توضیحات
پروژه تحقیقاتی طراحی و بررسی کاربردهای مدارات قابل پیکربندی از جمله DSP بر روی FPGA
شرح پروژه:
امروزه با افزايش همه جانبه كاربرد هاي انتقال و پردازش سه مقوله دارد . صدا و تصوير نياز به انواع مختلف پردازشگر هاي سيگنال هاي ديجيتال به شدت حساس ميشود .بنابراين سيستم هاي پردازشگري سيگنال هاي ديجيتال نه تنها بايد از قابليت انعطاف و كارايي بالا برخوردار باشند , بلكه بايد از لحاظ اقتصادي نيز مقرون به صرفه باشند
امروزه هنوز DSP هاي همه منظوره بيشترين استفاده را در بين پردازنده هاي DSP و FPGA ها دارد . در حالي كه در اينده نه چندان دير , استفاده از FPGA ها به جاي DSP ها به دليل خاصيت پردازش موازي و قابليت پيگربندي بودن آن همه گير شود . همچنين استفاده ازFPGA ها به منظور شتاب دهنده ي سخت افزاري در كنار يك DSP نيز در جايگاه بعدي قرار خواهد گرفت. هر چه تقاضا براي كاربرد هايDSP بيشتر ميشود , پيچيدگي الگوريتم هاي آن نيز افزايش ميابد .براي پردازش الگوريتم هاي جديد نياز به پردازشگرهايي با كارايي بالاتر داريم .
پردازشگر هاي معمولي كه داراي ساختار ثابت و تغيير ناپذير هستند نمي توانند به تنهايي پاسخ گوي اين تقاضا ها باشند . معمولا نياز به يك پردازشگر جانبي براي پاسخ گويي به اين الگوريتم ها كه روز به روز پيچيده تر ميشوند كاملا احساس ميشود.
پردازش سیگنال هاي ديجیتال با استفاده از عملیات رياضی قابل انجام است. در مقايسه، برنامه نويسی و پردازش منطقی روابط، تنها داده هاي ذخیره شده را مرتب می كند. اين بدان معنی است كه كامپیوترهاي طراحی شده براي كاربردهاي عمومی و تجارتی به منظور انجام محاسبات رياضی، مانند الگوريتم هاي انجام تحلیل فوريه و فیلتر كردن مناسب و بهینه نیستند. پردازشگرهاي ديجیتال وسايل میکروپروسسوري هستند كه به طور مشخص براي انجام پردازش سیگنال هاي ديجیتال طراحی شده اند. پردازنده هاي DSP و FPGA دسته اي از پردازنده هاي خاص می باشند كه بیشتر براي انجام بلادرنگ پردازش سیگنال هاي ديجیتال استفاده می شوند. در ادامه به معرفی و آشنایی اجمالی هر کدام از پردازنده های DSP وFPGA پرداخته می شود.
اين پردازنده ها توانايی انجام چندين عملیات همزمان در يك سیکل دستورالعمل شامل چندين دسترسی به حافظه، تولید چندين آدرس با استفاده از اشاره گرها و انجام جمع و ضرب سخت افزاري به طور همزمان را دارا می باشند و سرعت بالاي آن ها نیز به واسطه اين ويژگی ها است. اين وسايل به میزان بسیار زيادي در دهه اخیر رشد كرده اند و كاربردهاي متنوعی از دستگاه هاي تلفن سیار تا ابزارهاي علمی پیشرفته پیدا كرده اند. همچنین بعضی قابلیت اجراي منطق ممیز شناور (Floating point) به صورت سخت افزاري را دارند. در صورتی كه سیگنال در بازه دينامیکی بزرگی متغیر با زمان باشد، اين قابلیت بسیار مفید می باشد. اگر نمونه ها در زمان بین نمونه برداري ها نیاز به پردازش با سرعت بالا داشته باشند می توان از پردازنده هاي عملکرد بالا استفاده نمود. در اين حالت پردازنده بايد در سريع ترين زمان ممکن پردازش را به پايان برساند كه اين نیازمند كم بودن زمان سیکل دستورالعمل در پردازنده می باشد. از ديدگاه هزينه، ابعاد و طراحی آسان، تجهیزات جانبی پردازنده بسیار مهم می باشند.
سیستم نمونه DSP در شکل 1-1 نشان داده شده است. همان گونه كه ديده می شود اين سیستم ازسه بخش اصلی تشکیل گرديده است. بخش ابتدايی براي آماده سازي سیگنال و تبديل آن به نوع ديجیتال و بخش انتهايی كه نتايج حاصل از پردازش ديجیتالی را دوباره به شکل اولیه تغییر می دهد و قسمت مركزي كه پردازشگر ديجیتال را براي اجراي يك الگوريتم، يك برنامه و يا مجموعه اي از محاسبه هاي منطقی رياضی تشکیل می دهد.
