２Ｄ）…・・・　（２）　中，ｈ１（ｎ）＝６０８（凡）＋６Ｉ８（凡一１）＋６２８（凡一２）＋…＋６凸一ｌ８［　一（，Ｊ一１）］，　一６一　ｂ。，ｂ　…一ｂ　。均是同一周期内的参数，Ｄ表示该信号的周期。　（２）信号延迟处理模块　该模块可以根据使用者要求，调整延迟时间、延迟次数和眨减　因数等参数。模型表示为公式（３）　ｈ（ｎ）＝８（　）＋ｃ　（ｎ—Ｄ）＋　８（　一２Ｄ）＋…・・・＋　６（ｎ—ＮＤ）（３）　其中ａ表示衰减因数，Ｄ表示延迟的时『日］ｌ司隔，Ｎ表示延迟次数　．　（３）信号消噪处理模块　利用虚拟仪器软件提供的各种ＦＩＲ、ＩＩＲ滤波器，如，巴特沃斯、　切比雪夫等滤波器滤除信号中掺杂的高斯白噪声及交流噪声　（４）信号采样模块　该模块可以通过设定采样频率，动态显示采样波形，通过观察　信号显示界面，可以直观地观察采样频率地对于采样信号的影响，　从而更好地理解采样定理的内容。　系统的整体设计选择在ＬａｂＶＩＥＷ虚拟仪器软件平台上搭建，　运用图形化设计方法。系统在使用中，可以在界面进入四个辛模　块，每个模块及下设的子系统都可以实现数据直观显示，系统交　性突出，界面友好，可扩展性强，可在原有系统中直接增加新的系　统模块，大大降低了系统升级成本。　２．结束语　开发基于虚拟仪器技术的信号处理系统的创新之处在于教学　理论与系统开发相结合。一方面让学生在课堂授课时对于一些信　号的定量分析、处理形成图形化有直观认识；另一方面将其嵌入至　实践教学中，在虚拟的信号处理系统中进行操作。运用虚拟仪器技　术可以加强电子信息类专业教学资源库建设，激发学生的学习兴　趣，降低课程群的实践教学环境开发成本，使教师得以更好地完成　教学大纲和课程标准的教学要求，以达到理想的教学效果。　基金项目：教育部职业院校信息化教学指导委员会职业院校　信息化教学研究课题（２０１３ＬＸＯ１３）。　参考文献：　候国屏．ＬａｂＶＩＥＷ７．１编程与虚拟仪器设计［Ｍ］．１版．清华大学　出版社，２００５—０２．

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基于DSP的音频信号处理系统设计

作者：曹亮

来源：《电子技术与软件工程》2019年第10期

摘要：传统的音频信号处理系统已经无法满足人们的实际需求，而数字化也是音频处理系统设计的发展趋势。本文着重分析了基于DSP的音频信号处理系统设计，具有一定参考价值。

[关键词]DSP音频信号处理系统

1引言

随着数字化技术的发展，许多场合所使用的音频设备都由数字化音频处理技术代替了模拟音频技术，数字化音频处理技术主要是通过数字滤波算法对所收集到的信号进行处理与变化来实现的。运用数字化技术必然会涉及许多复杂的数字运算，而DSP数字运算处理器的出现正好符合此要求，DSP芯片能够快速实现数字信号之间的转换与处理计算任务。

2音频信号处理系统发展分析

现如今音频信号处理系统已经不再仅仅局限于传统模拟信号处理的范围，而是在逐渐朝着数字化的趋势进行发展，DSP技术将能够支持多声道、密集型的音频处理计算。尤其是最近几年，DSP音频处理技术发展尤为迅速，在此背景下诞生了一系列的音频电子产品。

传统的模拟录音技术主要是通过话筒将各种声音收集起来，之后转换为模拟电压信号，再通过相应的录音设备将电压信号记录在相对应的媒介之，上，再重新播放时再次将所记录的信号重新转变为模拟信号，通过扬声器来播放所记录的声音。但是这种方式易于受到外界因素的影响与干扰，在每次重放时都会产生一些变化，进而对音质造成严重的影响，虽然可以通过优化元件及材料提高音质，但是所需要的费用较高，并且所提高音质也是具有一定的限度。基于DSP的音频处理系统能够将模拟声音信号进行采样、量化以及编码处理，让其转变为数字信号，之后再将其进行加工、传输与记录;再重放时将所记录的数字信号还原为模拟信号，进而获得更为优秀的音质。运用数字音频技术最主要的原因是计算机技术的快速发展，使得音频系统处理时变得更加高效快捷。当音频信号转换为数字信号时，后续所有的处理操作实际上都可以被看作数字化的处理。在音频信号处理系统中，DSP具有着非常多的优势，如设计简单、计算处理速度快、稳定强、精度高等，同时还不易于收到外界环境因素的干扰。

