信號發(fā)生器是控制系統(tǒng)的重要組成部分。研制出較高精度、可靠性、可調(diào)參數(shù)的數(shù)字量信號發(fā)生器，對于促進(jìn)我國航空、航天、國防以及工業(yè)自動化等領(lǐng)域的發(fā)展均有重要意義。本文以直接頻率合成和偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為中心，對擴(kuò)頻通信的基本理論、信號源的結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方案。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。論文介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計(jì)流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成原理(DDS)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機(jī)碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)電路。 對于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實(shí)現(xiàn)。最后給出具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試，設(shè)計(jì)的信號發(fā)生器滿足要求，且結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、重量輕、體積小，具有良好的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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在視頻傳輸系統(tǒng)中，最大障礙是視頻數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)量傳輸。故壓縮就顯得尤為必要。MJPEG是以25幀每秒傳輸?shù)腏PEG圖像。本文根據(jù)JPEG基本壓縮模式，通過前端圖像采集芯片輸出標(biāo)準(zhǔn)的4：2：2格式的圖像流，在XILINX公司的SPARTAN IIE芯片下壓縮，獲得了良好效果，壓縮比達(dá)到10：1。中間的各個環(huán)節(jié)同MATLAB下同等壓縮相比，除了精度上有點(diǎn)差別外，基本一致。同專用芯片相比，比專用芯片靈活得多，F(xiàn)PGA內(nèi)部全部是可編程，燒寫不同的程序便可實(shí)現(xiàn)不同的壓縮。同DSP相比，壓縮時間極大的提高，同周霖的“基于DSP技術(shù)的靜態(tài)圖像壓縮編碼”一文中編碼所需的時間進(jìn)行比較(DCT變換消耗4224個指令，量化Z排序耗960指令，huffman編碼至少耗1400指令)，假設(shè)令其采用6000系列DSP，指令周期為6ns，運(yùn)算速度為1336MIPS。壓縮一個8*8DCT塊，采用高檔的DSP，消耗39tJs，而采用27M的FPGA只需6us，若采用FPGA內(nèi)部自帶的DLL將時鐘倍頻到54M，則只需要3us．本設(shè)計(jì)同傳統(tǒng)的壓縮實(shí)現(xiàn)方式相比，在速度和靈活性上有了極大的提高。
上傳時間： 2013-04-24
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光斑質(zhì)心檢測系統(tǒng)是APT精跟蹤伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前的光斑檢測系統(tǒng)大多是基于PC機(jī)的，存在著高速實(shí)時性、穩(wěn)定性問題。在總結(jié)各種檢測算法的基礎(chǔ)上，本文提出了基于FPGA的圖像處理算法，實(shí)現(xiàn)了激光光斑中心的高速實(shí)時檢測。 文中主要采用3×3窗口模塊和自適應(yīng)閾值模塊，先對CCD輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷光斑的范圍，然后再運(yùn)用光斑的質(zhì)心算法對光斑所占的像元進(jìn)行運(yùn)算，得出光斑位置的脫靶量，最后用VGA格式將圖像顯示在LCD上。本文達(dá)到了的3000幀/s的脫靶量幀速，精度為2urad的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了高速率、高精度的精跟蹤要求。
標(biāo)簽： 實(shí)時圖像采集 處理系統(tǒng)
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圖像采集是數(shù)字化圖像處理的第一步，開發(fā)圖像采集平臺是視覺系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。視覺檢測的速度是視覺檢測要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是專用圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要完成的首要目標(biāo)
