基于fpga的卡爾曼濾波器的設計與實現(xiàn)-資料下載頁
2025-05-02 00:22本頁面
【正文】 Simulink 仿真結果（續(xù)） ● modelsim 仿真結果 在 Simulink中進行的仿真是屬于系統(tǒng)驗證性質的，是對 *.mdl文件進行的仿真，并沒有對生成的VHDL代碼進行過仿真。生成 VHDL描述是 RTL級的，是針對具體的硬件結構的，而在 Matlab的 Simulink中的模型仿真是針對算法實現(xiàn)的，這二者之間有可能存在軟件理解上的差異，轉換后的 VHDL代碼實現(xiàn)可能與 mdl模型描述的情況不完全相符，這就需要 針對生成的 RTL級 VHDL代碼進行功能仿真 。 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功能模塊設計 modelsim 仿真結果（續(xù)） 利用 Modelsim進行功能仿真。設置輸入輸出信號均為模擬形式，仿真波形如下所示： 比較兩種仿真結果可知， modelsim與 Simulink的仿真結果一致。 圖 11 modelsim功能仿真圖 ● QuartusⅡ 時序仿真 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功能模塊設計 在 QuartusⅡ 環(huán)境中打開 DSP Builder建立項目文件，選擇器件型號進行編譯和時序仿真，得到時序波形如下圖所示。 圖 12 卡爾曼濾波的時序仿真圖 QuartusⅡ 時序仿真（續(xù)） 用 DSP Builder設計卡爾曼濾波模型是整個系統(tǒng)設計中的一個子模塊，把卡爾曼濾波模型轉化后的 VHDL文件生成圖元文件，如下圖所示，以便在整個系統(tǒng)設計中調用。 圖 13 生成的卡爾曼圖元文件 在 QuartusⅡ 環(huán)境下，整個系統(tǒng)原理圖設計中，調用各個子模塊，構成完整的設計，然后進行編譯、仿真、引腳分配等工作，最后配置芯片，把 SRAM對象文件 (*.sof)下載到 FPGA芯片中，對硬件進行測試。利用 LA1032邏輯分析儀（廣州致遠電子有限公司生產）對 16位實驗數(shù)據(jù)進行讀取如下圖所示，并轉換處理，驗證了本設計的正確性。 圖 14 LA1032邏輯分析儀讀取數(shù)據(jù) 基于 FPGA的卡爾曼濾波器各功能模塊設計 利用 LA1032邏輯分析儀驗證總體設計的正確性 卡爾曼濾波器在多領域中有重要的作用。 FPGA 可實現(xiàn)數(shù)字信號處理功能，并能滿足實時性的要求。本設計基于 FPGA器件和 AD轉換器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為硬件平臺，進行了數(shù)據(jù)采集及卡爾曼濾波算法設計，尤其對基于 DSP Builder卡爾曼濾波器的設計實現(xiàn)進行了詳述。采用 DSP Builder進行設計是從與硬件完全無關的系統(tǒng)級仿真開始 , 便于研究者迅速地將算法級的構思應用于系統(tǒng)設計中 ,從而可以專注于系統(tǒng)級算法的設計 ,避免了繁瑣的語言編程和電路設計 ,縮短系統(tǒng)實現(xiàn)的時間周期。在實際應用中，可以根據(jù)需要，對轉化的 VHDL程序進行修改擴充與優(yōu)化，并可作為 IP 核的形式進行重復利用。 結語 L/O/G/O Thank You!
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