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基于FPGA的信号采集与处理技术的研究及实现.pdf78页
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电子科技大学
硕士学位论文
基于FPGA的信号采集与处理技术研究及实现
姓名：唐宇
申请学位级别：硕士
专业：信号与信息处理
指导教师：何子述
座机电话号码
本文介绍了可编程逻辑器件的结构与原理和运用硬件描述语言开发
在多入多出天线系统中数据采集存储和XILlNX公司XC2V1000在短波宽带数
字接收机系统中信号的实时算法处理两个方面的应用，体现了FPGA在数字信号
处理领域的优势，本文的研究工作主要包括以下几个方面：
1 基于FPGA的SDRAM控制器在多通道数据采集存储技术研究
运用FPGA对新一代存储器SDRAM进行读写控制，对多入多出天线系统的
基带／／Q数据进行存储，以便利用海量数据进行算法分析。存储的容量可达
512Mbyte，数据存满后，通过EPP 增强型并1：3 将数据导入计算机。此设计使
1I中实现，设计充分发挥FPGA灵活性；
用VHDL语言在QUARTUS
f2 多通道数据采集存储板的电磁兼容性分析
针对数据采集存储板工作速度快，硬件实现要充分考虑板级的电磁兼容性，以便
实现更稳定的数字系统；
3 利用FPGA对短波数字宽带接收机进行信道化处理
包括对天线基AGC的控制，将接收机前端信号进行中频数字化跟踪，实时
的调整天线基AGC，使AD的动态范围增大并保护射频前端，对中频I／Q数据
进行打包和数据封装，产生DSP数据分析所需要的帧格式，对I／Q数据进行相
位校J下和幅度校正，使信号增益和相位反映链路的实际增益和相位。其中相位校
正在加载中，请稍后...生物机能信号采集分析处理系统-Medlab-U/4C-上海益联医学仪器发展有限公司
商品名称：生物机能信号采集分析处理系统
货号：080001
型号：Medlab-U/4C
价格(元)：22050
&&&&MedLab_U生物信号采集处理系统简介
MedLab-U是美易公司参考PowerLab、BioLab等国外仪器，在MedLab_E的基础上最新开发的生物信号采集处理系统，是国内首台采用全速USB接口技术、全外置硬件、拥有自主知识产权的生物信号采集设备。本系统参照中华人民共和国计量JJG1048-95标准设计生产，是一种多单片机控制、专为生命学科设计的生物信号记录和数据处理系统，取代了传统的多道生理记录仪、示波器、X-Y记录仪和刺激器等仪器，可应用于各院校的生理学、药理学、病理生理学、运动生理学和心理学等学科的生物学实验，MedLab-U 还配有科研专项模块。是目前国内唯一用USB接口、并能在Windows 2000/XP下运行的生物信号采集处理系统，产品国际先进，其优越的性能价格比和“真、容、易”等方面的特点，在34届国际生理学大会上展出时获得好评，产品开始销往国外市场。。
&低噪声、低漂移高性能放大器，抗干扰能力强，线性度好，测量精度高
&采用12M全速USB接口，即插即用。可高速、连续的采集数据
&四通道12位A/D同步采样，分析结果准确
&总线结构，通用插槽，可灵活组合为4-8通道放大器，1-2路刺激器
&采集卡驱动程序支持Windows 98/ME/2000/NT
&驱动程序中增加了实时数字信号处理
&虚拟通道设计，通道原始数据、微分、积分、频率、平均图形实时同步显示
&多线程机制运行，即使在高速连续采样时，也可调节各种参数、运行其它软件
&新增实验配置向导，方便实验配置
&资源开放，用户可方便地自行定制各项实验
&结果处理用户可自行定制，个性化设计
&用户可定制实验记录过程，实验记录更轻松
&优化了数据处理模块，数据处理速度更快，实时处理也不迟后
&智能数据处理模块设计，结果处理更方便
&优化了打印模块，网络打印更流畅
&支持网络化实验，NetMeeting 用户可在网络中控制实验过程
二、放大器技术指标
总线结构，可灵活组合为4-8通道放大器，1-2路刺激器
双端平衡差动输入
10MΩ+10MΩ
10、20、50、100、200、500、、 共十档程控切换
增益准确度
0.5%(F.S)(预热1小时后测量)
增益稳定度
0.05%/h(预热1小时后测量)
满度的0.1%
DC-30KHz(+0.5dB ― -3dB)
小于3μVRMS(输入短路，在最大增益30K带宽时折算至输入端)
小于2μVRMS(输入短路，在最大增益10K带宽时折算至输入端)
小于3μV/小时(输入短路，预热1小时后，在最大增益时折算至输入端)
小于3μV/小时(输入短路，预热1小时后，在最大增益时折算至输入端)
10、30、100、300、1K、3K、10K和30K(Hz)八档程控可调
滤波器特性
当f&0.5fc时，频带波动小于0.1d;阻带衰减-18dB/oct
