圖像是人類智能活動重要的信息來源之一，是人類相互交流和認識世界的主要媒體。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出，人們對圖像處理技術(shù)的需求與日劇增，同時VLSI技術(shù)的發(fā)展給圖像處理技術(shù)的應用提供了廣闊的平臺。圖像處理技術(shù)是圖像識別和分析的基礎(chǔ)，所以圖像處理技術(shù)對整個圖像工程來說就非常重要，對圖像處理技術(shù)的實現(xiàn)的研究也就具有重要的理論意義與實用價值，包括對傳統(tǒng)算法的改進和硬件實現(xiàn)的研究。仿生算法的興起為圖像處理問題的解決提供了一條十分有效的新途徑；FPGA技術(shù)的發(fā)展為圖像處理的硬件實現(xiàn)提供了有效的平臺。 @@ 本文在詳細介紹鄰域圖像處理算法及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、遺傳算法和蟻群算法基本原理的基礎(chǔ)上，將其應用于圖像增強和圖像分割的圖像處理問題之中，并將其用FPGA技術(shù)實現(xiàn)。論文中采用遺傳算法自適應的確定非線性變換函數(shù)的參數(shù)對圖像進行增強，在采用FPGA來實現(xiàn)的過程中先對系統(tǒng)進行模塊劃分，主要分為初始化模塊、選擇模塊、適應度模塊、控制模塊等，然后利用VHDL語言描述各個功能模塊，為了提高設計效率，利用IP核進行存儲器設計，利用DSP Builder進行數(shù)學運算處理。時序控制是整個系統(tǒng)設計的核心，為盡量避免毛刺現(xiàn)象，各模塊的時序控制都是采用單進程的Moore狀態(tài)機實現(xiàn)的。在圖像分割環(huán)節(jié)中，圖像分割問題轉(zhuǎn)換為求圖像的最大熵問題，采用蟻群算法對改進的最大熵確定的適應度函數(shù)進行優(yōu)化，并對基于FPGA和蟻群算法實現(xiàn)圖像分割的各個模塊設計進行了詳細介紹。 @@ 對實驗結(jié)果進行分析表明遺傳算法和蟻群算法在數(shù)字圖像處理中的使用明顯改善了處理的效果，在利用FPGA實現(xiàn)遺傳算法和蟻群算法的整個設計過程中由于充分發(fā)揮了FPGA的并行計算能力及流水線技術(shù)的應用，大大提高算法的運行速度。 @@關(guān)鍵詞：圖像處理；遺傳算法；蟻群算法；FPGA
標簽： FPGA 數(shù)字圖像處理
上傳時間： 2013-06-03
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隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應用，人們對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實時性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機總線接口規(guī)范，以其使用方便、易于擴展、速度快等優(yōu)點而被廣泛地應用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。現(xiàn)場可編程門陣列最大的特點是結(jié)構(gòu)靈活，開發(fā)周期較短，適合于實時信號處理，已被廣泛應用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領(lǐng)域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點，設計了一種基于USB2.0技術(shù)和FPGA技術(shù)相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先，對數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進行了簡單地介紹。 @@ 其次，對以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56，簡稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了硬件設計和分析，并在此設計的基礎(chǔ)上給出相應的原理圖、PCB。硬件設計主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設計以及硬件邏輯設計。 @@ 再次，根據(jù)系統(tǒng)需求，對系統(tǒng)軟件部分進行了設計，分三部分：一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序；二是在PC機中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設備驅(qū)動程序；三是充分了解FX2的主要功能特點，并編寫出應用程序。 @@ 最后，對系統(tǒng)的軟硬件進行了調(diào)試，給出了調(diào)試結(jié)果和分析，對出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明，系統(tǒng)符合設計要求。 @@關(guān)鍵詞：USB2.0；FPGA；SOPC；數(shù)據(jù)采集；固件；
