红色飓风E45开发板实验手册与用户手册
红色飓风E45 FPGA开发板的实验手册与用户手册，很好的学习资料REDOSimple DevelopmentCYCLONE FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册目录前言实验指导手册使用说明:第一章使用介绍1概述2lSL122设计过程63建立工程设计输入5设计仿真6综7管脚分配148设计实现159程序下载.1610调试与在线逻辑分析仪的使用19第二章数字电路与数字系统实验第一部分基础实验实验一3/8译码器.25实验二十进制计数器实验36-实验三按键及拨仍开关实验实验四蜂鸣器“梁祝”乐曲演奏38实验五LLD流水灯实验.实验六数码管扫描显小-40-实验七字符型ICD显示实验43-第二部分中级实验实验八串口通信实验45实验九VGA输出八色彩条实验-49-实验十VGA显示乒乓球实验实验十一PS2显示LCD实验实验十二PS2显小串口实验56实验十三PS2鼠标显示LED实验实验十四分频器设计实验实验十五正弦函数发生器实验…实验十六AD转换实验68-第三部分高级实验实验十七IR滤波器实验|八USB输入输出实验∴…实验十九音频输入输出实验…∴84-北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际)REDOSimple DevelopmentCYCLONE FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册第四部分存储器实验实验二|双口RAM仿真实现85实验二十一SRAM读写实验…-86实验二十二 EEPROM读写实验-89-实验二十三 SDRAM读写实验第五部分软嵌入式系统操作讲解北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际REDOSimple DevelopmentCYCLONE FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册第一章使用介绍概述ISE是使用ⅩLLNX的FPGA的必备的设计工具,它可以完成FPGA开发的全部流程,包括设计输入、仿真、综合、布局布线、生成BIT文件、配置以及在线调试等,功能非常强大,对于大多数FPGA设计者米说,使用ISE就可以完成设计任务,取得满意的效果。这个实验手册针对的ⅠSE版木是12.2,ISD12.2增强了部分可重配置功能,逻辑综合平均速度提升了2倍,大型设计实施运行速度加快了1.3倍,同吋强化了嵌入式设计的方法。当然,用其他版本的ISE也能进行手册上的实验。北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际)REDOSimple DevelopmentCYCLONE FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册设计过程设计验证设计输入行为仿真综功能仿真设计实现「静态时序时序仿真配置下载在线调试图1.2.1ISE设计过程建立工程双击桌面上的 Xilinx ise12.2的快捷图标启动ISE集成开发环境。新建工程,如图1.3.1,1.3.2和1.33所示:北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际)REDOSimple DevelopmentCYCLONE FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册Enter a name locatios, and comment for the projectsmp日LI:V3FPGh1Worki:g Directory: D: V3FPGhTop-levelP比LLMlxg工nf图1.3.1Project SettinGspecify device and project propertie⊥ ow for thErice距CES瓶45Loperty Specification in Project Fiore notrdefault values olyAnalysis stV山L3三b1。 Message fi1tCancel图1.32北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际)REDOSimple DevelopmentCYCLONE FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册File edit y1E No single design modile4回5图1.3在新建工程时,需要注意一下几点(1)工程名,最好用英文不要有汉字,因为ISE下有些工具对于含有汉字的文件目录支持不是很好。(2)仿真工具 Modelsim-SE是第三方软件,需要另外安装。也可使用ISE自带的Isim。设计输入1.设计输入就是将一个概念设计转换为使件描述的过程。可以利川多种不同方式打开新建源代码智能向导,如图1.4.1所示:2.ISE支持多种新建文件类型,如图14.2所示:IP( coregen& Architecture Wizard)ISE软件中提供的各种IP。