發(fā)布時(shí)間：2017-06-10 13:10

  本文關(guān)鍵詞：可重構(gòu)軟件無(wú)線電平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)的無(wú)線電平臺(tái)多基于硬件來(lái)實(shí)現(xiàn),硬件設(shè)備在研發(fā)設(shè)計(jì)階段成本較高,時(shí)間周期較長(zhǎng)。一旦功能需求改變,就要重新設(shè)計(jì),造成了資源的浪費(fèi)。軟件無(wú)線電技術(shù)可以很好地解決硬件平臺(tái)升級(jí)和兼容性的問(wèn)題。目前,軟件無(wú)線電平臺(tái)大多由射頻前端模塊和信號(hào)處理部分構(gòu)成,其后端的信號(hào)處理平臺(tái),多以DSP為核心實(shí)現(xiàn)算法的開(kāi)發(fā),沒(méi)有人機(jī)交互功能,且不同處理器之間接口的靈活性較差,可重構(gòu)性低。本文通過(guò)分析課題的實(shí)際需求,提出了一種硬件和軟件均可重構(gòu)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)方案。具有可重構(gòu)性,通用性和可擴(kuò)展性強(qiáng),各子系統(tǒng)可以獨(dú)立和協(xié)同工作的特點(diǎn)。創(chuàng)新之處體現(xiàn)在硬件上的分離設(shè)計(jì)與不同子系統(tǒng)之間可選擇和可重構(gòu)的通信方式的結(jié)合。該方案基于ARM+FPGA+DSP架構(gòu),利用FPGA的靈活性和動(dòng)態(tài)可重構(gòu)特征實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的可重構(gòu)和對(duì)信號(hào)接收與發(fā)射模塊的控制�；贒SP在數(shù)字信號(hào)處理方面的顯著優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)整個(gè)平臺(tái)的算法開(kāi)發(fā)和復(fù)雜信號(hào)處理。利用ARM擴(kuò)展豐富存儲(chǔ)空間和外圍接口及其嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)資源控制和進(jìn)程管理。本文的創(chuàng)新之處在于DSP和ARM之間靈活的通訊方式。一是利用DSP的HPI接口實(shí)現(xiàn),二是利用FPGA內(nèi)部可重構(gòu)的雙口RAM來(lái)實(shí)現(xiàn),摒棄傳統(tǒng)利用雙口RAM專用芯片的方式,提高平臺(tái)可重構(gòu)性。另一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是硬件的模塊化分離設(shè)計(jì)。硬件上采用射頻子板和主板分開(kāi)的設(shè)計(jì)方案。子板用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收和預(yù)處理。主板則用于完成信號(hào)處理,算法開(kāi)發(fā)以及對(duì)平臺(tái)資源管理和進(jìn)程控制。主板基于DSP、FPGA和ARM三個(gè)核心芯片來(lái)擴(kuò)展三個(gè)子模塊。三者既可以獨(dú)立工作也可以聯(lián)合工作。本文的按照模塊化的設(shè)計(jì)思想,完成了各個(gè)子模塊的硬件設(shè)計(jì),包括芯片的選擇,外圍電路設(shè)計(jì),不同模塊間通訊接口的設(shè)計(jì)。并基于實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)完成整個(gè)平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì),硬件和軟件調(diào)試。最后借助一些例程對(duì)平臺(tái)各個(gè)子模塊的功能以及不同模塊間協(xié)調(diào)工作等進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明整個(gè)平臺(tái)運(yùn)行良好。
【關(guān)鍵詞】：軟件無(wú)線電 可重構(gòu) DSP ARM FPGA
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 1.4 文章整體架構(gòu)13-14
• 第二章 軟件無(wú)線電技術(shù)相關(guān)理論14-26
• 2.1 軟件無(wú)線電定義14
• 2.2 采樣定理14-17
• 2.2.1 奈奎斯特采樣定理15
• 2.2.2 帶通信號(hào)采樣定理15-17
• 2.3 多速率信號(hào)處理理論17-21
• 2.3.1 整數(shù)倍抽取17-20
• 2.3.2 多級(jí)抽取20-21
• 2.4 數(shù)字下變頻和上變頻技術(shù)21-22
• 2.5 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)22-24
• 2.6 本章小結(jié)24-26
• 第三章 可重構(gòu)軟件無(wú)線電平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)26-58
• 3.1 總體設(shè)計(jì)方案26-31
• 3.1.1 方案分析26-29
• 3.1.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案29-31
• 3.2 可重構(gòu)性分析31-32
• 3.3 可重構(gòu)模塊設(shè)計(jì)32-37
• 3.3.1 核心芯片選型32-35
• 3.3.2 核心外圍電路設(shè)計(jì)35-37
• 3.4 運(yùn)算模塊設(shè)計(jì)37-42
• 3.4.1 數(shù)字信號(hào)處理器的選型37-39
• 3.4.2 核心外圍電路設(shè)計(jì)39-42
• 3.5 人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì)42-47
• 3.5.1 微處理器選型42-44
• 3.5.2 核心外圍電路設(shè)計(jì)44-47
• 3.6 A/D與D/A模塊設(shè)計(jì)47-51
• 3.6.1 核心芯片選型47-49
• 3.6.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)49-51
• 3.7 各模塊間通訊接口設(shè)計(jì)51-57
• 3.7.1 FPGA與ARM間通訊接口設(shè)計(jì)51-52
• 3.7.2 FPGA與DSP間通訊接口設(shè)計(jì)52-56
• 3.7.3 DSP與ARM間通訊接口設(shè)計(jì)56
• 3.7.4 射頻子板與主板間接口設(shè)計(jì)56-57
• 3.8 本章小結(jié)57-58
• 第四章 可重構(gòu)軟件無(wú)線電平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)58-70
• 4.1 軟件整體設(shè)計(jì)及流程58-60
• 4.2 各模塊軟件設(shè)計(jì)流程60-68
• 4.2.1 可重構(gòu)模塊軟件設(shè)計(jì)流程60-62
• 4.2.2 運(yùn)算模塊軟件設(shè)計(jì)流程62-65
• 4.2.3 人機(jī)交互模塊軟件設(shè)計(jì)流程65-68
• 4.3 本章小結(jié)68-70
• 第五章 可重構(gòu)軟件無(wú)線電平臺(tái)調(diào)試70-88
• 5.1 硬件調(diào)試70-71
• 5.2 軟件調(diào)試71
• 5.3 功能測(cè)試與分析71-85
• 5.3.1 射頻子板功能測(cè)試71-76
• 5.3.2 子板與主板通信功能測(cè)試76-77
• 5.3.3 運(yùn)算子系統(tǒng)功能測(cè)試77-79
• 5.3.4 人機(jī)交互子系統(tǒng)功能測(cè)試79-81
• 5.3.5 平臺(tái)綜合測(cè)試81-85
• 5.4 難點(diǎn)與解決方案85-86
• 5.5 本章小結(jié)86-88
• 結(jié)論88-90
• 全文總結(jié)88-89
• 進(jìn)一步研究展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果94-96
• 致謝96

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：可重構(gòu)軟件無(wú)線電平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：438590