2s、0.2s、20ms、2ms
16位D/A程控,最大补偿电平±5V
传感器桥压
6V，电压精度 0.1%，最大输出电流100mA
德国Rettal公司产标准仪器机箱
三、数据采集技术指标&&
A/D转换方式
MedLab_U/4c四通道型同步采样，MedLab_U/8c八通道型轮流采样
A/D转换精度
12位,误差小于±1/2LSB
1.6us,整机最大通过速率 800K字节/秒
全速USB接口
四、刺激器技术指标
全0-50V电压方波,程控调节步长0.01V
0.1-50ms,程控调节步长0.1ms
1-50ms,程控调节步长1ms
单刺激、串刺激、主周期刺激、自动间隔调节刺激、自动幅度调节刺激、自动波宽调节刺激、自动频率调节刺激 7种
刺激脉冲数
1-250个程控可调
软件运行平台
Windows 2000/XP/ME/98，标准Windows界面
具有专用MedLab_USB设备驱动程序
数据共享性
与Excel共享数据
友情提示：
您只要致电：021----
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生产基地：上海市松江区明南路498号
销售直线：021-68 82
销售总机：021-
传真：021-
&&E-mail：
　上海益联医学仪器发展有限公司 版权所有TI DSP70 6675在图像处理以及信号采集方面的应用
DSP产业短短大约40年的历史中，共经历了三个阶段。在第一个阶段，DSP意味着数字信号处理，并作为一个新的理论体系广为流行。随着这个时代的成熟，DSP进入了发展的第二阶段。在这个阶段，DSP代表数字信号处理器。这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化。但正如第一阶段催生第二阶段，接下来就是目前的第三阶段。这是一个赋能(enablement)的时期，我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。
TMS320C6000 是 TI 公司生产的 TMS320系列产品中新一代高性能的 DSP芯片,其中定点系列是 C62xx,浮点系列是 C67xx。C6000 的主频在 100 ~ 600 MHz,最大峰值处理速度是4800MIPS,片内集成了大容量的 SRAM,最大可达8 Mbit。高性能的外部存储器接口(EMIF)提供了同步/异步存储器的直接接口。C6000 系列DSP的高速处理能力及其出色的对外接口能力,使得它在雷达声纳、医用仪器和图像处理等领域有着非常大的应用潜力。在许多基于DSP的系统设计中,程序代码总是保存在 ROM、FLASH 或其它非易失存储器中,以保证掉电时代码仍存在,因此必须要解决引导装载的问题。引导装载(Bootload)是指系统上电时,DSP将一段存储在外部非易失性存储器的代码搬移到内部的高速存储器单元中执行(如片内RAM)。除了可将用户代码直接掩膜到内部ROM中,还可以使用FLASH这种掉电非易失性电可擦写存储器,由现成的 DSP软件通过编程来实现,因此对于整个系统的软件升级是很方便的。
基于 DSP TMS320C6455的CPCI高速信号处理板卡 - ( 项目标识码 ： 01TIC)　
基于 DSP TMS320C6455的CPCI高速信号处理板卡是新一代高速DSP处理平台，广泛用于DSP性能验证，信号仿真平台，图像处理分析，网络数据收发。与后板结合可以用于A/D，D/A收发，ASI/SDI等接口等设计。
基于TMS320C6455、XC5VSX95T 的6U CPCI无线通信处理平台 - ( 项目标识码 ： 01TIC6455064)　
本板卡由我公司自主研发，基于CPCI架构，符合PICMG2.0 D3.0标准，包含双TI TMS320C6455、Xilinx FPGA XC5VSX95T-1FF1136C。包括PCI和2个千兆以太网口；FPGA输出的接口包括2路 AD、2路DA、2个 SFP光纤，4路RS232，1套音频接口，1个1PPS信号。电路用于软件无线电系统，基带信号处理，无线仿真平台，高速图像采集、处理等。
基于TI DSP TMS320C6455和Altera FPGA EP2S60F1020的6U结构 Camera Link智能图像处理平台 - ( 项目标识码 ： 01TIC6455096)　
本板卡由我公司自主研发，基于CPCI架构，符合PICMG2.0 D3.0标准。板卡采用DSP＋FPGA的结构，DSP使用TMS320C6455芯片，FPGA采用ALTERA的高端FPGA芯片Stratix II EP2S系列EP2S60，板卡使用FPGA用于获取双通道数据采集,实现1路的Base CameraLink输入，一路Base CameraLink输出，2路Rs232，1路USB2.0..