標(biāo)簽： 高速圖像采集
上傳時間： 2013-04-24
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點(diǎn)是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產(chǎn)生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑢t外圖像處理技術(shù)做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計(jì)焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進(jìn)行非均勻性校正和圖像增強(qiáng)。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點(diǎn)校正、兩點(diǎn)加一點(diǎn)校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強(qiáng)程序，并對三種校正方法做了比較。
上傳時間： 2013-08-03
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遙感圖像在人類生活和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，適合各種要求的遙感圖像編碼技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于小波變換的內(nèi)嵌編碼技術(shù)已成為當(dāng)前靜止圖像編碼領(lǐng)域的主流，其中就包括基于分層樹集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees，SPIHT)的內(nèi)嵌編碼算法。這種算法具有碼流可隨機(jī)獲取以及良好的恢復(fù)圖像質(zhì)量等特性，因此成為實(shí)際應(yīng)用中首選算法。隨著對圖像編碼技術(shù)需求的不斷增長，尤其是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域如衛(wèi)星偵察等方面，這種編碼算法亟待轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的硬件編碼器。 在靜止圖像編碼領(lǐng)域，高性能的圖像編碼器設(shè)計(jì)一直是相關(guān)研究人員不懈追求的目標(biāo)。本文針對靜止圖像編碼器的設(shè)計(jì)作了深入研究，并致力于高性能的圖像編碼算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的研究，提出了具有創(chuàng)新性的降低計(jì)算量、存儲量，提高壓縮性能的算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并成功應(yīng)用于圖像編碼硬件系統(tǒng)中。這個方案還支持壓縮比在線可調(diào)，即在不改變硬件框架的條件下可按用戶要求實(shí)現(xiàn)16倍到2倍的壓縮，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。本文所做的工作包括了兩個部分。 1．一種基于行的實(shí)時提升小波變換實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)同時處理行變換和列變換，并且在圖像邊界采用對稱擴(kuò)展輸出邊界數(shù)據(jù)，使得圖像小波變換時間與傳統(tǒng)的小波變換相比提高了將近2.6倍，提高了硬件系統(tǒng)的實(shí)時性。該結(jié)構(gòu)還合理地利用和調(diào)度內(nèi)部緩沖器，不需要外部緩沖器，大大降低了硬件系統(tǒng)對存儲器的要求。 2．一種采用左遍歷的比特平面并行SPIHT編碼結(jié)構(gòu)：在該編碼結(jié)構(gòu)中，空間定位生成樹采用深度優(yōu)先遍歷方式，比特平面同時處理極大地提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-06-17
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渦流無損檢測技術(shù)作為五大常規(guī)無損檢測技術(shù)之一，不僅能夠探測導(dǎo)體表面的涂層厚度，材料成分，組織狀態(tài)以及某些物理量和機(jī)械量，還能檢測材料或構(gòu)件中是否有缺陷并判斷缺陷的形狀、大小、分布、走向。脈沖渦流無損檢測技術(shù)因其激勵信號的頻域特點(diǎn)，具有有效率高，檢測準(zhǔn)確的特性，因而有著廣泛的應(yīng)用前景。 用無損檢測方法進(jìn)行鋼鐵材質(zhì)檢測的研究工作取得了大量成果，然而對于鋼材及其制品的混料、硬度和裂紋質(zhì)量檢測還存在許多難題，如用傳統(tǒng)檢測方法檢測齒輪毛坯的硬度效果不夠理想，而且人工記錄方法較慢。 