基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的通用数字信号处理系统设计　张守武（北京城市学院，北京１０１３００）　【摘要】在当前的电子技术领域当中，电子设备的功能、结构等，都日趋复杂，对于内部使用的数字信号处理系统，在功耗、体积等方面，都提　出了更高的要求。对此，在数宇信号处理系统的设计当中，应当注重低功耗、小体积的要求。在实际应用中，基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的通用数字信号　处理系统，具有较为良好的优势，因此本文对其总体设计、硬件设计、软件设计等进行了研究。　【关键词】ＤＳＰ；ＦＰＧＡ：通用数字信号处理系统；设计　【中图分类号】ＴＮ９１１．７２　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００６—４２２２（２０１６）１５—００８０一Ｏ１　刖舌　在电子技术、计算机技术的发展和应用之下。数字信号处　理正在得到越来越广泛的应用，在通信、自动化控制、航空航　天等领域当中，都发挥了重要的作用。随着ＤＳＰ技术、ＦＰＧＡ　技术的发展。在数字信号处理系统设计中．能够发挥出更为良　好的作用与效果，对于数字信号处理效率和质量的提升，有着　极大的积极作用　１总体设计　在通用数字信号处理系统当中，主要包括了外设电路、　ＦＰＧＡ控制电路、数字信号处理单元等部分。其中外设电路主　要包括语音信号控制电路、ＵＳＢ接１７电路、信号发生采集电路　等部分。ＦＰＧＡ主要是对电路接口时序控制功能加以实现，同　时进行数据的缓冲工作【”。数字信号处理单元，主要是处理数　字信号的功能。在系统的运行当中，上位机选择数字信号处理　功能，通过ＵＳＢ接口，向ＦＰＧＡ传送控制命令。ＦＰＧＡ在对命　令进行接收之后．向ＤＳＰ进行传输，由ＤＳＰ针对命令要求来　处理数据。在完成处理后．向ＦＰＧＡ传输数据，再通过ＵＳＢ接　口．向上位机传输处理后的数据，最后通过上位机程序，对处　理结果进行显示，并对比仿真结果。　２硬件设计　２．１　ＤＳＰ设计　在ＴＭ￥３２０Ｃ６４５５数字信号处理器中，具有１．２ＧＨｚ的频　率。配备了Ｃ６４ｘ＋数字信号处理器内核，并且对ＰＣＩ、千兆以太　网控制器、６４住ＥＭＩＦ接口、Ｉ２Ｃ接口、ＪＴＡＧ仿真接口、ＤＤＲ２　接口、ＭｃＢＳＰ接口、ＲａｐｉｄｌＯ接口等外设资源进行了应用。两　片ＤＳＰ通过ＲａｐｉｄｌＯ接口进行互联．能够实现最快３．１２５Ｇｂｐｓ　的双向传输。每片ＤＳＰ对ＲａｐｉｄｌＯ接口提供２路，能够和其它　模块进行ＲａｐｉｄＩＯ总线数据通信。利用ＤＤＲ２接口．对存储进　行扩展．其中并联２片ＤＤＲ２，形成了３２位存储位宽，实现了系　统性能的提升。将１片ＦＬＡＳＨ单独挂在１片ＤＳＰ上，对程序代　码进行存储。