隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時代逐漸進入到全數(shù)字控制時代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實現(xiàn)復(fù)雜算法時往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實時性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一個新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統(tǒng)進行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻資料的基礎(chǔ)上，對整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢做了詳細的研究，并對課題研究的意義有了更深入的認識。接下來對三相電壓型整流器的拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)速度快，不依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點。運用matlab仿真軟件，對該控制方法進行了仿真。然后對FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進行了介紹。最后對滯環(huán)控制算法進行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語言通過編程實現(xiàn)模塊化設(shè)計。實踐證明，采用FPGA來實現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對高沉浸感的虛擬現(xiàn)實場景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場景往往由多通道的投影儀器同時在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨的圖像拼接在一起組成一幅大場景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設(shè)計為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當圖像投影在柱面屏幕的時候就會發(fā)生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個大場景可視化系統(tǒng)由投影機、投影屏幕、圖像融合機等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)中，要實現(xiàn)高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統(tǒng)還需要運用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù)，實現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機，它實時采集圖形服務(wù)器，或者PC的圖像信號，通過圖像處理模塊對圖像信息進行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語言在FPGA內(nèi)部設(shè)計了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計了一個ARM處理器模塊，用于上電時對系統(tǒng)在圖像變化處理時所需參數(shù)進行傳遞，并能實時從上位機更新參數(shù)。該設(shè)計在提高了系統(tǒng)性能的同時也便于系統(tǒng)擴展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設(shè)計介紹了SDRAM控制器的設(shè)計方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著紅外探測技術(shù)和超大規(guī)模專用集成電路的發(fā)展，實時紅外成像系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。如何針對紅外圖像的特性對紅外圖像進行實時處理，得到能真實反映探測場景、適合觀察分析的紅外圖像是目前紅外成像技術(shù)的研究熱點。針對紅外圖像在被采集后立即進行預(yù)處理，簡化后級數(shù)字信號處理單元的繁重任務(wù)，在紅外成像技術(shù)中具有重要意義。本論文主要工作如下： (1)對紅外成像的原理、紅外圖像的形成過程、紅外圖像的特征以及紅外圖像與可見光圖像的區(qū)別進行了闡述。 (2)簡要介紹了頻域中圖像的增強算法，以及圖像的灰度變換原理。 (3)通過對時域中各種算法的分析對比，以及時域處理與頻域處理的對比，選擇數(shù)種適合紅外圖像預(yù)處理的算法進行硬件實現(xiàn)，然后再根據(jù)硬件實現(xiàn)的難易程度和算法對硬件資源的占用率，以及最終對圖像的處理效果，選擇一種最佳的平滑和銳化方法。 (4)針對FPGA的特點，采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便構(gòu)成并行運算，充分體現(xiàn)了實時處理的要求。 (5)分析了紅外圖像灰度變換的硬件構(gòu)成，實現(xiàn)了對紅外圖像的直方圖統(tǒng)計。 (6)闡述了I2C總線標準，使用I2C總線對SAA7115視頻圖像處理芯片的控制，對模擬的紅外圖像采集、量化成數(shù)字圖像信號；由于采用SDRAM進行數(shù)據(jù)的存儲，所以針對數(shù)據(jù)的存儲及讀取方式設(shè)計了SDRAM存儲器的控制器，將量化后的數(shù)據(jù)存儲到SDRAM存儲器。 (7)詳細闡述了圖像頻域處理的硬件實現(xiàn)方法，并特別說明了DFT的FPGA硬件構(gòu)成方法及這種方法與DSP處理器構(gòu)成方法的區(qū)別。然后針對整個系統(tǒng)的時序構(gòu)成及時序要求，采用了PLL核構(gòu)成了系統(tǒng)的時序部分，并對系統(tǒng)進行了優(yōu)化，以提高運行速度及減少資源占用率。
