Ngày nay điện tử kỹ thuật số được sử dụng ngày càng rộng rãi so với các thiết bị điện tử tương tự. Nhiều ứng dụng trước đó được thực hiện mạch tương tự thì hiện nay phù hợp hơn đã được thay thế bằng công nghệ kỹ thuật số. Một lĩnh vực phát triển nhanh chóng là liên lạc vô tuyến, nơi mà thông tin được gửi như sóng radio.Điều này đòi hỏi một dạng sóng sin được tạo ra có thể mang thông tin. Sin này là tương đối đơn giản để tạo ra trong thiết bị điện tử tương tự và khá phức tạp để tính toán cho mạch kỹ thuật số. Các phương pháp tương tự có hai nhược điểm: đó là khó kiểm soát tần số chính xác và khó thao tác với tín hiệu tạo ra. Chúng ta có thể sử dụng một bộ vi xử lý để tính sin, nhưng trong luận văn này sẽ tập trung vào việc tìm hiểu và thực hiện trên ASIC (Application Specific Integrated Circuit, một phương pháp tùy biến phần cứng cho một nhu cầu cụ thể): đó là làm thế nào để tạo ra phần cứng tính sin. Công cụ chính của ASIC được sử dụng là FPGA Field Programmable Gate Array, cụ thể là trên kit DE2.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY TÌM HIỂU ỨNG DỤNG TỔNG HỢP TẦN SỐ TRONG FPGA GVHD: Ths VÕ KỲ CHÂU SVTH: MSSV: 40602371 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - Số: /BKĐT - - Khoa: Điện – Điện tử Bộ Môn: Điện tử NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: NGÀNH: MSSV: 40602371 ĐIỆN TỬ LỚP: DD06DV05 Đề tài: “TÌM HIỂU ỨNG DỤNG TỔNG HỢP TẦN SỐ TRONG FPGA" Nhiệm vụ (Yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): Ngày giao nhiệm vụ luận văn: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn Nội dung yêu cầu LVTN thông qua Bộ Môn Tp HCM, ngày … tháng… năm 2011 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ luận văn: NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - -Ngày … tháng … năm 2011 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho người hướng dẫn) HỌ VÀ TÊN: -MSSV: 40602371 NGÀNH: ĐIỆN TỬ Đề tài: “TÌM HIỂU ỨNG DỤNG TỔNG HỢP TẦN SỐ TRONG FPGA" Họ tên người hướng dẫn: ThS VÕ KỲ CHÂU Tổng quát thuyết minh: Số trang ……… Số chương ……… Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ……… Số tài liệu tham khảo ……… Phần mềm tính toán ……… Những ưu điểm LVTN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Những thiếu sót LVTN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không bảo vệ Câu hỏi sinh viên trả lời trước Hội Đồng a b c d e ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ĐÁNH GIÁ CHUNG (bằng chữ: GIỎI, KHÁ, TB)…………Điểm: … …………… Ký tên (ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - - -Ngày … tháng … năm 2011 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho người phản biện) HỌ VÀ TÊN: MSSV: 40602371 NGÀNH: ĐIỆN TỬ Đề tài: “TÌM HIỂU ỨNG DỤNG TỔNG HỢP TẦN SỐ TRONG FPGA" Họ tên người hướng dẫn: ThS VÕ KỲ CHÂU Tổng quát thuyết minh: Số trang ……… Số chương ……… Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ……… Số tài liệu tham khảo ……… Phần mềm tính toán ……… Những ưu điểm LVTN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Những thiếu sót LVTN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không bảo vệ Câu hỏi sinh viên trả lời trước Hội Đồng a b c d e ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ĐÁNH GIÁ CHUNG (bằng chữ: GIỎI, KHÁ, TB)…………Điểm: ………………… Ký tên (ghi rõ họ tên) Luận văn tốt nghiệp hoàn thành thành gần năm học tập rèn luyện tháng miệt mài nghiên cứu Trong suốt thời gian làm luận văn em học tập nhiều kiến thức bổ trợ thêm học giảng đường Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy VÕ KỲ CHÂU, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, người tận tình giảng dạy em suốt khóa học, giúp em có kiến thức bổ ích để phục vụ công tác sống Xin cảm ơn bạn chia em kiến thức để em có điều kiện hoàn thành luận văn Vốn kiến thức hạn chế, thời gian làm luận văn không nhiều nên nhiều thiếu sót hạn chế Em mong nhận nhiều bảo hướng dẫn thầy cô để luận văn em hoàn thiện x TÓM TẮT Ngày điện tử kỹ thuật số sử dụng ngày rộng rãi so với thiết bị điện tử tương tự Nhiều ứng dụng trước thực mạch tương tự phù hợp thay công nghệ kỹ thuật số Một lĩnh vực phát triển nhanh chóng liên lạc vô tuyến, nơi mà thông tin gửi sóng radio.