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本论文主要研究内容是以IP(Intellectual Property)软核为技术基础,以EDA(Electronic Design Automatic,电子设计自动化)工具为技术手段,融合现代通信系统中的信号处理技术,在FPGA芯片上实现一个SOPC(System On Programmable Chip,可编程片上系统)系统。本系统是一个以线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号作为编码波形的通信系统的接收终端。
论文首先介绍了LFM信号的应用背景和SOC技术的历史、现状、前景以及几种SOPC技术发展方向。与普通的集成电路相比,SOPC系统不再是一种功能单一的单元电路,而是将信号采集、处理和输入输出等完整的系统功能集成在单个或者少数几个芯片上实现完整系统功能的技术方案。它是一种将处理器,存储器,IO口以及其他系统需要的功能模块集成到一个可编程芯片上实现的片上系统。Nios II就是专门为SOPC设计的一种第二代CPU软核。Nios II以IP核的形式提供给嵌入式设计者。
本系统以Nios II软核为基带处理器,具有信号采集,直接零中频处理,复相关等功能。本论文对项目的背景做了介绍,论述了LFM信号作为编码波形的编解码技术和原理,并结合接收终端的设计实例,详细介绍了采用的几种现代通信信号处理技术及其在FPGA上的设计思路,最后介绍如何利用Nios II软核处理器作为核心来设计SOPC系统的思路和实现细节。实验结果表明,Nios II软核处理器的可配置特性给嵌入式系统设计带来了更大的灵活性,提供了一种全新的思路。