在应用中，系统ＤＳＰ通过二次加载进行代码加载，　在ＦＰＧＡ上连接ＤＳＰ的ＥＭＩＦ总线，从而实现资源共享口。　２．２　ＦＰＧＡ设计　在设计中。ＦＰＧＡ部分十分重要，对于系统灵活性有着直　接的影响。在设计中，ＦＰＧＡ连接了ＤＳＰ的ＥＭＩＦＡ总线，能够　对其处理能力进行充分的利用．在ＦＰＧＡ中连接ＥＭＩＦＡ的控　制线、地址线、数据线等。在ＦＰＧＡ中外挂了ＬＶＤＳ，对ＤＳＰ的　ＥＭＩＦ总线压力加以缓解．同时对ＬＶＤＳ处理灵活性进行增　强　利用ＣＰＬＤ加载ＦＰＧＡ．ＰａｈｆｏｒｍＦＬＡＳＨ的作用由ＣＰＬＤ模　拟，因而在ＦＰＧＡ并行配置管脚连接ＣＰＬＤ。在每个ＦＰＧＡ当　中，都对一路Ｒ￥２３２接口、ＲＳ４８５接口、ＲＳ４２２接口进行了应　用．极大的提升了系统的可扩展性　ＦＰＧＡ通过ＭｃＢＳＰ与ＤＳＰ　连接．实现了快速的数据交换。　３软件设计　在ＤＳＰ程序设计当中。采用了标准Ｃ语言作为编程语　言，同时选择ＣＣＳｔｕｄｉｏｖ３．３作为开发环境。上位机对控制命令　进行发出。由ＤＳＰ程序进行数据信号处理，然后通过ＦＰＧＡ当　中的ＦＩＦＯ，采用ＵＳＢ接口向上位机传输。如果能够进行正确　的传输，就会结束工作进程。如果进行了错误的传输，会退出　并对ＦＰＧＡ传输命令字进行重新读取。在工作过程中，ＤＳＰ会　对内部寄存器进行合理配置．对ＣＰＵ频率和ＥＭＩＦ进行初始　化＿引。按照地址对ＦＰＧＡ传输命令字进行解读，判定功能类别，　对数据和功能参数进行读取．并对功能子程序进行调用，从而　计算和处理数据。最后，向ＦＰＧＡ传输处理完成的数据，利用　ＵＳＢ接口向上位机传输处理结果，并利用语言模块、信号发生　模块等进行输出。　４结论　数字信号处理系统在很多领域当中。都发挥着十分重要　的作用，随着社会的不断发展，对于数字信号处理系统的性能　和效率要求也日益提升。基于此，可以对ＤＳＰ技术、ＦＰＧＡ技　术等进行应用，并基于这两项技术，对通用数字信号处理系统　进行设计。确保其具有更为良好的工作性能和工作效率，能够　更好的满足各个领域中的实际应用要求。　参考文献　［１］彭宇，姜红兰，杨智明，乔立岩，刘旺．基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的通用数　字信号处理系统设计叽．国外电子测量技术，２０１３，０１：１７￣２１．　［２】于洪松，韩广良，孙海江，李桂菊，武治国，李赓飞．基于ＣＰＣＩ总线的　ＦＰＧＡ＋ＤＳＰ架构通用视频图像处理系统的设计叨．液晶与显示，２０１５，０２：　３３３－３３９．　［３］陈林军，涂亚庆，刘鹏，沈艳林．基于ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ的ＬＦＭＣＷ雷达测　距信号处理系统设计ｌＪ１．传感器与微系统，２０１５，１２：９４￣９６＋１００．　

