基于FPGA的通用实时信号处理系统硬件设计与高速布线优化

本篇硕士学位论文深入探讨了基于FPGA的通用实时信号处理系统的硬件设计与实现。作者刘李明，专业背景为电路与系统，针对FPGA技术在数字系统集成中的快速发展，提出了一种创新设计思路。FPGA以其小型化、低功耗、高可靠性和灵活性，逐渐取代ASIC在信号处理系统中的地位，特别是在处理核心部分，FPGA结合内置DSP模块，展现出强大的并行处理能力，与传统DSP的信号处理性能接近。 论文的核心内容聚焦于一个多FPGA构建的通用实时信号处理平台，使用了四片XC3S1800A作为处理核心，配合DDR2 SDRAM进行高速数据存储。设计的关键在于采用了核心板、底板和应用板分离的系统架构，利用LVD（低电压差分信号）技术确保数据在高速传输中的稳定性。高速数字电路设计中，信号完整性是关键，作者遵循设计惯例，运用阻抗控制、PCB堆叠和布局布线等策略，成功完成了PCB设计和调试工作。 电源完整性问题作为系统设计中的重要考量，论文也对其进行了深入研究，提出了有效的解决方案。此外，论文详细阐述了LVD高速数据通道接口和DDR2存储器接口的设计，以及视频图像采集、USB、音频、LCD和LED矩阵模块显示等接口的逻辑验证。这些接口设计确保了系统的实用性，如实时性好、通用性强、可扩展和重构。 经过实际测试，该平台展现出优秀的性能，能适应当前高速、实时信号处理的需求，适用于广泛的实时信号处理领域。论文的研究成果为后续此类系统的设计提供了坚实基础，展示了FPGA在通用实时信号处理领域的巨大潜力和广阔前景。关键词包括FPGA、通用实时信号处理、高速数据传输、接口设计和系统实现。