高性能ADC產(chǎn)品的出現(xiàn)，給混合信號測試領(lǐng)域帶來前所未有的挑戰(zhàn)。并行ADC測試方案實現(xiàn)了多個ADC測試過程的并行化和實時化，減少了單個ADC的平均測試時間，從而降低ADC測試成本。 本文實現(xiàn)了基于FPGA的ADC并行測試方法。在閱讀相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，總結(jié)了常用ADC參數(shù)測試方法和測試流程。使用FPGA實現(xiàn)時域參數(shù)評估算法和頻域參數(shù)評估算法，并對2個ADC在不同樣本數(shù)條件下進行并行測試。 通過在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)ADC測試時域算法和頻域算法相結(jié)合的方法來搭建測試系統(tǒng)，完成音頻編解碼器WM8731L的控制模式接口、音頻數(shù)據(jù)接口、ADC測試時域算法和頻域算法的FPGA實現(xiàn)。整個測試系統(tǒng)使用Angilent 33220A任意信號發(fā)生器提供模擬激勵信號，共用一個FPGA內(nèi)部實現(xiàn)的采樣時鐘控制模塊。并行測試系統(tǒng)將WM8731.L片內(nèi)的兩個獨立ADC的串行輸出數(shù)據(jù)分流成左右兩通道，并對其進行串并轉(zhuǎn)換。然后對左右兩個通道分別配置一個FFT算法模塊和時域算法模塊，并行地實現(xiàn)了ADC參數(shù)的評估算法。 在樣本數(shù)分別為128和4096的實驗條件下，對WM8731L片內(nèi)2個被測.ADC并行地進行參數(shù)評估，被測參數(shù)包括增益GAIN、偏移量OFFSET、信噪比SNR、信號與噪聲諧波失真比SINAD、總諧波失真THD等5個常用參數(shù)。實驗結(jié)果表明，通過在FPGA內(nèi)配置2個獨立的參數(shù)計算模塊，可并行地實現(xiàn)對2個相同ADC的參數(shù)評估，減小單個ADC的平均測試時間。 FPGA片內(nèi)實時評估算法的實現(xiàn)節(jié)省了測試樣本傳輸至自動測試機PC端的時間。而且只需將HDL代碼多次復(fù)制，就可實現(xiàn)多個被測ADC在同一時刻并行地被評估，配置靈活。基于FPGA的ADC并行測試方法易于實現(xiàn)，具有可行性，但由于噪聲的影響，測試精度有待進一步提高。該方法可用于自動測試機的混合信號選項卡或測試子系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：ADC測試；并行；參數(shù)評估；FPGA；FFT
上傳時間： 2013-07-11
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近幾年來，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)引起了人們的廣泛注意，根據(jù)這項新技術(shù)，很多相關(guān)協(xié)議被提出來。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口滿足IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線通信系統(tǒng)，IEEE標(biāo)準(zhǔn)在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用突發(fā)模式，調(diào)制方式采用OFDM技術(shù)，傳輸速率較高且實現(xiàn)方便、成本低廉，已經(jīng)成為首先推廣應(yīng)用的商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。 本文主要對IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進行研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實現(xiàn)了基帶算法。 首先討論了OFDM基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無循環(huán)前綴(CP)、多徑數(shù)目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計算法計算量都很大，為了找到適合采用FPGA實現(xiàn)的算法，分析了同步誤差和不同信道估計算法對接收信號的影響，并結(jié)合計算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計算法最適合802.16d系統(tǒng)的結(jié)論。 其次，完成了基帶發(fā)射機和接收機的FPGA硬件電路實現(xiàn)。為了使系統(tǒng)的時鐘頻率更高，采用了流水線的結(jié)構(gòu)。設(shè)計中采用編寫Verilog程序和使用IP核相結(jié)合的辦法，實現(xiàn)了新的聯(lián)合同步算法，并且通過簡化結(jié)構(gòu)，避免了信道估計算法中的繁瑣除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc軟件平臺對程序進行設(shè)計、綜合和仿真，并將仿真結(jié)果和MATLAB軟件計算結(jié)果相對比。結(jié)果表明，采用16位數(shù)據(jù)總線可達到理想的精度。 最后，采用串口通信的方式對基帶系統(tǒng)進行了驗證。通過串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實可行。 關(guān)鍵詞：IEEE802. 16d； OFDM； 同步；信道估計；基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-31
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對一些信號的監(jiān)測尤其是對電壓、電流、溫度等模擬量的監(jiān)測有著很廣泛的應(yīng)用，通過監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，可以對系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置進行及時調(diào)整，為人們的生產(chǎn)生活帶來便利與保證。 系統(tǒng)采用Actel公司先進的模數(shù)混合FPGA以及Actel公司的SOPC設(shè)計解決方案，單芯片實現(xiàn)以CortexMI處理器為核心的片上監(jiān)測系統(tǒng)。它可以完成對電壓、電流、溫度等模擬量的監(jiān)測，系統(tǒng)模擬模塊將采集到的數(shù)據(jù)ADC后送給處理器Cortex-MI進行處理，通過串行口，以太網(wǎng)口和OLED，實現(xiàn)與PC主機交互，板上實時顯示以及遠程主機檢測功能。借助于Actel的先進的新型fusion模數(shù)混合FPGA器件，單芯片實現(xiàn)可直接對外部模擬信號進行處理的數(shù)模混合系統(tǒng)，簡化了設(shè)計；對電壓，電流，溫度等模擬量的測控在日常生活中有很重要的意義，該系統(tǒng)在智能家電，電源監(jiān)控以及微控制器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。 本文研究的主要內(nèi)容包括： 1.對現(xiàn)有嵌入式設(shè)計方法進行比較，確定系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)并選擇SOPC方案設(shè)計系統(tǒng)； 2.系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計； 3.系統(tǒng)軟件設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA 電壓電流 溫度監(jiān)測
上傳時間： 2013-06-14
