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慣導 采集 FPGA

  • 基于FPGA的SDI接口的研究與開發.rar

    串行數字接口SDI是目前使用最廣泛的數字視頻接口。它是遵循SMPTE-259M和EBtJ-Tech-3267標準制定的,己經被世界上眾多數字視頻設備生產廠家普遍采納并作為標準視頻接口,主要用在非線性編輯系統、視頻服務器、虛擬演播室以及數字切換矩陣和數字光端機等場合。 以往的SDI接口在實現方法上有成本高、靈活性低等缺點,針對這些不足,本文在研究串行數字接口工作原理的基礎上,提出了一種基于FPGA的標清串行數字接口(SD-SDI)的設計方案,并使用SOPC Builder構成一個Nios II處理器系統,將SDI接口以IP核形式嵌入到FPGA內部,從而提高系統的集成度,使之具有視頻數據處理速度快、實時性強、性價比高的特點。具體研究內容包括: 1.在分析SDI接口的硬件結構和工作原理的基礎上,提出了串行數字接口的嵌入式系統設計方法,完成了SDI接口卡的FPGA芯片內部配置以及驅動電路、均衡電路、電源電路等硬件電路設計。 2.采用軟邏輯方法實現SDI接口的傳輸功能,進行了具體的模塊化設計與仿真。 3.引入Nios II嵌入式軟核處理器對數據進行處理,設計了視頻圖像數據的采集程序。 該傳輸系統以Altera公司的Cyclone II EP2C35F672C8為核心芯片,通過發送和接收電路的共同作用,能夠完成標清數字視頻信號的傳輸,初步確立了以SDI接口為數據源的視頻信號傳輸系統的整體模式和框架。

    標簽: FPGA SDI 接口

    上傳時間: 2013-07-31

    上傳用戶:zttztt2005

  • FPGA可配置端口電路的設計.rar

    可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關鍵的樞紐,它有諸多功能:芯片與芯片在數據上的傳遞(包括對輸入信號的采集和輸出信號輸出),電壓之間的轉換,對外圍芯片的驅動,完成對芯片的測試功能以及對芯片電路保護等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設計方法,依據可配置端口電路能實現的功能和工作原理,運用Cadence的設計軟件,結合華潤上華0.5μm的工藝庫,設計了一款性能、時序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個方面的內容: 1.基于端口電路信號寄存器的采集和輸出方式,本論文設計的端口電路可以通過配置將它設置成單沿或者雙沿的觸發方式[7],并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時序仿真,且建立時間小于5ns和保持時間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設計的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對16種狀態機轉換的控制,對16種狀態機的轉換完成了行為級描述和實現了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對觸發器級聯的構架這一特點,設計了一款邊界掃描電路,并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。達到對芯片電路測試設計的要求。 4.對于端口電路來講,有時需要將從CLB中的輸出數據實現異或、同或、與以及或的功能,為此本文采用二次函數輸出的電路結構來實現以上的功能,并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。滿足設計要求。 5.對于0.5μm的工藝而言,輸入端口的電壓通常是3.3V和5V,為此根據設置不同的上、下MOS管尺寸來調整電路的中點電壓,將端口電路設計成3.3V和5V兼容的電路,通過仿真性能上已完全達到這一要求。此外,在輸入端口處加上擴散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路,這個電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時不影響電路正常工作的范圍內,具有三態控制和驅動大負載的功能。通過對管子尺寸的大小設置和驅動大小的仿真表明:在實現TTL高電平輸出時,最大的驅動電流達到170mA,而對應的xilinx4006e的TTL高電平最大驅動電流為140mA[8];同樣,在實現CMOS高電平最大驅動電流達到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅動電流達到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比,在延時和面積以及功耗略大的情況下,本論文研究設計的端口電路增加了雙沿觸發、將輸出數據實現二次函數的輸出方式、通過添加譯碼器將配置端口的數目減少的新的功能,且驅動能力更加強大。