Schematic:原理图源代码。User document:用户文档。● Verilog Module: Verilog模块Verilog Test Fixture: erilog模块测试激励北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际)REDOSimple DevelopmentN∈ FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册● VHDL Module:VHDL模块VHDL Library:VHDL厍文件。VHDL Package:VHDL包文件。● Embedded Processor:嵌入式处理器文件等各种不同的类犁。seISE Project Navi gator (M63c)-D:v3FPGAex ample.xiseFile edit View Project Source PrTools indow LHelp百Ⅹview:图mp1 em entail M Si熊部145-3fge484新建源文件Lew SourceThe vie目 dd sourceFiles. yorAdd Copy of SourccommanManual Compile OrderTEnu anp工 mplement Top ModuleprOpRFile/Path Displ图1.4.1新建源代码方式selecrca type, file name and its lD目P地Verilog Modulverilog fes. F:FilMore lntHCancel北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际)REDOSimple DevelopmentCYCLONE FPGA Design Expert红色飓风E45实验手册图1.4.2工程所支持的文件格式3. Verilog或VHDL源代码输入模板ISE软件提供了很多源代码模板用使用者参考设计,如图1.4.3所示:I: 13FFile edit vien prL4□百XW队a:M3m,/ Notc: CLI muot bc dcfinc回amyl彐中□ Levice fEcr I,ss begi白uk3Lnu1u拜PER-D/2sRu⊥,LBE tTon-50% Duty C由-□卫1ays9|2n中 c synthesize-XsT由2 Implant3ai8DesLanguage Tenlates EError且Br0rs四【x出1AC的11s取:图14.3源代码模板4.源代码语法检查。源代码设计完成后,在进行其他操作以前需要先对设计源代码进行语法检查,保证没有语法错误。双 Synthesize -XST下的 Check Syntax,即进行语法检查,如图1.44所示:北京威视锐科技有限公司Web(中国)(国际)
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利用Hilbert变换提取信号瞬时特征的算法实现
研究了在工程中如何通过算法来实现利用 Hilbert 变换提取信号的瞬时特征。深入地分析了如何利用数值微分法提高提取瞬时频率特征的精度。最后,给出了一种可行的算法,并通过实验验证了这种方法可以在工程中有效地提取信号的瞬时频率特征。84微机发展第13卷①H(x)=y;H(x)=y;(i=0,1,…n)(j=0,1(11)②在每个小区间/x1,x1+17i=0,1,…,n-1)上由相关定理知:当划分的小区间的长度趋于零时H(x)是三次多项式。s(x)及其一至三阶导数分别一致收敛到f(x)及其一至可以写出分段三次 Hermite插值函数的分段表达式:三阶导数。所以用三次样条插值函数去近似表达用离散值(x)=(1+2x-x过+)2v;+表示的原函数,具有较高的可靠性。3)两种插值的比较挨尔米特 Hermite插值较三次样I-i,1+2条插值具有较好的稳定性与收敛性,但它只能休让各段曲线在连接点上的连续性,而不能保证整条曲线在这些点上y+1Ditl的光滑性。而有时不仅要求曲线连续,而且要求曲线的曲X/(i=0,18)率也连续即要求分段插值函数具有连续的一阶导数,埃H(x)的导数为尔米特 Hermite插值此时就不能满足上述要求6次样条插值较埃尔米特 Hermite插值具有较好的H(x光滑程度,用三次样条插值函数求数值导数比用埃尔米特+2(x-x2(xHermite插值可靠性大,但计算比较复杂,二者的区别见图h2yV+17, h(i-0,12)三次样条插值。已知函数y=f(x)在区间/a,b上的n+1个节点上的值y=f(x;)(i=0,1,…m),求插值函数s(x),使(i=0,1图4 Hermite插值与三次样条插值的比较图2在每个小区间x,x+1(=0.1.…n-1)上利用埃尔米特 Hermite插值得到的2FSK信号的瞬时s(x是三次多项式,记为s(x频率见图5,利用二次样条插值得到的该信号的瞬时频率③3(x)在la,b/上二阶连续可徵。见图6。数s(x)称为f(x)的三次样条插值函数可以利用节点处的二阶导数值为参数,也可以利用节点处的导数值为参数求三次样条插值涵数的表达式。