信息技術(shù)的不斷發(fā)展,對信息的安全提出了更高的要求.在應(yīng)用公鑰密碼體制的時候,對密鑰長度要求越來越大,處理的速度要求越來越快.而基于橢圓曲線離散對數(shù)問題的橢圓曲線密碼體制,因其每比特最大的安全性,受到了越來越廣泛的注意.橢圓曲線密碼體制(ECC:Elliptic Curve Cryptosystem)的快速實現(xiàn)也成為一個關(guān)注的方面.該文按照確定有限域、選取曲線參數(shù)、劃分結(jié)構(gòu)模塊、優(yōu)化模塊算法、實現(xiàn)模塊設(shè)計,驗證模塊功能的順序進行書寫.為了硬件實現(xiàn)上的方便,設(shè)計選擇了含有Ⅱ型優(yōu)化正規(guī)基的伽略域GF(2191),并在該域上構(gòu)造了隨機的橢圓曲線.根據(jù)層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計思路,將橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運算劃分成兩個運算層次:橢圓曲線上的運算和有限域上的運算.模塊劃分之后,利用自底向上的設(shè)計思路,主要針對有限域上的乘法運算進行了重要的改進,并對加法群中的標(biāo)量乘運算的算法進行了分析、證明,以達到面積優(yōu)化和快速執(zhí)行的效果.具體設(shè)計中,采用硬件描述語言Verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺上進行電路設(shè)計.完成了各個模塊的設(shè)計輸入和仿真.設(shè)計選用了Altera公司的APEX Ⅱ系列器件,利用第一方軟件Quartus Ⅱ 2.2進行綜合、布局、布線和時序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點加、倍點和標(biāo)量乘法模塊的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖.并且根據(jù)橢圓曲線的標(biāo)量乘特點,提出了合適的驗證方案.該設(shè)計完成了橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運算.設(shè)計主要針對資源受限的應(yīng)用環(huán)境:改進了有限域上的乘法運算、使用了沒有預(yù)處理的標(biāo)量乘算法.改進后的橢圓曲線標(biāo)量乘法需要2,741,998個邏輯單元,在100MHz的時鐘約束下,運行一次標(biāo)量乘法運算需要567.69us.該次設(shè)計的結(jié)果可以直接用來構(gòu)造橢圓曲線上的簽名、驗證、密鑰交換等算法.
上傳時間： 2013-05-24
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SignalTap II 內(nèi)嵌邏輯分析儀是Altera 公司Quartus II 軟件中內(nèi)嵌的一種調(diào)試程序,通過把一段執(zhí)行邏輯分析功能 的代碼和客戶的設(shè)計組合在一起編譯、布局布線,完成傳統(tǒng)邏輯分析儀的功能。介紹了SignalTap II 的基本內(nèi)容、實現(xiàn)原理以及 在實際工程中的應(yīng)用環(huán)境。結(jié)合ATM交換矩陣的設(shè)計實例,詳細闡述了用SignalTapII 對FPGA 調(diào)試的具體方法和調(diào)試步驟, 以及在工程中的使用全過程。分析比較了該方法與傳統(tǒng)的外置式邏輯分析儀的優(yōu)劣,對SignalTap II 應(yīng)用條件進行了闡述。
標(biāo)簽： SignalTapII FPGA 邏輯分析儀 調(diào)試
上傳時間： 2013-07-13
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生物識別技術(shù)代表了未來身份驗證技術(shù)的發(fā)展方向，而指紋識別技術(shù)又是最可靠、最有效的生物識別技術(shù)之一。目前，指紋識別技術(shù)是優(yōu)于其它生物識別技術(shù)的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經(jīng)得到公認，特別是現(xiàn)有的指紋識別算法已達到識別迅速、準(zhǔn)確可靠的水平，是完全可以商業(yè)化的生物識別技術(shù)。 傳統(tǒng)的指紋識別系統(tǒng)多是基于PC平臺，這種系統(tǒng)將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發(fā)效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統(tǒng)多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統(tǒng)的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應(yīng)用的普及對自動指紋識別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術(shù)正向著小型化和嵌入式的方向發(fā)展。在微電子領(lǐng)域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)提供了硬件保證。 ARM是當(dāng)前最為流行的32位RISC處理器架構(gòu)，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內(nèi)核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設(shè)計用于手持設(shè)備和通用嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)對操作系統(tǒng)和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統(tǒng)Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導(dǎo)裝載器的移植和Linux內(nèi)核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應(yīng)用程序，還介紹了文件系統(tǒng)的構(gòu)建。 指紋識別系統(tǒng)需要指紋采集設(shè)備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導(dǎo)體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態(tài)指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設(shè)計與實現(xiàn)。 指紋圖像處理與匹配是整個系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點?，F(xiàn)有的指紋匹配方法大致可以歸結(jié)為圖形匹配和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統(tǒng)需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶交互界面也由傳統(tǒng)的字符界面向圖形界面轉(zhuǎn)變，圖形用戶界面系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。