基于Q-Coder算术编码器的IP核设计与仿真
基才FPGA的DDSIP核设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｆＤＤＳ Ｉ ｃ ｒ ｓ ｄ ｏ ＦＰＧＡ ｓｌ Ｏ ￣ Ｐ ｏ ｅ ｂａ ｅ ｎ
Ｓ ｉｎｐｎ ＨＩＪａ — ｉｇ
（ பைடு நூலகம் ｃｔ ｎｌ ｎ ｅｈ ｉ ｌ ｆ ， ｏ ５ ７ ０ Ｃ ｉ ） 哟 ｏａｏ ａ ａｄ Ｔｃｎｃ ｆ ｉ ａ ｅ Ｂ ＇ ５ １０ ， ｈｎ ｉ ｅ ａ
ｇ ｎ ｒ ｔｒ Ｍｏ ｔ ｆ ｈ ｎ ｔ ｎ ｒ ｏ ｌ ｔｄ ｉ ｅＦ ＧＡ， ｓｎ ＯＰ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｉｎ ｈ ｒ ｗａｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｌ ｔ ｒ ｅ ｅ ａｏ ． ｓ ｏ ｅ ｆ ｃ ｉ ｓａ ｅ ｃ ｍｐ ｅｅ ｎ ｔ Ｐ ｔ ｕ ｏ ｈ ｕ ｉ ｇ Ｓ Ｃ ｔ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ｄ ｓ ａ ｄ ｒ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ａｆ ｍ ｅ ｏ ｇ ｐ ｏ
摘要 ：以 Ａ ｅａ 司的 Ｑ ａｔｓＩ ７２作为开发工具 。 究 了基 于 Ｆ Ｇ ｈｒ公 ｕ ｒ Ｉ ． ｕ 研 Ｐ Ａ的 Ｄ ＳＩ 设计 ． Ｄ Ｐ核 并给 出基 于 Ｓｇ ａ Ｔ ｐＩ ｉ ｌ ａ Ｉ ｎ
嵌 入 式 逻 辑 分 析 仪 的仿 真 测试 结 果 。 将 设 计 的 Ｄ ＳＩ Ｄ Ｐ核 封 装 成 为 Ｓ Ｐ ｕｌｅ Ｏ Ｃ Ｂ ｉ ｒ自定 义 的 组 件 。 结合 ３ ｄ ２位 嵌 入 式
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｔ ｏ ｆｄ ｖ ｌｐ ｎ Ｓ Ｉ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｅｏ ｉｇ ＤＤ Ｐ ｃ ｒ ａ ｅ ｎ Ｆ ＧＡ ｓｓｕ ｉｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒｍａ ｉ ｇ ｕ ｅ ｏ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｏ ｌ ｉ ｔ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｋ ｎ ｓ ｆｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｏｓ ｔ
基于有限域构造的QC LDPC码编码器设计
０ 引 言
低 密 度 奇 偶 校 验 （ｏ ｅ ｓ ｙｐｒ ｙｃ ｅｋ Ｌ Ｐ ） １ｗ ｄｎ ｉ ａｉ ｈ ｃ ， Ｄ Ｃ 码 ｔ ｔ 是 一 种 线 性 分 组 纠 错 码 ［ ， 的 奇 偶 校 验 矩 阵 由稀 疏 矩 阵 １它 ］ 构成 ， 使得 Ｌ Ｐ 这 Ｄ Ｃ码 存 在 高 效 的 译 码 算 法 ， 码 复 杂 度 和 译 码长呈线性关 系 ， 服 了分 组码 在码 长较 长 时所 面临 的 巨 克 大 译 码 复杂 度 问 题 。与 基 于 ＭＡＰ译 码 算 法 的 ｔｒｏ码 相 ｕｂ 比 ， 于 和 积译 码 算 法 的 Ｌ Ｐ 基 Ｄ Ｃ码 的译 码 复 杂 度 大 大 降 低 ， 从而使得 Ｌ Ｐ Ｄ Ｃ长 码 在 实 际 应 用 中 成 为 可 能 。 