上傳時間： 2013-07-12
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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻圖像處理的應(yīng)用越來越廣泛，各種圖像處理算法日趨成熟，相關(guān)的硬件技術(shù)更是不斷推陳出新。現(xiàn)代大規(guī)模集成電路VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為視頻圖像處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA用于嵌入式視頻圖像處理有其獨特優(yōu)勢。FPGA高性能、高集成度、低功耗的特點不僅使其具備高速CPU的性能，而且其可編程性使得設(shè)計者可以方便的通過對邏輯結(jié)構(gòu)的修改和配置，完成對系統(tǒng)的升級。 本文根據(jù)FPGA的并行處理特點，以及其在實時圖像處理方面的優(yōu)勢，進行了基于FPGA的全景圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計過程中，廣泛查閱了相關(guān)資料，通過分析系統(tǒng)的功能，進行具體器件的選型，最后確定紅色颶風Ⅱ代開發(fā)板及其擴展板作為本系統(tǒng)的硬件開發(fā)平臺。然后通過編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序(I2C總線控制器、SDRAM控制器)，應(yīng)用程序(視頻數(shù)據(jù)接收與存儲邏輯模塊)，實現(xiàn)系統(tǒng)圖像采集、存儲的功能。本文的所有邏輯模塊均采用Verilog HDL語言進行描述設(shè)計。 本文最后對系統(tǒng)進行了調(diào)試。經(jīng)實驗驗證，系統(tǒng)達到了圖像實時采集、存儲的功能，能進行正確可靠的工作。該系統(tǒng)為后續(xù)的圖像處理打下了堅實的基礎(chǔ)，同時整個系統(tǒng)的邏輯模塊資源消耗只占FPGA(EP1C12)的百分之幾，剩余資源還可以來用作一些硬件算法。
標簽： FPGA 全景圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-02
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《計算機組成原理》是計算機系的一門核心課程。但是它涉及的知識面非常廣，內(nèi)容包括中央處理器、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、總線和輸入輸出系統(tǒng)等方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時，普遍覺得內(nèi)容抽象難于理解。但借助于該計算機組成原理實驗系統(tǒng)，學(xué)生通過實驗環(huán)節(jié)，可以進一步融會貫通學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握計算機各模塊的工作原理，相互關(guān)系的來龍去脈。 為了增強實驗系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的靈活性，降低實驗成本，我們采用FPGA芯片技術(shù)來徹底更新現(xiàn)有的計算器組成原理實驗平臺。該技術(shù)可根據(jù)用戶要求為芯片加載由VHDL語言所編寫出的不同的硬件邏輯，F(xiàn)PGA芯片具有重復(fù)編程能力，使得系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能可以像軟件一樣被編程，這種稱為“軟”硬件的全新系統(tǒng)設(shè)計概念，使實驗系統(tǒng)具有極強的靈活性和適應(yīng)性。它不僅使該系統(tǒng)性能的改進和擴充變得十分簡易和方便，而且使學(xué)生自己設(shè)計不同的實驗變?yōu)榭赡堋Ｓ嬎銠C組成原理實驗的最終目的是讓學(xué)生能夠設(shè)計CPU，但首先，學(xué)生必須知道CPU的各個功能部件是如何工作，以及相互之間是如何配合構(gòu)成CPU的。因此，我們必須先設(shè)計出一個教學(xué)用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺，然后在此基礎(chǔ)上開發(fā)出VHDL部件庫及主要邏輯功能，并設(shè)計出一套實驗。 本文重點研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統(tǒng)，由于VHDL的高標準化和硬件描述能力，現(xiàn)代CPU的主要功能如計算，存儲，I/O操作等均可由VHDL來實現(xiàn)。同時設(shè)計實驗內(nèi)容，包括時序電路的組成及控制原理實驗、八位運算器的組成及復(fù)合運算實驗、存儲器實驗、數(shù)據(jù)通路實驗、浮點運算器實驗、多流水線處理器實驗等，這些實驗形成一個相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。每個實驗先由教師講解原理及原理圖，學(xué)生根據(jù)教師提供的原理圖，自己用MAX+PLUSII完成電路輸入，學(xué)生實驗實際上是編寫VHDL，不需要寫得很復(fù)雜，只要能調(diào)用接口，然后將程序燒入平臺，這樣既不會讓學(xué)生花太多的時間在畫電路圖上，又能讓學(xué)生更好的理解每個部件的工作原理和工作過程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實驗平臺，即實驗系統(tǒng)的硬件組成。系統(tǒng)采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244，74LS275)組成。根據(jù)不同的實驗要求，規(guī)劃不同實驗控制邏輯。