فصل 1: مقدمه 2
1-1- DSP. 3
1-2- FPGA. 5
1-2-2- کاربرد FPGA. 6
فصل 2: طراحی مدار پیشرفته مبتنی بر FPGA جهت پردازش سیگنال DSP 7
مقدمه 8
2-1- طراحی مدار جهت پردازش سیگنال. 9
2-2- ساختار و عملکرد کانال گسترش یافته. 9
2-2-2- بخش مبدل A/D. 10
2-2-3- بخش تبدیل D/A. 11
2-2-4- بخش ذخیره سازی SDRAM.. 12
2-2-5- بخش اینترفیس EMIF. 12
2-3- پردازش سیگنال. 13
2-4- طراحی برد PCB و نتایج آزمایشگاهی. 13
فصل 3: شتاب دهنده سخت افزاری مبتنی بر FPGA 17
مقدمه. 18
3-1- اصل پردازشگر مبتنی بر اشتراک گذاری حافظه. 18
3-2- معماری به اشتراک گذاری حافظه متعادل. 20
3-3- ضرب کننده بر اساس آرایشSERIAL. 24
3-4- تبدیل TVDFT بر روی شتاب دهنده معین. 25
3-5- پیاده سازی دستگاه FPGA. 28
فصل 4: طراحی سیستم بر پایه DSP Builder 29
مقدمه. 30
4-1- اسیلاتور آشوب Duffing. 30
4-2- گسسته سازی زمان-پیوسته سیستم آشوب. 32
4-3- مقادیر DUFFING بر اساس DSP Builder 34
4-4- نتایج بلوک DUFFING در BUILDER DSP. 35
فصل 5: تکنولوژی های بین DSP و FPGA 38
مقدمه. 39
5-1- آنالیز سیستم های ارتباطی با سرعت بالا بین DSP و FPGA. 39
5-1-1- ارتباط EMIF بین DSP و FPGA. 39
5-1-2- طرح ارتباطات uPP بین DSP و FPGA. 41
5-1-3- ارتباط سرعت RapidIO بین DSP و FPGA. 42
5-1-4- طرح ارتباط PCIe بین DSP و FPGA. 45
5-2- سیستم DSP و FPGA میان سیگنال های ترکیبی SERIAL و PARALLEL ترکیب شده با سرعت بالا 47
فهرست منابع 50
منابع فارسی
[1] مقدمه اي بر پردازش سیگنال هاي ديجیتال نرم افزار و سخت افزار، دكتر كمال محامد پور، موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، سال چاپ 1384 [2]مركز تحقیقات مخابرت ايران، ” بررسی پردازنده هاي DSP “، قابل دسترسی در سايت: www.itrc.ac.ir/pdf/ Media Process.pdf
منابع غير فارسی
[3] Zhang Xingang, Wang Zezhong. A New Method Based On Over-sampling Technique To Improve Sampling Precision. Automation of Electric Power Systems. 2004.28(14):58~59.(in Chinese)
[4] Zhang Wei, Han Yiming, Wu Xinling. Design of High Speed Data Acquisition System Based on FPGA. Information On Electric Power.2002.3:46.(in Chinese)
[5] Gong Tao. Image Collection and Process System Based on FPGA[Master Dissertation]. Huazhong University of Science and T echnology.2005.(in Chinese)
[6] Tong Xin. Study of Video Image Processing System Based on FPGA[Master Dissertation]. Xidian University.2012.(in Chinese)
[7] Li Chuijun. Research and Implementation of PID Controller Based on FPGA[Master Dissertation]. Dalian University of Technology.2007.(in Chinese)
[8] Shajaan Mohammad,John Aasted. Time-area efficient multiplier-free filter architectures for FPGA implementation. Electron. Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1995,Volume:6,3268~3271.
[9] Gao Jinding, Sign of High-Speed Sampling and Adaptive Filtering System. Intelligent Computation Technology and Automation (ICICTA),2011 ISBN: 978-1-61284-289-9 Volume: 2,506~508.
[10] Neil Woolfries, Patrick Lysaght, Stephen Marshall, Gordon McGregor and David Robinson. A Hardware-Based Self-Contained Spatially-Structured Genetic Algorithm for Signal Processing. Computer Science, 1998,Volume 1482/1998, 406~410.
[11] Leng Bangping. High-speed FIR digital filter implemented on the FPGA[Master Dissertation].University of Electronic Science and Technology of china.2008. 23~26. 40~46.(in Chinese)
[12] Li jian. High-speed FIR digital filter design based on FPGA[Master Dissertation].Xian University of Technology.2008.(in Chinese).
[13] Wang Yin, Zhang Kai, Dong Jinping, “FPGA-based expanded circuit design for DSP signal processing”,Department of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing, China,2014.