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隨著我國工業(yè)和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)負荷急劇增加，特別是沖擊性、非線性負荷所占比重不斷加大，使得供電電壓發(fā)生波動和閃變，嚴重影響著電網(wǎng)的電能質(zhì)量。根據(jù)國際電工委員會(IEC)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-7以及國標(biāo)GB12326-2000，電壓波動和閃變己成為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 電壓波動和閃變作為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，能更直接、迅速地反映出電網(wǎng)的供電質(zhì)量。然而，目前國內(nèi)還沒有很好的電壓波動與閃變測量的數(shù)字信號處理方法。為此，論文在深入研究電壓波動和閃變測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于Simulink/DSP Builder的數(shù)字信號處理的FPGA設(shè)計方法，利用DSP Builder工具將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件，避免了VHDL語言手動編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，從而能夠?qū)⒏嗑杏谙到y(tǒng)算法的優(yōu)化上。該方法充分利用Matlab/Simulink系統(tǒng)建模的優(yōu)勢，同時也能夠發(fā)揮FPGA并行執(zhí)行速度快、測量精度高的優(yōu)點。 論文首先介紹了電壓波動和閃變的基木概念、特征量，闡述了電壓波動與閃變的測量原理，分析比較了現(xiàn)有測量方法和裝置的特點和優(yōu)劣。然后依據(jù)電壓波動與閃變測量的IEC標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)，在對電壓波動與閃變測量模擬仿真的基礎(chǔ)上研究其數(shù)字化實現(xiàn)方法，即采用數(shù)字濾波的方式在Simulink/DSP Builder工具下設(shè)計電壓波動與閃變測量系統(tǒng)的數(shù)字模型。同時在ModelSim SE6.1d軟件下進行了系統(tǒng)功能仿真，并且在Altera公司的FPGA設(shè)計軟件QuartusⅡ6.0下進行了系統(tǒng)時序仿真。 仿真結(jié)果表明，基于Simulink/DSP Builder窗口化的數(shù)字信號處理的FPGA設(shè)計方案，設(shè)計簡單、快捷高效，能夠滿足電壓波動和閃變測量最初的系統(tǒng)設(shè)計要求，為進一步從事電壓波動和閃變測量研究提供了一種全新的設(shè)計理念，具有一定的理論與現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-10
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數(shù)字圖像處理技術(shù)是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航天、通信、醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中。數(shù)字圖像處理的特點是處理的數(shù)據(jù)量大，處理非常耗時，本文研究了在FPGA上用硬件描述語言實現(xiàn)圖像處理算法，通過功能模塊的硬件化，解決了視頻圖像處理的速度問題。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，F(xiàn)PGA為數(shù)字圖像信號處理在算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上帶來了新的方法和思路。 本文設(shè)計的基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，是一個具有視頻圖像采集、圖像處理、圖像顯示功能的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司FPGA芯片作為中央處理器，由視頻解碼模塊、圖像處理模塊、視頻編碼模塊組成。模擬視頻信號由CCD傳感器送入，經(jīng)視頻解碼芯片SAA7113轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號后，圖像處理模塊完成中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像處理算法，視頻編碼芯片SAA7121將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號輸出。 整個設(shè)計及各個模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進行了仿真及邏輯綜合。仿真結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得良好的處理效果，處理速度也遠遠高于軟件法處理的方法。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字圖像處理
上傳時間： 2013-04-24
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實現(xiàn)提供了可能性，同時節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對當(dāng)前國內(nèi)外在算法研究方面的熱點問題，對模糊PID算法進行了深入的分析和研究。通過對汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對其進行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機的實際設(shè)計運行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對該汽輪機的數(shù)學(xué)模型進行了甩負荷動態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機組在甩負荷過程中由于機組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動作，使得汽輪發(fā)電機組意外停機的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機組在意外甩負荷時機組正常的機械運轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實現(xiàn)模糊PID算法的具體實現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計輸入和VHDL設(shè)計輸入相結(jié)合的方式實現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時分別對實現(xiàn)的各個功能模塊和整個算法模塊進行了功能時序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計實現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時加強了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計開發(fā)成本。
上傳時間： 2013-07-21