本文以渦流檢測技術(shù)理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地分析了脈沖渦流檢測的基本理論。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套用于檢測鋼鐵材硬度的脈沖渦流檢測儀器。該脈沖渦流檢測系統(tǒng)可分為硬件、軟件兩個子系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由激勵源、渦流傳感器、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示這四個主要部分組成。在渦流探傷中，影響渦流的因素很多，產(chǎn)生大量噪聲使得信號分析相對困難。系統(tǒng)以FPGA為開發(fā)平臺，使得信號激勵和信號的采集可以在同一電路中實(shí)現(xiàn)，從而提高了信號處理的精確性，接著利用主成分分析方法去除噪音，提取信號的特征值，建立回歸方程，利用最小二乘法實(shí)現(xiàn)對鋼鐵材質(zhì)硬度的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以FPGA為開發(fā)平臺，采用脈沖渦流激勵的方式及相關(guān)的脈沖渦流的主成分分析處理方法，使鋼鐵材質(zhì)硬度的判別準(zhǔn)確率有了很大提高。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們越來越需要便捷的交通工具，從而促進(jìn)了汽車工業(yè)的發(fā)展，同時汽車發(fā)動機(jī)檢測維修等相關(guān)行業(yè)也發(fā)展起來。在汽車發(fā)動機(jī)檢測維修中，發(fā)動機(jī)電腦(Electronic Control．Unit-ECU)檢測維修是其中最關(guān)鍵的部分。發(fā)動機(jī)電腦根據(jù)發(fā)動機(jī)的曲軸或凸輪軸傳感器信號控制發(fā)動機(jī)的噴油、點(diǎn)火和排氣。所以，維修發(fā)動機(jī)電腦時，必須對其施加正確的信號。目前，許多發(fā)動機(jī)的曲軸和凸輪軸傳感器信號已不再是正弦波和方波等傳統(tǒng)信號，而是多種復(fù)雜波形信號。為了能夠提供這種信號，本文研究并設(shè)計(jì)了一種能夠產(chǎn)生復(fù)雜波形的低成本任意波形發(fā)生器(Arbitrary Waveform Generator-AWG)。 本文提出的任意波形發(fā)生器依據(jù)直接數(shù)字頻率合成(Direct Digial FrequencySynthesis-DDFS)原理，采用自行設(shè)計(jì)現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的方案實(shí)現(xiàn)頻率合成，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器存儲波形的量化幅值(波形數(shù)據(jù))，在微控制單元(MCU)的控制與協(xié)調(diào)下輸出頻率和相位均可調(diào)的信號。 任意波形發(fā)生器主要由用戶控制界面、DDFS模塊、放大及濾波、微控制器系統(tǒng)和電源模塊五部分組成。在設(shè)計(jì)中采用FPGA芯片EPF10K10QC208-4實(shí)現(xiàn)DDFS的硬件算法。波形調(diào)整及濾波由兩級放大電路來完成：第一級對D/A輸出信號進(jìn)行調(diào)整；第二級完成信號濾波及信號幅值和偏移量的調(diào)節(jié)。電源模塊利用三端集成穩(wěn)壓器進(jìn)行電壓值變換，利用極性轉(zhuǎn)換芯片ICL7660實(shí)現(xiàn)正負(fù)極性轉(zhuǎn)換。 該任意波形發(fā)生器與通用模擬信號源相比具有：輸出頻率誤差小，分辨率高，可產(chǎn)生任意波形，成本低，體積小，使用方便，工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，十分適合汽車維修行業(yè)使用，具有較好的市場前景。
標(biāo)簽： FPGA 任意波形發(fā)生器
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA作為近年來集成電路發(fā)展中最快的分支之一，有關(guān)它的研究和應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的FPGA采用靜態(tài)配置的方法，所以在它的應(yīng)用生命周期中，它的功能就不能夠再改變，除非重新配置。動態(tài)重配置系統(tǒng)在系統(tǒng)工作的過程中改變FPGA的結(jié)構(gòu)，包括全局重配置和局部重配置。其中的局部動態(tài)重配置系統(tǒng)有著ASIC以及靜態(tài)配置FPGA無法比擬的優(yōu)勢。而隨著支持局部位流配置以及動態(tài)配置的商用FPGA的推出，使對局部動態(tài)重配置系統(tǒng)和應(yīng)用的研究有了最基本的硬件支撐條件。而Internet作為無比強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲入到各種應(yīng)用領(lǐng)域之中。 