    標簽: FPGA 可配置 端口

    上傳時間: 2013-07-20

    上傳用戶:頂得柱

  • 基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯設計.rar

    隨著信息技術的發展,數字信號的采集與處理在科學研究、工業生產、航空航天、醫療衛生等部門得到越來越廣泛的應用,這些應用中對數字信號的傳輸速度提出了比較高的要求。傳統的基于ISA總線的信號傳輸效率低,嚴重制約著系統性能的提高。 PCI總線以其高性能、低成本、開放性、軟件兼容性等眾多優點成為當今最流行的計算機局部總線。但是,由于PCI總線硬件接口復雜、不易于接入、協議規范比較繁瑣等缺點,常常需要專用的接口芯片作為橋接,為了解決這一系列問題,本文提出了一種基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的實現方案,支持PCI突發訪問方式,突發長度為8至128個雙字長度,核心FPGA芯片采用ALTERA公司的CYCLONE FPGA系列的EP1C6Q240C8,容量為6000個邏輯宏單元,速度為-8,編譯后系統速度可以達到80MHz,取得了良好的效果。 基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的核心是PCI接口模塊。在硬件方面,特別討論了PCI接口模塊、地址轉換模塊、數據緩沖模塊、外部接口模塊和SRAM DMA控制模塊等五個功能模塊的設計方案和硬件電路實現方法,著重分析了PCI接口模塊的數據傳輸方式,采用模塊化的方法設計了內部控制邏輯,并進行了相關的時序仿真和邏輯驗證,硬件需要軟件的配合才能實現其功能,因此設備驅動程序的設計是一個重要部分,論文研究了Windows XP體系結構下的WDM驅動模式的組成、開發設備驅動程序的工具以及開發系統實際硬件的設備驅動程序時的一些關鍵技術。 本文最后利用基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯中的關鍵技術,對PCI數據采集卡進行了整體方案的設計。該系統采用Altera公司的cyclone Ⅱ系列FPGA實現。

    標簽: FPGA PCI 總線接口

    上傳時間: 2013-07-24

    上傳用戶:ca05991270

  • 基于FPGA和DSP的車牌識別系統的硬件設計與實現.rar

    隨著交通工具的迅猛發展,智能交通系統(Intelligent TransportationSystems,簡稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關注。而在ITS中,車牌識別(LicensePlate Recognition,簡稱LPR)是其核心技術。車牌識別系統主要由數據采集和車牌識別算法兩個部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機性能、氣候條件等因素的影響,牌照中的字符可能出現不清楚、扭曲、缺損或污跡干擾,這都給識別造成一定難度。因此,在復雜背景中快速準確地進行車牌定位成為車牌識別系統的難點。 本文研究和設計了一種集圖象采集,圖象識別,圖象傳輸等于一體的實時嵌入式系統。該平臺包括硬件系統設計與應用程序開發兩個方面,充分利用TI公司的C6000系列DSP強大的并行運算能力、以及FPGA的靈活時序邏輯控制技術,從硬件方面實現系統的高速運行。 本文的主要工作有兩部分組成,具體如下: (1) 在硬件設計方面:實現由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識別系統;設計并完成系統的原理圖和印制板圖;完成電路板調試,以及完成FPGA.在高速圖像采集中的veriIog應用程序開發。 (2) 在軟件開發方面:完成Philips公司的SAA7113H的配置代碼開發,以及DSP底層的部分驅動程序開發。 該系統能夠實現25幀每秒的數字視頻流圖像數據的輸出,并由FPGA負責完成一幅720×572數據量的圖像采集。DSP負責系統的嵌入式操作,包括系統的控制和車牌識別算法的實現。 目前,嵌入式車牌識別系統硬件平臺已經搭建成功,系統軟件代碼程序也已經開發完成。本系統能夠實現高速圖像采集、嵌入式操作與車牌識別算法、UART數據通信等功能,具有速度快、穩定性高、體積小、功耗低等特點,為車牌識別算法提供一個較好的驗證平臺。