MiniGUI 是一個非常適合于工業(yè)控制實時系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設(shè)計。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構(gòu)建了定制的嵌入式操作系統(tǒng)；設(shè)計了支持USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹讣y采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統(tǒng)的實際情況進行了優(yōu)化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統(tǒng)具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優(yōu)點。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 指紋識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-02
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近年來，移動通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展及應(yīng)用，各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關(guān)鍵技術(shù)日新月異。由于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)可以高效地利用頻譜資源并有效地對抗頻率選擇性衰落，多入多出(MIMO)利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加帶寬和發(fā)送功率的情況下，可以成倍提高信道容量，因此OFDM-MIMO技術(shù)被廣泛認為是后三代通信系統(tǒng)(B3G)的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)今移動通信領(lǐng)域研究的熱點。 本文對OFDM-MIMO通信系統(tǒng)接收機的關(guān)鍵技術(shù)--數(shù)字下變頻，OFDM同步、解調(diào)進行了相關(guān)研究，在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上，完成了數(shù)字下變頻，OFDM同步和解調(diào)的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試，驗證了該設(shè)計的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點，然后對同步技術(shù)和數(shù)字下變頻技術(shù)作了相應(yīng)的介紹。同步是OFDM系統(tǒng)設(shè)計中的一項關(guān)鍵技術(shù)，即是針對系統(tǒng)中存在的時間偏差、頻率偏差進行定時恢復(fù)、頻偏的估計與補償，來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字下變頻是軟件無線電的核心技術(shù)之一，其基本功能是從高速中頻數(shù)字信號中提取所需的窄帶信號，將其下變頻為基帶信號，降低數(shù)據(jù)率，以供后續(xù)DSP器件作進一步處理。 在數(shù)字下變頻器的設(shè)計和實現(xiàn)方面，本文先介紹了數(shù)字下變頻器的原理和基本結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)要求對其進行了設(shè)計，并在實現(xiàn)上作了一些簡化，節(jié)約了硬件資源。 在對時間同步的設(shè)計和實現(xiàn)方面，本文采用了利用PN序列進行時間同步的算法。在實現(xiàn)上根據(jù)系統(tǒng)實際情況將數(shù)據(jù)分為四路分別與本地PN碼做滑動相關(guān)運算，更有效的利用了同步數(shù)據(jù)，達到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設(shè)計和實現(xiàn)方面，本文采用重復(fù)的PN碼兩兩相關(guān)來估計頻偏值，并聯(lián)合一個二階負反饋環(huán)路進行補償。該算法利用環(huán)路自身噪聲帶寬抑制噪聲，提高頻率估計精度，并同時利用負反饋擴大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細研究分析的基礎(chǔ)上對其進行了FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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上傳時間： 2013-05-18
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第三代移動通信系統(tǒng)及技術(shù)是目前通信領(lǐng)域的研究熱點。本系統(tǒng)采用了第三代移動通信系統(tǒng)的部分關(guān)鍵技術(shù)，采用直接序列擴頻方式實現(xiàn)多路寬帶信號的碼分復(fù)用傳輸。在系統(tǒng)設(shè)計中，我們綜合考慮了系統(tǒng)性能要求，功能實現(xiàn)復(fù)雜度與系統(tǒng)資源利用率，選擇了并行導(dǎo)頻體制、串行滑動相關(guān)捕獲方式、延遲鎖相環(huán)跟蹤機制、導(dǎo)頻信道估計方案和相干解擴方式，并在Quartus軟件平臺上采用VHDL語言，在FPGA芯片CycloneEP1C12Q240C8上完成了系統(tǒng)設(shè)計。通過對硬件測試板的測試表明文中介紹的方案和設(shè)計方法是可行和有效的。并在測試的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)提出了改進意見。
標(biāo)簽： FPGA 多路 分 通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-27