若利用节点处的一阶导数值为参数,求得的三次样条插值函数的表达式为(x)=M-1x-x-)36 h6 hMihi5 DEMeN5a亩pai66hx∈[x;,x+17,b-x+1-x,S"(x)=M图5由 Hermite插值提取图6由三次样条插值提取(j=0,1的2FSK信号的瞬时频率的2FSK信号的瞬时频率对s(x)进行求导,利用S(x)在节点处一阶导数连从图5、图6可以看出利用三次样条插值得到的瞬时续的性质结合边界条件求解出参数M,把求得的参数代频率可以准确反映出信号具有的的摒时频率特征而利用入公式(10),即得三次样条插值函数的s(x)分段表示式。埃尔米特 Hermite插值得到的瞬时频率与信号具有的瞬s;(x)的导数为时频率特征不符。这是因为利用数值微分法求瞬时频率插值以后喫进行求导。三次样条插值函数具有连续的二阶M2 hiM; 2 hj导数,因而具有较好的光滑程度,符合求导条件,所以可以J+1-h(M2+1-M/)准确求出信号的瞬时频率;而埃尔米特 Hernite插值.不够光滑,虽能保证插值多项式收敛于原函数,但不能保证插x Elx,x;+1 h,=xi+I-x, S(xj )=M;值多顷式的导数收敛于原函数的导数,所以求得的值与信o1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net第6期刘慧婷等:利用 Hilbert变提取信号瞵时特征的算法实现号实际的瞬时频率值不符。实验结果和理论分析结果是(1) Hilbert变换只能近似应用于窄带信号,即形如纹的(t)=a(1)cosu+6(1)),其中>>B(B为信号带2.3.3结论宽)的信号。但实际应用中,存在许多非窄带信号, Hilbcrt利用数值微分法求瞬时频率ω(t)的步骤可以归纳变换对这些信号无能为力为:首先通过三次样条插值得到分段多项式p(1),(2)对于任意给定时刻,通过 Hilbert变换运算后的结pp(抄);然后分别对分段多项式p(t),Pp()关于变量t果只能存在一个频率值,即只能处理任何时刻为单一频率进行求导,得到pd(,ppd(t);最后求出每一时刻t所对的信号。这显然不合理,因为在实东中同一信号会含有多应的导数值,即求得t(t,u(t)。再把求得的值代入公种频率成分式(6)就完成了提取瞬时频率ω(1)的过程。求解结果见(3)对信号进行 Hilbert变换时,信号的两端会出现严图7重的端点效应。提取某些信号瞬时特征所得的瞬时频率在局部出现了负数,端点效应是造成负频率的一个原因而端点效应可以通过利用特征波对原有数据序列进行延拓的方法来解决,具体解决办法将在今后讨论。尽管目前出现了EMD担论4,其目的是将不满足Hibt变换的信号进行分解得到若干个IMF( intrinsic mode function),然后进行 Hilbert运算,达到提取信号瞬时特征的目的。该理论开辟了信号处理的新空间。但它还不够成熟还需喫进一步的完善和研究图7利用数值微分法提取信号的瞬时频率特征参考文献从图7可以看出,以三次烊条指值进行的数值微分可[]黄长蓉. Hilbert变换及其应用[J].成都气象学院学报以准确岀提取岀信号的瞬时频率特征。199,14(3):273-276.[2]杨小牛,楼A义,徐建良.软件无线电原理与应用[M].北3结束语京:电子工业出版社,2001在工程中, Hilbert变换使得我们对短信号和复杂信号[3]丁丽妤.数值计算方法[M].北京:北京理工大学出版社,的摒时特征的提取成为可能特别是对瞬时频率特征提1997取,在工程中具有十公重要的意义。文中讨论的利用三次[4] Huang N e. The empirical mode decomposition and the hilbert样条插值进行数值徵分以提取瞬时特征的方法是可行的,spectrum for nonlinear and nor stationary time series anal ysis但还存在着如下问题。[].Proc.R.soc.Lond.A,1998,454:903-995(上接第81页)218994。例22(x)=(1-2siny=223101075一般的(A算法计算了120代,求到的最大值为454176.219。154370083改进的α算法计算了34代,求到的最大值为1048575.875。改进后的αA算法收敛速度(指迭代次数)比一般GA算法几乎快了一个数量级,精度也提高了不少,特别是例2的最大值提高一倍多,速度提高这么快是未曾料到的y=74958参考文献+4X Axl Thla[1]陈国良.遗传算法及其应用[M]·北京:人民邮电出版社,图2函数2的图像1996一般GA算法计算了20代,求到的最大值为[2]袁亚湘,孙文瑜.最优化理沦与方法[M]北京:科学出版社,19991.218983[3]张铃,张钹·遗传算法杋理的硏究[J]·软件学报,改进(A算法计算了5代,求到的最大值为2000,11(7):945952o1994-2010ChinaacAdemicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
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