    標簽: FPGA DSP 車牌識別系統

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:yangbo69

  • 基于以太網和FPGA的智能小區管理系統.rar

    智能化住宅小區,是指在一定范圍內通過有效的傳輸網絡,將多元住處服務、物業管理、安防以及住宅智能化等系統結合在一起,為該小區的服務與管理提供高技術的智能化手段。從而實現快捷高效的超值服務管理和安全舒適的家居環境,使業主生活得更安全、更方便。 隨著國民經濟和科學技術水平的提高,特別是計算機技術、通信技術、網絡技術和控制技術的迅速發展,促進了智能小區在我國的推廣和應用。目前這些小區的智能化建設大多數是采用Lonworks、FF等現場總線技術。但是現場總線協議標準化程度還不成熟,且成本較高。隨著寬帶Internet進入家庭,利用Internet來構建智能小區已成為大勢所趨。 本文介紹了一種基于以太網和FPGA的嵌入式智能小區管理系統的組建方法。首先,以Altera的FPGA為核心,通過在外圍添加適當的存儲設備和通信接口設備,構成一個嵌入式系統的硬件平臺。其次,在此平臺的基礎上,通過在FPGA中定制Nios Ⅱ軟核處理器以及在外圍的Flash存儲器中下載uClinux操作系統,從而構建出一套資源豐富的嵌入式操作系統。該系統帶有一個網絡功能齊全的Web服務器。最后,將此操作系統作為智能小區的樓宇集中器,再根據需要配置適當的采集器和顯示器,就可以組建成一套功能強大的智能小區管理系統。它可以完成圖像抄表、定時圖像采集、實時溫度監控、樓宇廣播、智能語音報警等功能。 這種利用當前流行的嵌入式系統來組建的智能小區管理系統,不但實現簡單、功能強大;而且節約布線、成本低廉。因此具有很高的性價比,相信在未來有較大的市場潛力。 本文主要包括如下幾個部分:系統硬件結構設計,包括系統的原理圖構建和PCB板的繪制:系統核心處理器設計,包括Nios Ⅱ軟核CPU的設計方法、外圍存儲和通信器件的添加及設計方法;嵌入式操作系統uClinux的相關知識及移植方法:系統的軟件結構設計,包括圖像采集、溫度采集、LCD顯示等CGI程序設計,以及單片機語音報警程序設計等;最后給出了調試情況以及一些試驗結果。

    標簽: FPGA 以太網 智能小區

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:木末花開

  • 基于FPGA的智能小車系統.rar

    基于FPGA的智能小車系統就是本地計算機通過接入Internet小車實現對遠端工作現場、危險工作地段等特殊環境進行監視和控制的系統。智能小車是智能行走機器人的一種,這種智能小車可以適應不同環境,不受溫度、濕度、空間、磁場輻射、重力等條件的影響,可以在人類無法進入或生存的環境中完成人類無法完成的探測任務。適用于國防及民用多個領域。整個系統以遙控小車裝置為基礎,通過配置在上面的攝像頭實現圖像的采集及對行車道的檢測,通過配置的紅外測溫儀探測環境和目標的溫度,具有一定的智能性。其明顯的優點是可以通過網絡遠程控制小車運行及采集現場的溫度、圖像等相關信息,完成人類在特定條件下無法完成的工作。對人類的科學研究、探索未知領域、遠程監控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統的基礎上,提出了基于FPGA的智能小車遠程監控方案。采用FPGA來實現,可以充分利用現有的IP核,功能擴展容易,設計開發成本低,上市時間快,修改方便,甚至可以遠程重構系統。與單片機相比,集成度高,可靠性好,調試和維護方便。 論文主要內容包括以下幾個部分:在對智能小車功能分析的基礎上,設計了硬件系統,并在FPGA上構建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統,配置了SPI、串行口和以太網接口模塊和驅動程序,以及各種存儲器。移植了μClinux操作系統,配置嵌入式Web服務器,編寫CGI程序,設計了動態網頁;并對行車道檢測系統進行了研究,在DSP Builder中構建了該模塊,并在Matlab中進行了仿真。在研究數碼相機模塊和紅外測溫模塊的基礎上,編寫了圖像采集和溫度測量程序以及小車運動控制程序,并對系統進行了調試,初步達到通過Internet實現遠程監控的目的。