[14] R.Tessier, W.Burleson, “Reconfigurable computing and digital signal processing: past, present, and future”, in the book “Programmable digital signal processors: architecture, programming, and applications”, edited by Yu Hen Hu, Marcel Dekker, Inc., 2002, pp.147-185
[15] R. Reeves, K. Sienski, C. Field, “Reconfigurable Hardware Accelerator for Embedded DSP”, ICSPAT 97’, SanDiego, 1997, 929-933.
[16] Multiprocessor systems-on-chips, edited by A.A.Jerraya, W.Wolf, Elsevier Inc., 2005.
[17] L. Wanhammar, DSP integrated circuits, Academic Press, USA,1999.
[18] G. RUBIN, M. OMIELJANOWICZ, A. PETROVSKY, “RECONFIGURABLE FPGA–BASED HARDWARE ACCELERATOR FOR EMBEDDED DSP”, 14th International Conference.
[19] A. Petrovsky, P. Zubrycki, A. Sawicki, “Tonal and noise separation based on a pitch synchronous DFT analyzer as a speech coding method”, The proc. of the ECCTD’ 03, vol.III, Cracow 2003, 169-172.
[20] M. Omieljanowicz, P. Zubrycki, A. Petrovsky, G.Rubin, “FPGA-based algorithms and hardware for generating digital sine waves”, MIXDES 2002, Wroclaw, 2002, 279-284.
[22] Strogatz S H, “ Nonlinear dynamics and chaos with applications to physics, biology, chemistry and engineering.” Addison-Wesley Pbulishing Company, 1994
[23] Guanyu Wang, Wei Zheng, Sailing He, “Estimation of Amplitude and Phase of A Weak Signal by Using the Property of Sensitive Dependence on Initial Conditions of a Nonlinear Oscillatot,” Signal Processing, 2002, 82:103-153
[24] Guanyu Wang, Sailing He, “A Quantitative Study on Detection and Estimation of Weak Signals by Using Chaotic Duffing Oscillators,” IEEE Transactions on Circuits and Systems, 2003,50(7):945-953
[25] Sprott J C. “Simple chaotic systems and circuits.”Amer. J. Phys.,2000,68(8):758-763
[26] Liu W B, Chen G R. “A new chaotic system and its generation.” Int. J. Bifurc. Chaos,2003,13(1):261-267
[27] Lu J H, Chen G R. “Generating multiscroll chaotic attractors: Theories, methods and applications.” Int. J. Bifurc. Chaos, 2006, 16(4):775-858
[28] Yu S M, Qiu S S, Qiu S S, Lin Q H, “New results of study on generating multiple-scroll chaotic attractors.” Science in China, 2003, 46(2); 104-115.
[29] Ti she et al, “Design Method for Duffing System Based on DSP Builder”, 2012 International Conference on Systems and Informatics (ICSAI 2012).
[30] JIANG Hong-Xu,LIU Ting-Shan,Li Hui-Yong,ZHANG Ping,DUAN Mi-Yi.“A High-efficiency Data Transmission Method Based on SRIO,”Chinese Jouranl of Computers, vol.38, no. 6, pp.1120- 1130 ,2015.
[31] Texas Instruments. KeyStone Architecture External Memory Interface (EMIF16) User Guide.USA: Texas ,2011.
[32] Texas Instruments. KeyStone Architecture Universal Parallel Port(uPP) User Guide. USA: Texas ,2012.
[33] ZHANG Demin,LI Ming,LI Yang,QIU Zhihui.”Design and application of data interaction system between FPGAs based on SRIO,” Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications( Natural Science Edition), vol. 25, no. 6, pp.738-742 , Dec. 2013.
[34] Xu Wenbo,Tian Yun.Xilinx FPGA:Development and Application (Second Edition). Tsinghua University Press,2012.
[35] Texas Instruments. KeyStone Architecture Serial Rapid IO (SRIO) User Guide. USA: Texas ,2012.
[36] LE Liang,HU Shangqing,LONG Teng. “Drive Program design of PCIE interface of TMS320C6678, ”Computer Engineering and Application, vol. 48, no. 2, pp.370-373,2012.
[37] Jia Qingzhong, Wang Xingdou, “Research on High-Speed Communication Technology between DSP and FPGA”, 2016 IEEE 7th Control and System Graduate Research Colloquium (ICSGRC 2016), 8 August 2016, UiTM Shah Alam, Malaysia
پروژه تحقیقاتی طراحی و بررسی کاربردهای مدارات قابل پیکربندی از جمله DSP بر روی FPGA توسط کارشناسان گروه ۱.۲.۳ پروژه پیاده سازی گردیده و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
- فایلهای پروژه به صورت کامل پس از خرید فایل بلافاصله در اختیار شما قرار خواهد گرفت.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.