然 而 ， 编 其 码 复 杂 度 却 成 为 制 约 其 实 用 化 的瓶 颈 。 Ｌ Ｃ码 的 编 码 复 杂 度 与 校 验 矩 阵 Ｈ 的 结 构 密 切 相 ＤＰ 关 ， 年 来 涌 现 出 大 量 的 关 于 构 造 Ｈ 的 方 法 ， 体 可 以 分 近 大 为 两 大 类 ：１ （ ）基 于 计 算 机 搜 寻 的 随 机 构 造 法 口 ］ 该 方 法 。 按 照 特 定 的 设 计 准 则 和 Ｔａ ｎｒ图 结 构 ， 围 长 、 分 布 和 ｎｅ 如 度 停 止 集 等 特 性 搜 寻 满 足 要 求 的 校 验 矩 阵 Ｈ ；２ （ ）基 于 代 数 和 几 何 工 具 的结 构 化 方 法 。 该 方 法 利 用 有 限 几 何 和 组 合 数 学 等 ， 造 具 有 循 环 或 准 循 环 结 构 的 Ｌ Ｃ码 。 一 般 构 ＤＰ 而言 ， 机构造 的 Ｌ Ｐ 随 Ｄ Ｃ长 码 比 等 长 的 结 构 化 Ｌ Ｐ 码 性 ＤＣ 能 更 好 ， 而 也 正 因 为 其 校 验 矩 阵 的 随机 性 ， 得 人 们 难 以 然 使
一种正余弦编码器高精度信号处理系统的设计与仿真
路相 位 相 差 90°的正余弦信号。当编码器正方向旋转 式 ，B 输出信号相位滞后A 信 号 90°;反 之 ，当编码器 反方向旋转时，A 输出信号相位滞后B 信 号 90°。编 懸 正 向 歷 时 输 出 信 号 波 形 ，如 图 1 所 示 。
基金项目：安 徽 省 科 技攻关计划（1501021062)
低 电 平 的 不 同 ，形 成 两 位 变 化 的 格 雷 码 信 息 。在进行粗
D 位 置 计 数 之 前 ，需 要 先 对 脉 冲 信 号 进 行 双 触 发 器 滤
波处理。 当编 码 器 正 转 时 ，两 位 格 雷 码 信 号 变 化 规 律 为 10、
越精细化，较硬件方法更容易实现。文中采用了 Analog
Devices公 司 的 ADSP-CM4 0 8 混 合 信 号 控 制 处 理 器 ，它 是为电动机控制以及其他嵌入式控制应用而专门设计的 一款处理器芯片，继 而 采 用 了 基 于 CORDIC算法的 电子学细分方法对编码器信号进行高分辨率细分 处 理 ，使得编码器信号精度大大提髙。 1 增量式旋转编码器信号处理原理
随着数控系统以及现代工业控制系统的精度要求越 来 越 高 ，需要更高分辨率和精度的编码器。但是仅仅依靠 硬件性能的提升还无法满足市场对电动机的位置和速度 等信号的高精度要求，因 此 ，还需要进一步对编码器输出 正 余 弦 信 号 进 行 电 子 学 细 分 ，以 提 升 编 码 器 信 号 的 精 度 。 常 用 的 电 子 学 细 分 方 法 有 反 正 切 直 接 求 取 法 、CORDIC 算 法 、查 表 法 、麦克劳林级数法、闭环跟踪法、信号注入法 等 [2]。 由 于 电 子 信 息 技 术 的 快 速 发 展 ，芯 片 的 功 能 越 来 越 完 善 ，集成度也越 来 越 高 ，因此信号处理转换精度也越来
光电编码器测速算法的IP核设计
在 高精度伺 服控 制系 统 中 ，测速 系统 的精度是 系统 精 度 得 以保 证 的关 键 ，尤 其 系 统 运 行 在低 速
时 ，这一 点显得 尤为重 要 。 目前 ，测速 可 以采 用测
Ｖ０ ． ｌ Ｎｏ ３ １ ３ ． Ｓｐ ２０ ｅ． ０ ８
光 电编码器测速算 法的 Ｉ Ｐ核设计
李拥 军 ，杨文淑
（． １中国科学院 光 电技术研究所 ．成都 ６ ０ ０ ；２ 中国科学 院 １２ ９ ． 研究生院 ，北京 １０ ３） ０ ０ ９
摘
要 ： 在 高精 度 伺 服 控 制 系统 中 ，光 电编码 器测 量 位 置和 速 度 信 息 的精 度 直 接 影 响 系统 的跟 踪 精 度 。基 于增 量 式