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隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的逐步提高，購置房屋和車輛的人越來越多，但安全問題也給人們帶來巨大的經(jīng)濟損失。與此同時，相應(yīng)的安全防盜系統(tǒng)也應(yīng)運而生。目前市場上，低端的方案是利用單片機和通訊單元相結(jié)合構(gòu)成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然價格便宜，實現(xiàn)起來也相對簡單，但是功能不夠完善，不能實現(xiàn)正真的影、音、像圖文全方位監(jiān)控。而高端的方案則使用專用集成電路，雖然功能強大，但是價格昂貴，并且對于新的接口標(biāo)準(zhǔn)存在兼容性問題，而且也不易升級。 基于FPGA的安全監(jiān)控系統(tǒng)，是FPGA和通訊單元相結(jié)合的產(chǎn)物。其核心FPGA可多次配置，靈活性強，在性能和價格中找到一個很好的平衡。其易于維護和升級，以滿足市場上不斷推陳出的新的接口標(biāo)準(zhǔn)。 整個系統(tǒng)將是對視頻圖像處理、圖像加密技術(shù)、傳感器、PIC總線通訊等諸多技術(shù)的整合。而本文將側(cè)重于論述該系統(tǒng)中視頻圖像處理、控制接口和視頻傳送部分的內(nèi)容。全文分為五個章節(jié)，第一章簡要介紹了視頻信號處理的原理和結(jié)構(gòu)，對一些專業(yè)術(shù)語進行介紹，并展示了通用的視頻處理過程。第二章針對監(jiān)控系統(tǒng)的案例，對視頻信號處理模塊的解決方案進行論述，將實際的視頻信號處理劃分為轉(zhuǎn)換、計算和傳送三個子模塊，并且分別進行功能介紹。第三章著重介紹視頻轉(zhuǎn)換和視頻計算兩大模塊，對相應(yīng)的接口配置和模塊主要代碼實現(xiàn)作了深入分析。第四章將論述視頻處理中的重要課題：數(shù)字圖像的壓縮技術(shù)，并對相應(yīng)的重要模塊和關(guān)鍵步驟作實際建模分析。第五章將探討視頻傳送的相關(guān)技術(shù)，介紹傳統(tǒng)的Camera-Link標(biāo)準(zhǔn)和最新的千兆以太網(wǎng)傳送標(biāo)準(zhǔn)，對可行性應(yīng)用進行了比較。
標(biāo)簽： FPGA 安全監(jiān)控 數(shù)字
上傳時間： 2013-04-24
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在航空航天，遙感測量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂等領(lǐng)域，要求能及時保存高清晰度的視頻信號供后期分析、處理、研究和欣賞。因此，研究一套處理速度快，性能可靠，使用方便，符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計思路，提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實時編解碼分辨率達到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負責(zé)視頻輸入輸出，碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實現(xiàn)了高清視頻的輸入，實時編碼和碼流存儲輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲在硬盤中。系統(tǒng)開發(fā)的工作難點在于FPGA的程序設(shè)計與調(diào)試工作。其次，詳細介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)，使用的方法和程序設(shè)計。使用VHDL語言編程實現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲單元實現(xiàn)128K的命令存儲ROM，并對設(shè)計元件模塊化，方便今后的功能擴展。編程實現(xiàn)了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能，實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲功能。利用時序狀態(tài)機編程實現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對設(shè)計思路，調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進行分析。著重介紹設(shè)計中用到的最新芯片及其工作方式，分析設(shè)計過程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強的實用價值。最后，論文對系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進的方案，并對與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。
標(biāo)簽： 高清視頻 編解碼 系統(tǒng)控制 模塊設(shè)計
上傳時間： 2013-07-26
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超聲診斷技術(shù)具有安全、無痛苦、無損害、方法簡便、適應(yīng)面廣、直觀、顯像清晰、可重復(fù)檢查、對軟組織鑒別能力強、診斷準(zhǔn)確性高、靈活以及價廉等優(yōu)點，已經(jīng)成為當(dāng)代醫(yī)學(xué)圖像診斷中的首選技術(shù)。眼科超聲診斷儀是超聲診斷中的一種?？圃O(shè)備，它可以用來診斷視網(wǎng)膜脫落、眼內(nèi)和眼眶腫瘤、玻璃體混濁、出血、眼底病變及眼內(nèi)異物等疾病。近年來，隨著數(shù)字信號處理、硬件軟件設(shè)計能力以及材料學(xué)等方面的快速發(fā)展，眼科超聲診斷儀在多方面都有了長足的進步。這其中數(shù)字化眼科超聲診斷儀是發(fā)展的重點。 本文從超聲診斷儀原理及設(shè)計入手，著重描述了該系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)，同時對超聲信號進行數(shù)字化處理的各個子模塊進行了介紹，并結(jié)合各種數(shù)字信號處理方法的特點，對現(xiàn)成可編程門陣列的結(jié)構(gòu)特點、編程原理及設(shè)計流程作了簡單介紹。在此基礎(chǔ)上，著重討論了FIR濾波器的設(shè)計并得以在FPGA實現(xiàn)，應(yīng)用于信號處理各子模塊中。最后通過構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ万炞C了系統(tǒng)各階段信號處理的有效性。對正常人體眼球田眼眶進行檢測，獲得了很好的回波信號。本設(shè)計對眼科高頻超聲回波信號具有良好的實時處理能力，達到了設(shè)計要求，具有良好的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-06-05
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人臉識別技術(shù)繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術(shù)之后，以其獨特的方便、經(jīng)濟及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計成為電子自動化設(shè)計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進一步的硬件設(shè)計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進行細致的劃分，實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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