２０１３年第２期　

（总第１２４期）　信息通信　

ＩＮＦＯＲＭＡＴ１０Ｎ＆Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　２０１３　（Ｓｕｍ．Ｎｏ　１２４）　

浅谈基于ＦＰＧＡ的雷达信号处理系统设计及实现　

路静　

（中国电子科技集团公司第２７研究所，河南郑州４５００４７）　

摘要：提出一种基于ＤＢＦ技术的某型导引头信号处理机设计方案，并具体分析了以某公司Ｖｉ￣ｅｘ４　ＳＸ５５　ＦＰＧＡ作为数　字信号处理的核心器件，实现对６阵元阵列天线接收的回波信号进行实时采集和处理，对系统硬件和软件总体设计及基　

频信号产生模块、回波信号采集模块、控制信号产生模块和时钟电路模块的设计。　

关键词：ＦＰＧＡ；雷达信号处理系统；设计；实现　中图分类号：ＴＮ７１３．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—１１３１（２０１３）０２．００５１—０２　

在精确控制技术的研究中，对雷达信号的处理是一项关　

键技术，通过对雷达信号的处理可以形成一个控制信号使得　

制导设备与雷达发送的信息实现同步，利用计算机等技术的　

辅助就可完成工作需求。本文将研究采用脉冲多普勒、数字　

波束等技术为基础设计一个雷达信号处理器，即利用ＦＰＧＡ平　

台来完成对雷达处理系统的构建。　

１系统方案设计　

在当前针对雷达信号处理系统设计主要有三种思路，即　

ＤＳＰ技术、ＦＰＧＡ＋ＤＳＰ技术、以及ＦＰＧＡ技术。在本文研究的　

处理系统是以ＦＰＧＡ为基础进行设计的，主要针对的是高速　

信号处理领域。因为ＦＰＧＡ技术优势就在于适应高速数据采　

集与控制，当前的主流ＦＰＧＡ设备均带有硬件加速设备、逻辑　

单元、流水处理模块，可以在高速下完成负载的ＦＦＴ、ＦＩＲ、卷　积、函数、矩阵等运算。高端的ＦＰＧＡ设备更与ＤＳＰ单元、　

ＲＡＭ、ＭＧＴ等高速模块结合，带有ＤＤＲ二代数控模块的ＩＰ　

内核也是其突出的特征，这些可以保证其在高速下运算的准　

确性。同时ＦＰＧＡ在软件编辑方面较为灵活且相对简单。具　

体思路如下图１所示：　

瞬罂　

第２７卷第ｌ期　２０１１年１月　齐齐哈尔大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｉｑｉｈａｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．１　Ｊａｎ．．２０ｌ　１　

基于ＬａｂＶＩ　ＥＷ的信号处理系统设计　

谢锋云　

（华东交通大学机电工程学院，江两南昌３３００１３）　

摘要：基于ＬａｂＶＩＥＷ８．６开发平台，开发了一个信号处理系统应用软件：采用模块化设计思想。动态｛Ｉ封用模块子　

Ｖｌ，使模块关联。设计一个友好界面，通过点击卡Ｈ应的菜单按钮，就可以分别执行各个模块操作，完成相应的信　号处理要求。系统操作简单可靠，具有较强的教学、实验、工程应用价值。　关键词：ＬａｂＶＩＥＷ８．６；信号处理；模块化设计；信号分析　

中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—９８４Ｘ（２０１　１）ｏｉ一００２４—０３　

在机械工程测试技术中，信号的分析与处理是重要的环节…。日前信号处理的软件有很多，如ｃ语言、　

ＭＡＴＬＡＢ、ＬａｂＶＩＥＷ等，前两种软件要求编程比较熟练，而且处理功能、与计算机接口连接有一定的限制。　ＬａｂＶＩＥＷ是目前ｉ贝０试领域信号处理应用最广泛和最有前途的编程语言，它采用基于数据流技术的图形化编　

程，降低了对编程者编程经验的要求，尤其是它在实时数据采集和处理方面有很大的优势。ＬａｂＶＩＥＷ具有　强大的信号处理和数学运算能力，可以进行各种功能强大的虚拟仪器的开发。利用ＬａｂＶＩＥＷ可以开发多种　

功能强大的信号采集和信号分析系统，为快速、简洁、准确地进行信号处理提供了一种便利的方法。用　ＬａｂＶＩＥＷ进行各种系统的设计不仅可以降低仪器的研制成本，提高了ｉ贝０试效率，而且还可以大大增强设计　

的灵活性　。　

本文应用ＬａｂＶＩＥＷ８．６网形化编程语育开发一个界面友好，扩展性好，人机交互性强的信号处理系统，　使用此系统时用户只需输入系统参数，然后点击菜单运行，就可以得到需要的结果，达到操作简单易行，　

快捷、方便、易懂。　

I

基于FPGA的数字电压表的设计

摘 要

电子设计自动化(electronic design automation,EDA)是近几年迅速发展起来的将计算机软件、硬件、微电子技术交叉运用的现代电子设计技术。其中EDA设计语言中的VHDL语言是一种快速的电路设计工具，功能涵盖了电路描述、电路综合、电路仿真等三大电路设计内容。本电压表的电路设计正是用VHDL语言完成的。此次设计主要应用的软件是美国ALTERA公司自行设计的一种CAE软件工具，即MAX+PLUS

Ⅱ。本次所设计的电压表的测量范围是0～5V，精度为0.01V。此电压表的设计特点为：通过软件编程下载到硬件实现,设计周期短,开发效率高。

关键词：电子设计自动化(EDA)；FPGA；VHDL；A/D采集；数字电压表

Design of Dital Voltmeter Based on FPGA

Xie Xing Du

(College of Zhang Jiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)

Abstract

The design of digital system is becoming faster, bulkier ,smaller and lighter than

before. Electronic design automation is in the last few years quickly develop, it makes use

of software , hardware ,micro-electronics technology to form a course of electronic design.

Among them , the VHDL language of EDA is a kind of tool of fast circuit design , the