上傳時間： 2013-06-21
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軟件無線電（Software Defined Radio）是無線通信系統(tǒng)收發(fā)信機的發(fā)展方向，它使得通信系統(tǒng)的設計者可以將主要精力集中到收發(fā)機的數(shù)字處理上，而不必過多關(guān)注電路實現(xiàn)。在進行數(shù)字處理時，常用的方案包括現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、數(shù)字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）。FPGA以其相對較低的功耗和相對較低廉的成本，成為許多通信系統(tǒng)的首先方案。正是在這樣的前提下，本課題結(jié)合軟件無線電技術(shù)，研究并實現(xiàn)基于FPGA的數(shù)字收發(fā)信機。 @@ 本論文主要研究了發(fā)射機和接收機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的硬件實現(xiàn)問題。首先，從理論上對發(fā)射機和接收機結(jié)構(gòu)進行研究，找到收發(fā)信機設計中關(guān)鍵問題。其次，在理論上有深刻認識的基礎(chǔ)上，以FPGA為手段，將反饋控制算法、反饋補償算法和前饋補償算法落實到硬件電路上。同步一直是數(shù)字通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題，它也是本文的研究重點。本文在研究了已有各種同步方法的基礎(chǔ)上，設計了一種新的同步方法和相應的接收機結(jié)構(gòu)，并以硬件電路將其實現(xiàn)。最后，針對所設計的硬件系統(tǒng)，本文還進行了充分的硬件系統(tǒng)測試。硬件測試的各項數(shù)據(jù)結(jié)果表明系統(tǒng)設計方案是可行的，基本實現(xiàn)了數(shù)字中頻收發(fā)機系統(tǒng)的設計要求。 @@ 本文中發(fā)射機系統(tǒng)是以Altera公司EP2C70F672C6為硬件平臺，接收機系統(tǒng)以Altera公司EP2S180F1020C3為硬件平臺。收發(fā)系統(tǒng)均是在Ouartus Ⅱ 8．0環(huán)境下，通過編寫Verilog HDL代碼和調(diào)用Altera IP core加以實現(xiàn)。在將設計方案落實到硬件電路實現(xiàn)之前，各種算法均使用MATLAB進行原理仿真，并在MATLAB仿真得到正確結(jié)果的基礎(chǔ)上，使用Quartus Ⅱ 8．0中的功能仿真工具和時序仿真工具進行了前仿真和后仿真。所有仿真結(jié)果無誤后，可下載至硬件平臺進行調(diào)試，通過Quartus Ⅱ 8．0中集成的SignalTap邏輯分析儀，可以實時觀察電路中各點信號的變化情況，并結(jié)合示波器和頻譜儀，得到硬件測試結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞：SDR；數(shù)字收發(fā)機；FPGA；載波同步；符號同步
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機及其外圍設備的發(fā)展，傳統(tǒng)的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避，并逐漸成為計算機通信的瓶頸。在這種情況下，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標準化和易于擴展等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為計算機外設接口的主流技術(shù)，在計算機外圍設備和消費類電子領(lǐng)域正獲得越來越多的應用。 @@ 本文基于USB2．0協(xié)議規(guī)范，設計了一款支持高速和全速傳輸?shù)腢SB2．0設備控制器IP核。文中著重介紹了這款設備控制器IP核的設計和FPGA驗證工作，詳細研究并分析了USB2．0規(guī)范，根據(jù)規(guī)范提出了一種USB2．0設備控制器整體構(gòu)架方案，描述了各個功能子模塊硬件電路的功能及實現(xiàn)。從可重用的角度出發(fā)，對設備控制器模塊進行優(yōu)化設計，增加多個靈活的配置選項，根據(jù)不同的應用對硬件進行配置，使其在滿足要求的情況下去除冗余電路，以減少占用面積和功耗，從而使其靈活地應用于各種USB系統(tǒng)。本文還研究了IP核的驗證方法，并對所設計的USB2．0設備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗證環(huán)境，搭建了FPGA硬件驗證平臺，設計了具有AHB接口的設備控制器和帶有8051的設備控制器，并分別在FPGA平臺上進行了功能驗證。 @@ 本文所設計的USB2．0設備控制器IP核可配置性高，使用者可以自由配置所需端點的個數(shù)以及每個端點類型等，可以集成于多種USB系統(tǒng)中，適于各類USB設備的開發(fā)。本課題所取得的成果為USB2．0設備類的研究和開發(fā)積累了經(jīng)驗，并為后來實驗室某項目測試芯片的USB數(shù)據(jù)采集提供了參考方案，也為未來USB3．0接口IP核的開發(fā)和應用奠定了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞USB2．0控制器；IP核；FPGA；驗證