用戶可選擇不同的實驗邏輯，通過把實驗邏輯下載到FPGA芯片中構(gòu)成自己的實驗平臺。 其次，論文詳細的闡述了VHDL模塊化設(shè)計，如何運用VHDL技術(shù)來依次實現(xiàn)CPU的各個功能部件。VHDL語言作為一種國際標準化的硬件描述語言，自1987年獲得IEEE批準以來，經(jīng)過了1993年和2001年兩次修改，至今已被眾多的國際知名電子設(shè)計自動化(EDA)工具研發(fā)商所采用，并隨同EDA設(shè)計工具一起廣泛地進入了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)領(lǐng)域，目前已成為電子業(yè)界普遍接受的一種硬件設(shè)計技術(shù)。再次，論文針對實驗平臺中遇到的較為棘手的多流水線等問題，也進行了深入的闡述和剖析。學(xué)生需要什么樣的實驗條件，實驗內(nèi)容及步驟才能了解當今CPU所采用的核心技術(shù)，才能掌握CPU的設(shè)計，運行原理。另外，本論文的背景是需要學(xué)生熟悉基本的VHDL知識或技能，因為實驗是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實驗室的環(huán)境下，基本上較為完整的實現(xiàn)了一個基于FPGA的實驗平臺方案。在此基礎(chǔ)上，進行了部分功能的測試和部分性能方面的分析。本論文的研究，為FPGA在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用提供研究思路和參考方案。論文的研究結(jié)果將對FPGA與VHDL標準的進一步發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-04-24
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DS5250是Maxim安全微控制器系列中的一款高度安全、4時鐘每機器周期、100%兼容8051指令集的微控制器。DS5250設(shè)計用作加密引擎，應(yīng)用于密碼鍵盤、金融終端及其它數(shù)據(jù)安全性較高的應(yīng)用。該器
上傳時間： 2013-06-02
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本文內(nèi)容來源于實際工程項目，屬于FPGA技術(shù)在航空電子系統(tǒng)中的應(yīng)用范疇。該項目的主要任務(wù)是通過設(shè)計—總線適配器將嵌入式航路控制器接入航電總線，使之成為航空電子系統(tǒng)的一部分。本文主要介紹航電總線適配器的設(shè)計，包括總線適配器接口協(xié)議分析、系統(tǒng)總體規(guī)劃、主控制器的FPGA實現(xiàn)、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計等內(nèi)容。 首先，本立在對項目背景、項目需求和總線適配器接口協(xié)議進行分析的基礎(chǔ)上，規(guī)劃了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。并且根據(jù)此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制定了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換協(xié)議，以規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸。其次，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求選擇主控制器和外圍器件，并以此搭建硬件平臺，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計。本部分內(nèi)容包括主控制器的FPGA實現(xiàn)分析以及系統(tǒng)硬件各功能模塊如MIL-STD-1553B協(xié)議控制器模塊、RS-422電平轉(zhuǎn)換模塊、FPGA配置模塊和電源模塊等的設(shè)計。最后介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)，此部分主要完成了軟件的總體設(shè)計、功能模塊的劃分以及各功能模塊的軟件實現(xiàn)，包括BU-61580接口模塊、異步串口模塊和協(xié)議控制模塊等的具體設(shè)計。
上傳時間： 2013-05-22
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數(shù)字射頻存儲器(Digital Radio FreqlJencyr：Memory DRFM)具有對射頻信號和微波信號的存儲、處理及傳輸能力，已成為現(xiàn)代雷達系統(tǒng)的重要部件。現(xiàn)代雷達普遍采用了諸如脈沖壓縮、相位編碼等更為復(fù)雜的信號處理技術(shù)，DRFM由于具有處理這些相干波形的能力，被越來越廣泛地應(yīng)用于電子對抗領(lǐng)域作為射頻頻率源。目前，國內(nèi)外對DRFM技術(shù)的研究還處于起步階段，DRFM部件在采樣率、采樣精度及存儲容量等方面，還不能滿足現(xiàn)代雷達信號處理的要求。 本文介紹了DRFM的量化類型、基本組成及其工作原理，在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上提出了一種便于工程實現(xiàn)的設(shè)計方法，給出了基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array FPGA)實現(xiàn)的幅度量化DRFM設(shè)計方案。本方案的采樣率為1 GHz、采樣精度12位，具體實現(xiàn)是采用4個采樣率為250 MHz的ADC并行交替等效時間采樣以達到1 GHz的采樣率。單通道內(nèi)采用數(shù)字正交采樣技術(shù)進行相干檢波，用于保存信號復(fù)包絡(luò)的所有信息。利用FPGA器件實現(xiàn)DRFM的控制器和多路采樣數(shù)據(jù)緩沖器，采用硬件描述語言(Very High Speed}lardware Description Language VHDL)實現(xiàn)了DRFM電路的FPGA設(shè)計和功能仿真、時序分析。方案中采用了大量的低壓差分信號(Low Voltage Differential Signaling LVDS)邏輯的芯片，從而大大降低了系統(tǒng)的功耗，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。本文最后對采用的數(shù)字信號處理算法進行了仿真，仿真結(jié)果證明了設(shè)計方案的可行性。 本文提出的基于FPGA的多通道DRFM系統(tǒng)與基于專用FIFO存儲器的DRFM相比，具有更高的性能指標和優(yōu)越性。