基于TMS320C6455、XC5VSX95T 的6U CPCI 2路Camera Link输入图像分析平台 - ( 项目标识码 ： 01TIC6455113)　
本板卡由我公司自主研发，基于CPCI架构，符合PICMG2.0 D3.0标准，包含双TI TMS320C6455、Xilinx FPGA XC5VSX95T-1FF1136C。包括PCI和2个千兆以太网口；FPGA输出的接口包括2路 AD、2路DA、2个SFP光 纤，4路RS232，1套音频接口，1个1PPS信号。电路用于软件无线电系统，基带信号处理，无线仿真平台，高速图像采集、处理等。
基于TMS320C6455、XC5VSX95T 的6U CPCI的FULL模式Camera Link输入图像分析平台 - ( 项目标识码 ： 01TIC6455114)　
本板卡由我公司自主研发，基于CPCI架构，符合PICMG2.0 D3.0标准，包含双TI TMS320C6455、Xilinx FPGA XC5VSX95T-1FF1136C。包括PCI和2个千兆以太网口；FPGA输出的接口包括2路 AD、2路DA、2个SFP光 纤，4路RS232，1套音频接口，1个1PPS信号。电路用于软件无线电系统，基带信号处理，无线仿真平台，高速图像采集、处理等。
基于TI DSP TMS320C6678、FPGA XC5VLX110T的CPCI处理卡 - ( 项目标识码 ： 01TIC6678006)　
本板卡由我公司自主研发，基于CPCI架构，符合CPCI2.0标准，采用两片TI DSP TMS320C6678芯片和Xilinx公司V5系列FPGA XC5VLX110T-1FF1136芯片。包含PCI接口、GMII的以太网接口、Nor Flash接口、8路SFP光 纤，4路RS232。可用于软件无线电系统，基带信号处理，无线仿真平台，高速图像采集、处理等。支持热插拔，设计芯片可以满足工业级要
基于DSP TMS320C6472 和Xilinx PFGA XC5VLX110T的四路CamerLink影像采集存储回放分析系统 - ( 项目标识码 ： 01XIV5110085)　
本系统可应用于数据采集和存储，数据显示和回放，图像数据处理。主要实现4路Camera link图片输入，合成一路图片LVDS信号输出。采用6U CPCI板卡结构，包括一块FPGA处理前板，一块IO接口板。
基于Xilinx Virtex-5LXT FPGA的四路光纤PCIE卡(4路光纤卡) - ( 项目标识码 ： 04X1V5000082)　
该板卡可应用于数字信号处理，高速数据采集，图像数据处理和采集等领域。主芯片采用Xilinx Virtex-5LXT FPGA；前面板提供4路光纤接口，速率可达2.5Gbps/3.125Gbps,用户可以选择自定义协议或Aurora协议或工业标准协议。
基于FPGA Spartan6 的双路光纤PCIe采集卡(2路光纤卡) - ( 项目标识码 ： 04XILPCIE098)　
板卡采用xilinx Spartan6系列芯片，支持 PCI Express Base Specification 1.1 x1。内含丰富的逻辑资源和存储单元，板卡FPGA外接双片32M*16bit DDR2缓存器，支持乒乓操作。PCI Express接口最大支持Master DMA操作，测试最大240MB/s速率传输。
基于TI DSP TMS320C6455和Altera FPGA EP3C40F484C8软件无线电处理卡 - ( 项目标识码 ： 06adda000102)　
该系统是由两块核心模块组成，分别是基于TI DSP TMS320C6455的模块(以下称:DSP卡)和基于Altera FPGA EP3C40F484C8的模块(以下称:FPGA卡)。DSP卡是以TI的DSP TMS320C6455作为主芯片，可用于高速数据、视频信号检测，分析等应用；FPGA卡处理芯片为EP3C40F484C8，兼容EP3C16F484C8的设计，支持AD，DA的数据输入输出，主
基于TI DSP TMS320C6455和Altera FPGA EP3C40F484C8的Camera Link 图像处理平台 - ( 项目标识码 ： 06camlink103)　
该系统是由两块核心模块组成，分别是基于TI DSP TMS320C6455的模块(以下称:DSP卡)和基于Altera FPGA EP3C40F484C8的模块(以下称:FPGA卡)。DSP卡是以TI的DSP TMS320C6455作为主芯片，可用于高速数据、视频信号检测，分析等应用；FPGA卡处理芯片为EP3C40F484C8，兼容EP3C16F484C8的设计，支持Camera Link的数据
兼容xilinx公司开发板设计--基于FMC接口的DSP TMS320C6455子卡模块-- 用于软件无线电 图像处理 信号分析 - ( 项目标识码 ： 06TIC6455099)　
该DSP子卡模块以TI强大性能DSP TMS320C6455作为主芯片，专门针对xilinx开发板设计的标准板卡，用于高速数据、视频信号检测，分析等应用。
北京太速科技有限公司是一家专业面向嵌入式硬件开发的知识服务公司，主要从事嵌入式产品的硬件外包设计服务，具有多年DSP、PowerPC、FPGA、ARM等平台开发经验。凭借一流的技术和严格的项目管理流程，确保项目的质量稳定可靠，并对客户产品生命周期提供全程技术支持和服务，确保客户产品圆满实现。ADUM4135高压隔离栅极驱动器
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