上傳時間： 2013-06-30
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本文完成了對MIPS-CPU的指令集確定，流水線與架構(gòu)設計，代碼編寫，并且在x86計算機上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng)，完成了對MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真，最終完成FPGA芯片的下載與實現(xiàn)。 @@ 本文完成了包含34條指令的MIPS-CPU指令集的制定，完成了整個MIPS-CPU的架構(gòu)設計與5級流水線級數(shù)的確定。制定了整個CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式，完成了對不同模式下的指令的分析，給出了相應的取指，譯碼，產(chǎn)生新的程序存儲器尋址地址，執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲器與寄存器文件回寫的控制信號，完成取指令模塊，譯碼模塊，執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)回寫等模塊代碼的編寫，從而完成了流水線模塊的代碼設計。 @@ 重點分析了由于流水線設計而引入的競爭與冒險，分析了在不同流水線階段可能存在的競爭與冒險，對引起競爭與冒險的原因進行了確定，并通過增加一些電路邏輯來避免競爭與冒險的發(fā)生，完成了競爭與冒險檢測電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫前饋電路模塊的代碼編寫，從而解決了競爭與冒險的問題，使設計的5級流水線得以暢順實現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺的搭建，該仿真器用來對應用程序進行編譯，鏈接與執(zhí)行，生成相應匯編語言程序以及向量文件(16進制機器碼)；并且同時產(chǎn)生相關(guān)的Modelsim仿真，及Quartus II下載驗證的文件。本設計利用該仿真系統(tǒng)來評估設計的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng)，模擬仿真結(jié)果證明本文設計的MIPS-CPU可以實現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對今后從事專用RISC-CPU設計的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設計的MIPS-CPU下載到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片，并且借助ALTERA公司提供的Quartus II軟件進行了編譯與驗證，對設計的MIPS-CPU的資源使用，關(guān)鍵路徑上的時序，布線情況進行了分析，最終完成各個指標的檢查，并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明設計的MIPS-CPU功能正常，滿足約束，指標正確。 @@關(guān)鍵詞 MIPS；流水線；競爭與冒險；仿真器；FPGA
上傳時間： 2013-07-31
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隨著現(xiàn)代DSP、FPGA等數(shù)字芯片的信號處理能力不斷提高，基于軟件無線電技術(shù)的現(xiàn)代通信與信息處理系統(tǒng)也得到了更為廣泛的應用。軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件系統(tǒng)作為其應用平臺，把盡可能多的無線及個人通信和信號處理的功能用軟件來實現(xiàn)，從而將無線通信新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開發(fā)逐步轉(zhuǎn)移到軟件上來。另一方面，現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理速度、處理精度和動態(tài)范圍的要求也越來越高，需要每秒完成幾千萬到幾百億次運算。