    標簽: FPGA 智能小車

    上傳時間: 2013-05-24

    上傳用戶:1047385479

  • 基于H264的網絡視頻監控的FPGA實現研究.rar

    隨著科學技術的發展與公共安全保障需求的提高,視頻監控系統在工業生產、日常生活、警備與軍事方面的應用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術、H.264壓縮編碼技術和網絡傳輸控制技術實現網絡視頻監控系統,在穩定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優勢,具有重要的學術意義與實用意義, 本課題所設計的網絡視頻監控系統由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務器、相關網絡設備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務器實時采集圖像,采用H.264 編碼算法進行壓縮,并持續監聽網絡。PC機客戶端可通過網絡對服務器進行遠程訪問,接收編碼數據,使用H.264解碼算法重建圖像并實時顯示,使監控人員有效地掌握現場情況, 在嵌入式圖像服務器設計階段,本文首先進行了芯片選型與開發平臺選擇。然后構建圖像采集子系統,采用雙緩存乒乓交換的方法設計圖像采集用戶自定義模塊。接著設計雙Nios Ⅱ架構的SOPC系統,闡述了雙軟核設計中定制連接、內存芯片共享、數據搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網絡服務器的設計,采用μC/OS-Ⅱ進行多任務的管理與調度, H.264視頻壓縮編解碼算法設計與實現是本文的重點。文中首先分析H.264.標準,規劃編解碼器結構。接著設計了16×16幀內預測算法,并設計宏塊掃描方式,采用兩次判決策略進行預測模式選擇。然后設計4×4子塊掃描方式,編寫整數變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結合的方案,針對除拖尾系數之外的非零系數值編碼子算法,實現了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設計了網絡傳輸的碼流組成格式,并針對編碼算法設計相應解碼算法。使用VC++完成算法驗證,并進行測試,觀察不同參數下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后,本文進行了PC機客戶端設計,使其具有遠程訪問、H.264解碼與實時顯示的功能。同時將H.264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中,并將嵌入式圖像服務器與若干客戶端接入網絡進行聯合調試,構建完整的網絡視頻監控系統, 實驗結果表明,本系統視頻壓縮率高,監控圖像質量良好,充分證明了系統軟硬件與圖像編解碼算法設計成功。本系統具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優點,發展前景十分廣闊。

    標簽: H264 FPGA 網絡視頻監控

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:wang0123456789

  • 基于FPGA的串行通信實現與CRC校驗.rar

    目前電力系統正朝著設備數字化和網絡互聯化的方向發展,電力系統的行為也將會越來越復雜。作為電網故障分析必不可少的故障錄波器,電網的日趨復雜化對其性能提出了更高的要求。FPGA技術和嵌入式系統的發展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實現方案,簡要分析了其軟硬件結構和功能;接著針對故障錄波裝置中數據采集的高精度、高速度問題,提出了基于FPGA和AD7656的數據采集單元的設計方案;針對大容量故障數據的存儲問題,設計了在內嵌PowerPC微處理器的FPGA上實現SDRAM控制器的方案,并運用modelsim6.0仿真工具對設計的SDRAM控制器進行了仿真;研究了在內嵌PowerPC微處理器上構建嵌入式系統的問題;最后討論了行波測距算法在輸電線路故障錄波器中應用的相關問題。