Ｌ ｏ ｇ ｎ ， Ａ ｅ ｓｕ Ｉ ｎ ｊ ‘ Ｙ ＮＧ Ｗｌ ｈ 。 Ｙ ｕ ｎ
（ ．ｍｔｕｅ ｆ ｐｉ ｎ Ｅｅｔ ｎｃ ｈｎｓ Ａ ａ ｅ ｙｏ ｃｅｃｓ Ｃ ｅｇ ｕ６ ０ ０ ； １ｈ ｉ ｔｏ Ｏ ｔ ｓ ｄ ｌ ｒ ｉ ｏ ｉｅｅ ｃ ｄｍ ｉｎｅ， ｈ ｎｄ １２ ９ ｔ ｃａ ｃ ｏ ｓｆＣ ｆＳ ２ Ｇ ａ ｕ ｔ Ｓ ｈｏ ｈ ｈｎ ｓ ｃｄ ｍ Ｓ ｉ ｃｓ Ｂ ｉｎ ０ ３ ） ． ｒｄ ａｅ ｃ ｏ ｌｆｔ Ｃ ｉｅｅ ａ ｅ ｙｏ ｃ ｎ ｅ， ｅ ｉｇ１ ０ ９ ｏ ｅ Ａ ｆ ｅ ｊ ０
维普资讯
第３ 卷第３ ｌ 期
２ ０ 年９ ０ ８ 月
长春理工大学学报ｌ 自然科学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎｃ ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｃ ｎｅ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｎａ ｒｌ ｃｅｃ ｄ ｉｎ ｏｒａ０ Ｃ ａｇｈｎＵｎｖ ｓｙｏ Ｓｉ ｃ ｄＴ ｃｎ ｌｇ （ ｔ ａＳ ｉ ｅ ｉｏ ｅ ｔ ｅ ａ ｕ ｎ Ｅｔ ｌ
基于SOPC的POCSAG码编码器的设计与实现的开题报告
基于SOPC的POCSAG码编码器的设计与实现的开题报告一、研究背景及意义POCSAG码编码器是一种通信编码器，可以将数字信息编码成POCSAG编码格式进行传输，是实现数字通信的基础设施之一。
众所周知，在传输数字信息时，数字信号在传输过程中易受到干扰和损耗，采用编码技术可以提高数字信号的传输质量，保证数字信息的可靠性。
因此，POCSAG码编码器应用广泛，包括无线电呼叫、传真机、电子邮件等领域。
随着数字技术的不断发展，现在大部分POCSAG码编码器都基于SOPC（System on a Programmable Chip）实现。
SOPC将数字电路和计算机组成一个完整的系统，具有可重构性、灵活性、可扩展性强等优点，成为数字电路设计的热门技术之一。
因此，基于SOPC的POCSAG码编码器的设计与实现具有重要的实际意义和研究价值。
二、研究内容本文的研究内容主要包括以下部分：1. POCSAG编码的原理和实现过程。
POCSAG编码使用二进制方式进行编码，将数字信息转化为二进制码，然后加入同步码、地址码等控制字段组成POCSAG码。
本文将介绍POCSAG编码的原理和实现过程，以及各个控制字段的含义和作用。
2. SOPC的原理和应用。
SOPC是一种基于FPGA的数字电路设计方法，将计算机硬件和软件组成一个完整的系统。
本文将介绍SOPC的原理，以及FPGA的基本功能和结构，将其与传统的数字电路设计方法进行比较，以便更好地理解SOPC的优势和应用。
3. 基于SOPC的POCSAG码编码器设计。
本文将设计一个基于SOPC的POCSAG码编码器系统，包括硬件和软件两部分。
硬件部分将使用FPGA进行设计，并通过外设控制器实现数据输入输出。
软件部分将使用VHDL语言编写，实现POCSAG编码算法的硬件描述，控制硬件部分实现POCSAG编码过程。
4. POCSAG码编码器的性能测试。
为了验证系统的正确性和性能，本文将进行实验测试，测试结果包括编码效率、误码率和通信距离等指标。
IP核——精选推荐
1.IP核的应用4.2.3 Xilinx IP Core的使用1. Xilinx IP core基本操作IP Core就是预先设计好、经过严格测试和优化过的电路功能模块，如乘法器、FIR滤波器、PCI接口等，并且一般采用参数可配置的结构，方便用户根据实际情况来调用这些模块。