因此研制具備高速實時信號處理能力的通用硬件平臺越來越受到業(yè)界的重視。 @@ 目前的高速實時信號處理系統(tǒng)一般均采用DSP+FPGA的架構(gòu)，其中DSP主要負責完成系統(tǒng)通信和基帶信號處理算法，而FPGA主要完成信號預處理等前端算法，并提供系統(tǒng)常用的各種外部接口邏輯。本文的主要工作就在于完成通用型高速實時信號處理系統(tǒng)的FPGA軟件設計。 @@ 本文提出了一種基于多DSP與FPGA的通用高速實時信號處理系統(tǒng)的架構(gòu)。綜合考慮各方面因素，作者選擇使用兩片ADSP-TS201浮點DSP以混合耦合模型構(gòu)成系統(tǒng)信號處理核心；以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系統(tǒng)所需的各種接口，包括與ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外設接口。此外，作者還選擇了ADSP-BF533定點DSP加入系統(tǒng)當中以擴展系統(tǒng)音視頻信號處理能力，體現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設計正逐漸成為現(xiàn)代FPGA應用的一個熱點。結(jié)合課題需要，作者以Xilinx公司的MicroBlze軟核處理器為核心在Virtex-5片內(nèi)設計了一個嵌入式系統(tǒng)，完成了對CF卡、DDR2 SDRAM存儲器的讀寫控制，并利用片內(nèi)集成的三態(tài)以太網(wǎng)MAC硬核模塊，實現(xiàn)了系統(tǒng)與上位PC機之間的以太網(wǎng)通信鏈路。此外，為擴展系統(tǒng)功能，適應未來可能的軟件升級，進一步提高系統(tǒng)的通用性，還將嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II移植到MicroBlaze處理器上。 @@ 最后，作者介紹了基于Xilinx RocketIO GTP收發(fā)器的高速串行傳輸設計的關(guān)鍵技術(shù)和基本的設計方法，充分體現(xiàn)了目前高速實時信號處理系統(tǒng)的發(fā)展要求和趨勢。 @@關(guān)鍵詞：高速實時信號處理；FPGA；Virtex-5；嵌入式系統(tǒng)；MicroBlaze
標簽： FPGA 實時信號 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
上傳用戶：wangchong
近年來，以FPGA為代表的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)取得了快速的發(fā)展，F(xiàn)PGA不但解決了信號處理系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題，而且基于大規(guī)模FPGA單片系統(tǒng)的片上可編程系統(tǒng)(SOPC)的靈活設計方式使其越來越多的取代ASIC的市場。傳統(tǒng)的通用信號處理系統(tǒng)使用DSP作為處理核心，系統(tǒng)的可重構(gòu)型不強，F(xiàn)PGA解決了這一問題，并且現(xiàn)有的FPGA中，多數(shù)已集成DSP模塊，結(jié)合FPGA較強的信號并行處理特性使其與DSP信號處理能力差距很小。因此，F(xiàn)PGA作為處理核心的通用信號處理系統(tǒng)具有很強的可實施性。 @@ 基于上述要求，作者設計和完成了一個基于多FPGA的通用實時信號處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用4片XC3SD1800A作為處理核心，使用DDR2 SDRAM高速存儲實時數(shù)據(jù)。作者通過全面的分析，設計了核心板、底板和應用板分離系統(tǒng)架構(gòu)。該平臺能夠根據(jù)實際需求進行靈活的搭配，核心板之間的數(shù)據(jù)傳輸采用了LVDS(低電壓差分信號)技術(shù)，從而使得數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定的以非常高的速率進行傳輸。 @@ 本系統(tǒng)屬于高速數(shù)字電路的設計范疇，因此必須重視信號完整性的設計與分析問題，作者根據(jù)高速電路的設計慣例和軟件輔助設計的方法，在分析和論證了阻抗控制、PCB堆疊、PCB布局布線等約束的基礎(chǔ)上，順利地完成了PCB繪制與調(diào)試工作。 @@ 作為系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)，作者還在文中研究了在系統(tǒng)設計過程中出現(xiàn)的電源完整性問題，并給出了解決辦法。 @@ LVDS高速數(shù)據(jù)通道接口和DDR2存儲器接口設計決定本系統(tǒng)的使用性能，本文基于所選的FPGA芯片進行了詳細的闡述和驗證。并結(jié)合系統(tǒng)的核心板和底板，完成了應用板，視頻圖像采集、USB、音頻、LCD和LED矩陣模塊顯示等接口的設計工作，對其中的部分接口進行了邏輯驗證。 @@ 經(jīng)過測試，該通用的信號處理平臺具有實時性好、通用性強、可擴展和可重構(gòu)等特點，能夠滿足當前一些信號處理系統(tǒng)對高速、實時處理的要求，可以廣泛應用于實時信號處理領(lǐng)域。通過本平臺的研究和開發(fā)工作，為進一步研究和設計通用、實時信號處理系統(tǒng)打下了堅實的基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞：通用實時信號處理；FPGA；信號完整性；DDR2；LVDS