    標簽: FPGA CRC 串行

    上傳時間: 2013-07-17

    上傳用戶:asddsd

  • 基于DSP/FPGA的多波形數字脈沖壓縮系統硬件的研究與實現

    現代雷達系統廣泛采用脈沖壓縮技術,用以解決作用距離與分辨能力之間的矛盾。脈沖壓縮是指雷達通過發射寬脈沖,保證足夠的最大作用距離,而接收時,采用相應的脈沖壓縮法獲得窄脈沖以提高距離分辨率的過程。同時,數字信號處理技術的迅猛發展和廣泛應用,為雷達脈沖壓縮處理的數字化實現提供了可能。 本文主要研究雷達多波形頻域數字脈沖壓縮系統的硬件系統實現。在匹配濾波理論的指導下,成功研制了基于FPGAEP1K100QC208-1和4片高性能ADSP21160M的多波形頻域數字脈沖壓縮系統。該系統可處理時寬在42μs以內、帶寬在5MHz以下的線性調頻信號(LFM),非線性調頻信號(NLFM)和Taylor四相碼信號,且技術指標完全滿足實用系統的設計要求。 本文完成的主要工作和創新之處有:(1)基于雙通道模數轉換器AD10242設計高精度數據采集電路,為整個脈壓系統的工作提供必要的條件。完成了前端模擬信號輸入電路的優化和差分輸入時鐘的產生,以實現高精度采樣。 (2)根據協議和脈壓系統的工作要求,以基于FPGAEP1K100QC208完成系統控制,使整個脈壓系統正確穩定地工作。同時以該FPGA生成雙口RAM,實現數據暫存,以匹配采樣速率和脈壓系統頻率。 (3)設計基于4片高性能ADSP21160M的緊耦合并行處理系統,以完成多波形頻域數字脈沖壓縮的全部運算工作。4片DSP共享外部總線,且各DSP以鏈路口互連,進行數據通信。各DSP還使用一個鏈路口連接到接口板DSP,將脈壓結果送出。 (4)以一片ADSP21160M和一片EP1K100QC208為核心,設計輸出板電路,完成數據對齊、求模和數據向下一級的輸出,并產生模擬輸出。 (5)調試并改進處理板和輸出板。

    標簽: FPGA DSP 多波形 壓縮系統

    上傳時間: 2013-06-11

    上傳用戶:qq277541717

  • 紅外成像制導的FPGA數據預處理技術研究

    本文研究了在復雜背景下紅外圖像的背景和噪聲抑制算法,并且完成了硬件實現,主要包括以下內容: 1.通過對實際紅外圖像的背景和噪聲特性的研究分析,設計改進了一種基于加權廣義次序統計濾波器的背景抑制的算法。紅外圖像的噪聲通常為脈沖噪聲,具有高頻特性;而紅外圖像的背景變換比較緩慢,其頻譜成分多集中在低頻區域,所以本文在對圖像特性分析的基礎上,設計改進了基于加權廣義次序統計濾波器的背景抑制的算法。在對采集的起伏背景紅外圖像進行背景抑制后,用全局門限可以有效的分割出目標信息,輸出包含目標信息的二值化圖像,為后續處理提供數據。但是出于更復雜背景條件下算法有效性的目的,深入討論了局部自適應門限分割算法的設計。 2.在實時信號處理系統中,底層的圖像預處理算法目前難以用軟件實現;但是其運算結構相對比較簡單,適于用FPGA進行硬件實現。本文對算法的FPGA設計作了較為深入地研究,同時介紹了算法的VHDL實現,利用模塊化的優點對算法分模塊設計,對各個模塊的實現作了詳細介紹。 3.完成了紅外成像制導系統的預處理部分硬件電路設計,對FPGA中預處理算法的處理結果進行了驗證。通過算法在硬件上的實現,證明了算法的有效性。

    標簽: FPGA 紅外成像 制導 數據

    上傳時間: 2013-07-02

    上傳用戶:釣鰲牧馬

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