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激光打標(biāo)是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標(biāo)刻。激光打標(biāo)以其“打標(biāo)速度快、性能穩(wěn)定、打標(biāo)質(zhì)量好”等優(yōu)勢，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標(biāo)系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的，運動控制卡必須插在計算機的PCI插槽內(nèi)，且不支持熱捅拔，影響了控制卡的穩(wěn)定性；以單片機為主控制器的激光打標(biāo)控制卡雖然成本低、運行可靠，但由于其運算速度慢、存儲容量有限，限制了它的應(yīng)用范圍。 運動控制卡是激光打標(biāo)系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計了一種新型的基于USB總線，以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標(biāo)控制卡，它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強、易擴展等優(yōu)點，將PC機強大的信息處理能力與運動控制卡的運動控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強、開放程度高、使用方便的特點。 本文首先介紹了激光打標(biāo)的原理，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對USB總線技術(shù)作了簡要介紹后，詳細討論了激光打標(biāo)控制卡的硬件電路設(shè)計，包括USB接口電路，F(xiàn)PGA主控單元電路，D/A單元電路，存儲器電路，I/O接口電路等。接著對USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細設(shè)計，通過軟硬件調(diào)試，控制卡實現(xiàn)了USB通信，輸出兩路模擬信號，SRAM數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)字量輸入輸出等功能。
標(biāo)簽： FPGA USB 激光打標(biāo)
上傳時間： 2013-04-24
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢，接收機數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項重要內(nèi)容，對數(shù)字化接收機的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機的實現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無線電數(shù)字接收平臺的設(shè)計，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計和實現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計靈活、開發(fā)周期短和開發(fā)成本低等優(yōu)點，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進行流水線性設(shè)計，對數(shù)據(jù)進行并行處理，所以FPGA在進行數(shù)據(jù)量大，要求實時處理的系統(tǒng)設(shè)計時有很大的優(yōu)勢。 本文首先首先分析了軟件無線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢及技術(shù)現(xiàn)狀，針對存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問題，提出了中頻軟件無線電的FPGA實現(xiàn)方案。本文以FPGA實現(xiàn)為重點，在深入分析軟件無線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無線電數(shù)字接收平臺兩大模塊的FPGA實現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對內(nèi)部寄存器的位寬進行改進，極大地節(jié)約了資源，提高了運行速率。對FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運算和二進制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運算時間，實現(xiàn)了高效的實時處理。對數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對整個系統(tǒng)進行了Matlab仿真，驗證了系統(tǒng)設(shè)計思想的正確性。在系統(tǒng)各個關(guān)鍵模塊的設(shè)計過程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計指標(biāo)進行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時序仿真測試，并與Matlab仿真結(jié)果進行對比，驗證設(shè)計的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 數(shù)字接收機
上傳時間： 2013-05-18
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實時性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計方法，實現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗證方法。 論文的主要貢獻如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個算法步驟融合在一起進行設(shè)計，可以省去存儲中間計算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計算子模塊的工作時序，將數(shù)據(jù)計算的時間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個，寄存器共有4024個，系統(tǒng)頻率可達69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實時性要求。實驗結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時間： 2013-07-01
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隨著圖像聲納技術(shù)的發(fā)展，對于大數(shù)據(jù)量圖像數(shù)據(jù)的壓縮成為必須要解決的一個課題。本文結(jié)合水聲圖像特點，應(yīng)用VerilogHDL 語言在Quartus Ⅱ軟件環(huán)境下設(shè)計實現(xiàn)了JPEG基本模式編解碼器。 JPEG是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和CCITT 聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，是目前最常使用的圖像存儲格式。 論文首先介紹了JPEG編碼的基本原理，然后根據(jù)編碼的流程從總體結(jié)構(gòu)上對JPEG編碼器進行了模塊劃分。對于2D—DCT變換采用了行列分離的快速算法；針對水聲圖像特點采用了DC系數(shù)直接編碼。以一幅真實的水聲圖像作為JPEG編碼器的測試輸入，對編碼器輸出的碼流經(jīng)過軟件編程后正確顯示出了JPEG圖片，并分析了壓縮圖像效果和質(zhì)量。 JPEG解碼器采用了和JPEG編碼器對稱的模塊劃分，2D—IDCT變換同樣采用了行列分離的快速算法；根據(jù)JPEG標(biāo)準(zhǔn)中哈夫曼編碼的特點，哈夫曼解碼采用了濃縮哈夫曼表法，降低了存儲資源，提高了解碼速度。對經(jīng)本文設(shè)計的JPEG解碼器解碼后的圖片和原圖片進行了比較分析，結(jié)果表明本設(shè)計滿足要求。
上傳時間： 2013-05-25
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