Điều đòi hỏi dạng sóng sin tạo mang thông tin Sin tương đối đơn giản để tạo thiết bị điện tử tương tự phức tạp để tính toán cho mạch kỹ thuật số Các phương pháp tương tự có hai nhược điểm: khó kiểm soát tần số xác khó thao tác với tín hiệu tạo Chúng ta sử dụng vi xử lý để tính sin, luận văn tập trung vào việc tìm hiểu thực ASIC (Application Specific Integrated Circuit, phương pháp tùy biến phần cứng cho nhu cầu cụ thể): làm để tạo phần cứng tính sin Công cụ ASIC sử dụng FPGA - Field Programmable Gate Array, cụ thể kit DE2 x MỤC LỤC NỘI DUNG: DANH SÁCH CÁC BẢNG Chương 2: x Tài liệu tham khảo N GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Start==1 Chờ giá trị pha ngõ vào Đặt giá trị đầu cho x,y,z xử lí pha ngõ vào Thực giải thuật Cordic Tạo tín hiệu done = sơ đồ khối thực PSAC Cấu trúc RTL : SVTH: Lê Bảo Thông 58 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Hình 4.8 Cấu trúc RTL KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẰNG MODELSIM : SVTH: Lê Bảo Thông 59 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Hình mô kết ngõ SVTH: Lê Bảo Thông 60 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Vẽ lại kết matlab SVTH: Lê Bảo Thông 61 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Hình 4.9 Kết mô dạng sóng ngõ Như với pha đầu vào 0-360o khối PSAC đạt yêu cầu thiết kế 4.3.4 khối tích lũy pha khối tich lũy pha cộng 20 bit quay giá trị ngõ tăng vượt 220 -∆φ sơ đồ giải thuật Giải thuật: SVTH: Lê Bảo Thông 62 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến start Reset == 1 Z0 = Z0 = z0 + t0 z0< 231 - to ? Z0 = SVTH: Lê Bảo Thông 63 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Sơ đồ khối tích lũy pha : Cấu trúc RTL : SVTH: Lê Bảo Thông 64 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Kết mô phòng : SVTH: Lê Bảo Thông 65 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Mô giá trị ngõ tích lũy pha Dạng sóng ngõ tích lũy pha SVTH: Lê Bảo Thông 66 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến 4.3.5 Bộ DDFS : Tạo thành từ khối Cấu trúc RTL : Hình sdf Kết mô : SVTH: Lê Bảo Thông 67 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến SVTH: Lê Bảo Thông 68 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến PHẦN KẾT LUẬN SVTH: Lê Bảo Thông 69 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến Chương ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Để thực đề tài này, em tham khảo nhiều tài liệu lĩnh vực tổng hợp tần số trực tiếp Qua em rút cho thân nhiều kinh nghiệm quý muốn tìm hiểu vấn đề Đề tài cho em hội để hệ thống lại kiến thức học đồng thời tìm hiểu vấn đề quan trọng tổng hợp tần số trực tiếp lĩnh vực FPGA Suốt thời gian thực đề tài, em tìm hiểu nhiều vấn đề coi công nghệ tổng hợp tần số trực tiếp công cụ FPGA Đầu tiên nguyên tắc hoạt động, vấn đề tiếp cận công nghệ Nguyên lý hoạt động hệ thống tổng hợp tần số trực tiếp viết rõ chương luận văn Vấn đề thứ hai em tìm hiểu tiếp cận với công nghệ tổng hợp tần số trực tiếp nghiên cứu FPGA cấu trúc FPGA Và vấn đề quan trọng cuối mà em bỏ công sức nhiều để nghiên cứu thực DDFS FPGA Đề tài tiếp cận chưa sâu tìm hiểu cụ thể vấn đề Và phần thực DDFS em chưa thật hoàn chỉnh Đó hạn chế em thiếu thời gian kinh nghiệm kiến thức Mặc dù có gắng luận văn tránh khỏi số sai sót chưa thật hoàn chỉnh Nhiều thuật ngữ chuyên ngành tiếng anh em để từ tiếng anh để tránh sai sót hiểu vấn đề Em hi vọng thầy cô giáo thông cảm góp ý giúp em hoàn thiện đề tài.em xin tiếp thu ý kiến hướng dẫn nhận xét thầy cô SVTH: Lê Bảo Thông 70 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến 5.2 Hướng phát triển : Với việc thực DDFS sau vài ứng dụng thêm vào để mở rộng chức : - Thêm DAC sau ngõ sin để có tín hiệu tương tự - Một nhân chèn vào ngõ SIN DAC, cho phép điều chế biên độ đầu - Có thể thêm so sánh để tạo sóng vuông SVTH: Lê Bảo Thông 71 Tài liệu tham khảo GVHD: PGS TS Hoàng Đình Chiến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Volder ,J., “The CORDIC Trigonometric Computing Technique,”IRE Trans Electronic Computing, Vol EC -8,pp330-334 sept 1959 [2] A survey of CORDIC algorithms for FPGA based computers- Ray Andraka,Andraka consulting Group,Inc [3] “Direct Digital Frequency Synthesizer with CORDIC Algorithm and Taylor Series Approximation for Digital Receivers”-Maher Jridi [4] Direct Digital Synthesis: “A Tool for Periodic Wave Generation “(Part 1) -Lionel Cordesses [5] “Direct Digital Synthesizers: Theory, Design and Applications, Jouko Vankka”-November 2000 [6] Lập trình matlab ứng dụng, nguyễn hoàng hải- nguyễn việt anh [7] Bài giảng nguyên lý mạch tích hợp- tống văn on Các trang wed : www.model.com www.dientuvietnam.net www.altera.com www.xilinx.com SVTH: Lê Bảo Thông 72 ... tài: “TÌM HIỂU ỨNG DỤNG TỔNG HỢP TẦN SỐ TRONG FPGA" Họ tên người hướng dẫn: ThS VÕ KỲ CHÂU Tổng quát thuyết minh: Số trang ……… Số chương ……… Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ……… Số tài liệu tham khảo... tài: “TÌM HIỂU ỨNG DỤNG TỔNG HỢP TẦN SỐ TRONG FPGA" Họ tên người hướng dẫn: ThS VÕ KỲ CHÂU Tổng quát thuyết minh: Số trang ……… Số chương ……… Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ……… Số tài liệu tham khảo... 1.1 Sơ đồ tổng hợp tần số đơn giản Hình 1.2 Minh họa cấu trúc tổng hợp tần số Hình 1.3.Sơ đồ khối DDFS đơn giản Hình 1.4 Minh họa bước nhảy tích lũy pha Chương 2: Hình 2.1.Kiến trúc tổng quan