上傳時間： 2013-06-01
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隨著數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的針對數(shù)字視頻壓縮、傳送、顯示等的設(shè)備涌入市場。要從這些良莠不齊的產(chǎn)品中挑選出令人滿意的商品，一套良好的數(shù)字視頻測試設(shè)備就必不可少。然而，現(xiàn)階段大多數(shù)數(shù)字視頻信號源都存在不同的缺點，如測試圖像種類太少、沒有動態(tài)測試源、缺乏專用測試信號等。為有效克服這些缺陷，作者設(shè)計并開發(fā)了一套基于FPGA的數(shù)字視頻信號發(fā)生器。整個系統(tǒng)包括硬件平臺和圖像格式轉(zhuǎn)換軟件兩大部分。硬件平臺本身即為獨立的信號發(fā)生器，可以生成多種測試圖像。配備了圖像格式轉(zhuǎn)換軟件，就可以實現(xiàn)硬件平臺從PC機接收各種靜態(tài)測試圖像、動態(tài)測試序列，不斷更新測試圖像庫。整個系統(tǒng)具有良好的硬件體系結(jié)構(gòu)、便捷的輸入接口，穩(wěn)定的信號輸出，同時操作靈活、方便，易于升級更新。 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，使用了多種硬件、軟件開發(fā)工具，如PROTEL DXP、ISE、MODEL SIM、MATLAB、C＃．NET等。由于軟硬件調(diào)試均由同一人完成，因此整個系統(tǒng)具備良好的統(tǒng)一性和兼容性。 另外，作者還研究并設(shè)計了一種針對H.264編解碼器壓縮損傷的測試信號。評估一個編碼器的性能可采用主觀評價或客觀評價兩種方法。其中主觀評價最為直接、有效。本文在依托主觀評價方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合客觀參數(shù)的指導(dǎo)性，研究并設(shè)計一種通過人眼就可以方便的觀測到實際存在的壓縮損傷的測試信號，以達到直接對編解碼器性能進行比較的目的。
上傳時間： 2013-07-19
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目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進行傳輸。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標準化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標準并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 新發(fā)展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標準大幅度提高了編碼效率，但其運算復(fù)雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑，給出了主要模塊的優(yōu)化算法實驗結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案，主要不同有：增強的運動預(yù)測能力，準確匹配的較小塊變換，自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器，增強的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實際中恰當?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當?shù)木幋a效率。故實際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運算復(fù)雜性和編碼效率之間進行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度，也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實現(xiàn)方法。本文基于上述思路進行優(yōu)化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時，很好的達到了標準所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu)，又極大的降低了硬件資源的實現(xiàn)方法。針對碼率控制的實現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實現(xiàn)方式的算法，在保證實時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實時編碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實時編碼，并將其和當前業(yè)界先進水平進行了對比，表明本文所實現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達到當前業(yè)界的先進水平。
上傳時間： 2013-07-23
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