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완료된 프로젝트

FPGA 기반 신호

GHz 속도에서의 실시간 데이터 수집, 필터링 및 스펙트럼 분석을 위해 Lattice FPGA 아키텍처에 구축된 고성능 디지털 신호 처리 플랫폼입니다.

FPGA Signal Processing System
2.4
GHz 클럭
16
ADC 채널
8
필터 스테이지
14
제작 소요 주

시스템 아키텍처

신호 입력

안티앨리어싱 필터와 프로그래밍 가능한 이득 증폭기가 있는 16채널 ADC 프런트엔드

FPGA 코어

맞춤형 VHDL IP 코어로 파이프라인된 DSP 블록을 실행하는 Lattice ECP5

처리 체인

구성 가능한 매개변수가 있는 FIR/IIR 필터, FFT 엔진 및 디지털 다운컨버터

분석 출력

데이터 로깅 및 주파수 도메인 시각화를 통한 실시간 스펙트럼 디스플레이

핵심 기능

GHz 프로세싱

10나노초 미만의 결정론적 지연 시간으로 2.4GHz의 유효 처리량을 달성하는 병렬 파이프라인 아키텍처.

구성 가능한 필터

대역 통과, 저역 통과, 고역 통과 및 노치 구성을 지원하는 런타임 프로그래밍 가능 FIR 및 IIR 필터 계수.

실시간 FFT

라이브 스펙트럼 분석 및 주파수 측정을 위한 창 함수가 포함된 하드웨어 가속 4096 포인트 FFT.

다중 채널 동기화

서브 나노초 동기화 정확도로 모든 16개 ADC 채널에 걸쳐 위상 고정 샘플링 수행.

딥 메모리

순환 버퍼 및 트리거된 수집 모드로 2GB의 연속 신호 캡처를 지원하는 DDR3 버퍼.

표준 인터페이스

호스트 시스템으로의 구성, 제어 및 고속 데이터 전송을 위한 SPI, UART 및 기가비트 이더넷 인터페이스.

FPGA Board
FPGA 개발 보드 - 맞춤형 설계
PCB Layout
PCB 레이아웃
Signal Analysis
신호 분석

개발 프로세스

01
아키텍처 설계

Yosys + nextpnr을 사용한 DSP 파이프라인의 시스템 수준 사양 정의, 데이터 흐름 분석 및 FPGA 리소스 추정.

02
HDL 개발

FIR 필터, FFT 엔진 및 ADC 인터페이스 컨트롤러를 포함한 맞춤형 IP 코어의 VHDL 코딩.

03
PCB 설계

임피던스 제어 트레이스, 전력 무결성 분석 및 고속 신호 라우팅이 포함된 6레이어 PCB.

04
시뮬레이션 및 검증

모든 작동 모드를 다루는 테스트 벤치가 있는 GHDL + GTKWave 동작 및 타이밍 시뮬레이션.

05
하드웨어 검증

보정된 신호 소스를 사용한 온보드 테스트, SNR, THD 및 처리 대기 시간 측정.

프로젝트 결과

처리 처리량2.4 GHz
신호 대 잡음비72 dB
필터 정확도99.2%
전력 효율3.2W
채널 격리85 dB
기술 스택
Lattice ECP5 VHDL Yosys + nextpnr GHDL + GTKWave KiCad Python SPI DDR3 Gigabit Ethernet GNU Octave Verilog JTAG

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고속 신호 처리에서 맞춤형 디지털 설계에 이르기까지, 저희 팀은 최대 성능과 안정성을 위해 설계된 FPGA 기반 솔루션을 제공합니다.