随着FPGA规模的增加，使用IP core完成设计成为发展趋势。
IP Core生成器（Core Generator）是Xilinx FPGA设计中的一个重要设计工具，提供了大量成熟的、高效的IP Core为用户所用，涵盖了汽车工业、基本单元、通信和网络、数字信号处理、FPGA特点和设计、数学函数、记忆和存储单元、标准总线接口等8大类，从简单的基本设计模块到复杂的处理器一应俱全。
配合Xilinx网站的IP中心使用，能够大幅度减轻设计人员的工作量，提高设计可靠性。
Core Generator最重要的配置文件的后缀是.xco，既可以是输出文件又可以是输入文件，包含了当前工程的属性和IP Core的参数信息。
启动Core Generato有两种方法，一种是在ISE中新建IP类型的源文件，另一种是双击运行[开始] [程序] [Xilinx ISE 9.1i] [Accessories] [Core Generator]。
限于篇幅，本节只以调用加法器IP Core为例来介绍第一种方法。
在工程管理区单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择New Source，选中IP类型，在File Name 文本框中输入adder（注意：该名字不能出现英文的大写字母），然后点击Next按键，进入IP Core目录分类页面，如图4-13所示。
图4-13 IP Core目录分类页面下面以加法器模块为例介绍详细操作。
首先选中“Math Funcation Adder & Subtracter Adder Subtracter v7.0”，点击“Next”进入下一页，选择“Finish”完成配置。
基于FPGA的仿真系统数据采集控制器IP核设计
基于FPGA的仿真系统数据采集控制器IP核设计现代模拟仿真技术[1]广泛应用在系统设计、系统分析以及教育训练中。
在模拟过程中，存在大量向前端模拟装置或仿真模块发送指令数据，以及从模拟工作设备上读取状态参量的情况。
在对大型工业设备和系统进行模拟仿真时，数据采集控制的复杂程度愈加恶劣[2]。
通过改进数据采集控制器的结构，提高数据采集控制器的自动化和集成化程度，可以有效地提高大型模拟仿真设备数据采集和控制的效率。
FPGA 及SoPC 技术的发展为此提供了新的解决方案。
IP 核(IP Core)是具有特定电路功能的硬件描述语言程序，可较方便地进行修改和定制，以提高设计效率[3]。
本文研究了基于FPGA 的数据采集控制器IP 核的设计方案和实现方法，该IP 核既可以应用在独立IC 芯片上，还可作为合成系统的子模块直接调用，实现IP 核的复用。
1 系统结构数据采集控制器主要分为发送机制和接收机制两部分。
在传统的模拟仿真系统[4]中，发送机制负责将模拟仿真系统主机控制程序模拟运算的数据传给事先定义的变量，通过专用接口卡将其放在绝对内存地址单元中，再借助智能双端口的工控机将数据发至前端，以驱动前端设备(如仪表、显示灯等)进行显示，或使前端设备(如开关、阀门、步进电机等)进行动作；接收机制与之相反，即实时地将从前端工控机采集的模拟设备的动作量和状态量(包括模拟实际情况的温度量、压力量等)读到计算机内存地址单元中，并通过专写程序把这些变量值转换成主控程序所需要的数据。
前端设备种类繁多，因此实际中需有针对性地进行设计，以实现工控机对前端设备的控制。
此外，工控机与主机之间还必须通过专用接口进行通信，。
编码仿真实验报告(3篇)
第1篇实验名称：基于仿真平台的编码算法性能评估实验日期：2023年4月10日实验地点：计算机实验室实验目的：1. 了解编码算法的基本原理和应用场景。
