基于FPGA的多芯片实时信号处理系统设计与实现

"本文是北京工业大学硕士研究生刘李明的学位论文，主要研究基于FPGA的通用实时信号处理系统的硬件设计与实现。论文探讨了FPGA在信号处理系统中的广泛应用，尤其是在解决系统小型化、低功耗和高可靠性方面的作用。FPGA与DSP相比，具有更强的可重构性，且现代FPGA往往集成了DSP模块，使得其在信号处理能力上与DSP相差无几。因此，FPGA成为了构建通用信号处理系统的核心。 论文共分为六章，第一章介绍了FPGA在信号处理系统中的重要性和研究背景，特别是多FPGA架构对于实现高性能、高通用性和可扩展性的系统的重要性。第二章详细讨论了通用实时信号处理系统的方案设计，包括基本概念、多种实现结构的比较以及合理FPGA芯片的选择，以确保数据的实时传输和系统的通用实时性。 第三章主要关注系统接口设计，涵盖了内部模块间、模块内部及系统扩展接口的规划。第四章则阐述了电源解决方案，面对复杂的系统设计，通过软件仿真与实际调试相结合，找到了电源部分的有效解决方案。 第五章深入探讨了高速数字设计中的信号完整性问题，如传输线、阻抗、反射和串扰等，并介绍了信号完整性的仿真工具，同时展示了本系统设计中的信号完整性因素和仿真结果。第六章分为两部分，第一部分验证了系统中的LVDS高速通道和DDR2 SDRAM，第二部分则涉及了应用板接口设计与逻辑验证，包括视频图像采集、USB、音频、LCD和LED矩阵模块等接口。 综上，该通用实时信号处理系统具有良好的实时性、高度的通用性和可扩展性，适用于各种实时信号处理需求，为后续的通用实时信号处理系统的研究和设计提供了坚实的实践基础。关键词包括FPGA、采集卡、PCI。"