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基于FPGA的磁通门信号处理

黄剑雄  
【摘要】:近年来随着数字化进程的加速,我们的社会逐步进入了数字化时代。随着数字信号处理技术和现场可编程门阵列(FPGA)的发展,采用FPGA器件来设计硬件系统可以将原来的电路板级产品集成为芯片级产品,从而降低了功耗,同时还可以很方便的对设计进行在线修改。本文针对磁通门信号采集与处理的具体特点,对基于FPGA的磁通门数字信号处理系统进行了研究与设计。传统的磁通门输出信号常采用模拟电路来进行处理,因为模拟电路的温度性能较差,并且改善其温度性能需要花费较高的成本,而数字信号处理系统有较好的温度性能,且应用数字处理系统来处理磁通门信号的研究还不多,因此本文主要目的是设计磁通门信号的数字处理系统,来改善传统的磁通门信号处理的模拟电路的温度性能。 本文论述了磁通门信号数字处理系统的工作原理与设计过程,仿真验证了适合该系统的设计方案。根据一般数字信号处理系统结构,本论文中研究的系统可分成片外A/D转换电路和片内系统两大部分。在片内系统设计中采用FPGA芯片作为系统的载体,并着重对系统级芯片内部模块化设计进行了论述。在设计中采取了按功能分割各个模块,并分别设计系统的各个模块的方法。 在FPGA片内的磁通门数字信号处理系统设计中,以信号的走向为主要设计思路,分别设计了A/D控制模块、整流模块、FIFO模块、数据处理模块、显示模块,后对各独立模块构成的整体系统进行了论述,最后得到了一个输出值与理论值进行比较。在整个系统的设计中借助ISE仿真工具,采用自顶向下的设计方案,先进行系统建模再运用VHDL语言来进行各模块的硬件描述。在所有模块源代码编写完毕以后,通过编写测试激励文件对各独立模块及系统的总体进行功能仿真,并对仿真结果进行了分析。


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