2. 通过仿真实验，评估不同编码算法的性能。
3. 分析编码算法在实际应用中的优缺点。
实验环境：1. 操作系统：Windows 102. 编译器：Visual Studio 20193. 仿真平台：MATLAB 2020a4. 编码算法：Huffman编码、算术编码、游程编码实验内容：1. 编写Huffman编码算法，实现字符序列的编码和解码。
2. 编写算术编码算法，实现字符序列的编码和解码。
3. 编写游程编码算法，实现字符序列的编码和解码。
4. 在仿真平台上，分别对三种编码算法进行性能评估。
实验步骤：1. 设计Huffman编码算法，包括构建哈夫曼树、编码和解码过程。
2. 设计算术编码算法，包括编码和解码过程。
3. 设计游程编码算法，包括编码和解码过程。
4. 编写仿真实验代码，对三种编码算法进行性能评估。
5. 分析实验结果，总结不同编码算法的优缺点。
实验结果及分析：一、Huffman编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。
- 根据频率构建哈夫曼树，叶子节点代表字符，分支代表编码。
- 根据哈夫曼树生成编码，频率越高的字符编码越短。
2. 解码过程：- 根据编码，从哈夫曼树的根节点开始，沿着编码序列遍历树。
- 当遍历到叶子节点时，输出对应的字符。
3. 性能评估：- 编码长度：Huffman编码的平均编码长度最短，编码效率较高。
- 编码时间：Huffman编码算法的编码时间较长，尤其是在构建哈夫曼树的过程中。
二、算术编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。
- 根据频率，将字符序列映射到0到1之间的实数。
- 根据映射结果，将实数序列编码为二进制序列。
2. 解码过程：- 对编码的二进制序列进行解码，得到实数序列。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于Q-Coder算术编码器的IP核设计与仿真
1 概述
JPEG2000[1,2]是新的静止由于软件实现JPEG2000 的时间开销比较大，因此，JPEG2000 编码系统很难应用于实际系统中;硬件解决方案由于处理速度
大大提高，因而用硬件实现JPEG2000 具有广泛的市场前景。
但是，JPEG2000 算法复杂，完全用硬件实现比较困难;然而使用硬件实现JPEG2000 中的某些模块，相对而言就比较容易实现，同时也能大大提高编码效率。
2 Q-Coder 算术编码器原理
Q-coder 算术编码是一种特殊的高效自适应二进制算术编码器。
其输入
是成对待编码数据D(DATA)以及上下文CX(CONTEXT)，数据D 和上下文CX
是由比特平台(bit plane)[1]产生的;输出则是压缩数据CD(COMPRESSED DATA)。
在JPEG2000 中，上下文指D 周围8 个相邻比特的状态，这些状态被特定的规
则划分为19 类，称为19 种上下文。
每种上下文都包含两部分内容，一部分选
择了对数据D 编码时使用的概率估计值对应的索引，另一部分决定了当前大概
率符号所代表的符号，这两部分内容将在编码后被更新。
2.1 区间的递归划分
概率区间的递归划分是二进制算术编码的基础。
每执行一次二元判定，
当前概率区间就被划分成为两个子区间，并在必要的时候修改输出码流，使之
指向该符号所在的概率子区间的下界。
在区间划分时，小概率符号的子区间和大概率符号的子区间这样排序：
通常取靠近0 的区间作为MPS 的子区间，因此，若编码的是MPS，则应向输
出码流中加入LPS 子区间的长度。
这种约定要求把编码的符号区别为LPS 或。