標簽： FPGA 實時信號 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-27
上傳用戶：qiaoyue
同步是移動通信領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是保障通信初始和進行的必要過程，對系統(tǒng)的性能影響重大。縱觀移動通信系統(tǒng)的發(fā)展史，同步技術(shù)自始至終都是人們研究的熱點。 @@ WCDMA作為第三代移動通信無線接口標準之一，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到了商用。小區(qū)搜索是WCDMA的重要物理層過程，是實現(xiàn)下行移動臺和基站間同步的重要手段。 @@ 作為ASIC領(lǐng)域的一種半定制電路，現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）既解決了全定制電路不能修改的不足，又解決了原有可編程器件容量有限的問題。FPGA以其強大的現(xiàn)場可編程能力和開發(fā)速度優(yōu)勢，逐漸成為ASIC電路中設計周期最短、開發(fā)費用最低、風險最小的器件之一。 @@ 因此，研究WCDMA同步算法及其在FPGA中的實現(xiàn)與驗證是具有理論和現(xiàn)實意義的。本文首先介紹了WCDMA物理層基礎(chǔ)，接著詳細討論了WCDMA主同步、輔同步和導頻同步的原理，介紹了前兩步同步的改進型算法和證明，并和傳統(tǒng)相關(guān)算法在資源和實現(xiàn)復雜度方面進行了比較，給出了下行同步的浮點仿真結(jié)果和分析。之后，深入討論了下行同步的FPGA （V4-SX-35）實現(xiàn)方案、運算流程和模塊間的接口設計。最后，介紹了下行同步的FPGA驗證方法。 @@ 本文較為深入的討論了WCDMA下行同步的算法和FPGA實現(xiàn)方案，給出了理論分析和仿真、實驗結(jié)果。并在低復雜度和資源開銷條件下，完成了FPGA的硬件設計和片上測試，達到了系統(tǒng)的性能指標。 @@關(guān)鍵詞：WCDMA；同步；小區(qū)搜索；FPGA
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：wsm555
數(shù)字D類音頻放大器，也叫數(shù)字脈沖調(diào)制放大器，具有效率高，低電壓，低失真的特點，在低成本，高性能的消費類產(chǎn)品特別是便攜式設備中得到越來越廣泛的應用。數(shù)字D類放大器包括數(shù)字脈沖寬度調(diào)制（PWM）和輸出級（含低通濾波器）兩個部分，數(shù)字PWM又包括兩個部分，采樣處理和脈沖產(chǎn)生。傳統(tǒng)的采樣處理算法運算復雜，硬件實現(xiàn)成本高，面積大，從而導致功耗也大，不適合當今向低功耗發(fā)展的趨勢。 本文在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上提出了一種新的算法，該算法不包括乘法或者除法這些計算復雜和非常消耗硬件資源的單元，只含加法和減法運算。在推導出該算法的傅立葉表達式后，在MATLAB的simulink中建立系統(tǒng)模型進行仿真以驗證算法的可行性，在輸入信號頻率為1kHZ，采樣頻率為48kHZ，電源電壓為10V，輸出負載為4Ω的條件下，得到的總諧波失真為0．12％，符合D類放大器的性能要求。本文還在基于Xilinx公司的Spartan-3系列FPGA的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了該算法的電路結(jié)構(gòu)，綜合結(jié)果表明，實現(xiàn)基于本文算法的數(shù)字D類音頻系統(tǒng)所需要的硬件資源大大減少，從而減少了功耗。 關(guān)鍵詞：D類放大器；脈沖寬度調(diào)制；采樣算法；數(shù)字音頻放大器；FPGA
上傳時間： 2013-07-19
上傳用戶：zhuoying119
淺談51系列單片機嵌入式程序設計:文主要提出了一個51系列匯編語言通用程序設計框架，并對其作了詳細的探討．關(guān)鍵字：單片機；嵌入式；程序設計；匯編；51系列1 引言無論是測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-15
上傳用戶：q123321
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