本文首先提出了一個完整的基于Internet的FPGA局部動態(tài)可重配置系統(tǒng)的方案。然后針對方案的各個組成部分，分別進(jìn)行了描述。首先是介紹了FPGA的基本概況，包括它的發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢等。然后介紹了對一個包含局部動態(tài)重配置模塊的FPGA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，包括重配置模塊的定義、設(shè)計(jì)的流程、局部位流的產(chǎn)生等。接下來對．FPGA的配置方法以及配置解決方案進(jìn)行描述，包括幾種可選擇的配置模式，其中有一些適用于靜態(tài)配置，另外一些可以用于動態(tài)局部配置，．以及作為一個系統(tǒng)的配置解決方案。最后系統(tǒng)要求從Internet服務(wù)器上下載重配置模塊的位流并且完成對FPGA的配置，根據(jù)這個要求，我們設(shè)計(jì)了相應(yīng)的嵌入式解決方案，包括如何設(shè)計(jì)一個基于VxWorks的嵌入式應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)FTP功能，并說明如何通過JTAGG或者ICAP接口由嵌入式CPU完成對FPGA的局部配置。
標(biāo)簽： FPGA 局部 動態(tài)可重配置
上傳時間： 2013-04-24
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8051處理器自誕生起近30年來，一直都是嵌入式應(yīng)用的主流處理器，不同規(guī)模的805l處理器涵蓋了從低成本到高性能、從低密度到高密度的產(chǎn)品。該處理器極具靈活性，可讓開發(fā)者自行定義部分指令，量身訂制所需的功能模塊和外設(shè)接口，而且有標(biāo)準(zhǔn)版和經(jīng)濟(jì)版等多種版本可供選擇，可讓設(shè)計(jì)人員各取所需，實(shí)現(xiàn)更高性價比的結(jié)構(gòu)。如此多的優(yōu)越性使得8051處理器牢固地占據(jù)著龐大的應(yīng)用市場，因此研究和發(fā)展8051及與其兼容的接口具有極大的應(yīng)用前景。在眾多8051的外設(shè)接口中，I2C總線接口扮演著重要的角色。通用的12C接口器件，如帶12C總線的RAM，ROM，AD／DA，LCD驅(qū)動器等，越來越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及自動控制系統(tǒng)中。因此，本論文的根本目的就是針對如何在8051內(nèi)核上擴(kuò)展I2C外設(shè)接口進(jìn)行較深入的研究。 本課題項(xiàng)目采用可編程技術(shù)來開發(fā)805l核以及12C接口。由于8051內(nèi)核指令集相容，我們能借助在現(xiàn)有架構(gòu)方面的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮現(xiàn)有的大量代碼和工具的優(yōu)勢，較快地完成設(shè)計(jì)。在8051核模塊里，我們主要實(shí)現(xiàn)中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時／計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等七大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，這些都是標(biāo)準(zhǔn)8051核所具有的模塊。在其之上我們再嵌入12C的串行通信模塊，采用自下而上的方法，逐次實(shí)現(xiàn)一位的收發(fā)、一個字節(jié)的收發(fā)、一個命令的收發(fā)，直至實(shí)現(xiàn)I2C的整個通信協(xié)議。 8051核及I2C總線的研究通過可編程邏輯器件和一塊外圍I2C從設(shè)備TMPl01來驗(yàn)證。本課題的最終目的是可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)的8051核成功并高效地控制擴(kuò)展的12C接口與從設(shè)備TMPl01通信。 用EP2C35F672C6芯片開發(fā)的12C接口，數(shù)據(jù)的傳輸速率由該芯片嵌入8051微處理的時鐘頻率決定。經(jīng)測試其傳輸速率可達(dá)普通速率和快速速率。 目前集成了該12C接口的8051核已經(jīng)在工作中投入使用，主要用于POS設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)加密及對設(shè)備溫度的實(shí)時控制。雖然該設(shè)備尚未大批量投產(chǎn)，但它已成功通過PCI(PaymentCardIndustry)協(xié)會認(rèn)證。
標(biāo)簽： FPGA 8051 I2C 內(nèi)核
上傳時間： 2013-06-18
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