遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應用于許多難優(yōu)化問題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運行速度也制約了其在一些實時性要求較高場合的應用。利用硬件實現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點，從而在很大程度上提高算法的運行速度。 本文對遺傳算法進行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點，選用了適合硬件化的遺傳算子，設計了標準遺傳算法硬件框架；為了進一步利用硬件自身的并行特性，同時提高算法的綜合性能，本文還對現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點及研究現(xiàn)狀，并在此基礎上提出一種適合硬件實現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標準遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應度計算、選擇、交叉、變異、群體存儲和控制等功能模塊。文中詳細分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語言編寫源代碼實現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時序仿真和下載等一系列步驟，實現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題，給出了實驗結(jié)果。這些硬件模塊可以被進一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進行了討論，并對本課題未來的研究進行了展望。
標簽： FPGA 算法 硬件 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-07-22
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在3G移動通信網(wǎng)絡建設中，如何實現(xiàn)密集城區(qū)的無線網(wǎng)絡覆蓋是目前基站的發(fā)展方向。目前網(wǎng)絡覆蓋理念的核心思想就把傳統(tǒng)宏基站的基帶處理和射頻部分分離，分成基帶處理單元和射頻拉遠單元兩個設備，這樣既節(jié)省空間、降低設置成本，又提高了組網(wǎng)效率。本文研究的數(shù)字收發(fā)機用于WCDMA基站系統(tǒng)的射頻拉遠單元中，實現(xiàn)移動通信網(wǎng)中射頻信號的傳輸工作。 數(shù)字收發(fā)機主要由射頻處理部分、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換部分、數(shù)字上下變頻處理部分、接口轉(zhuǎn)換以及數(shù)字光模塊組成。本文研究的重點是數(shù)字上下變頻處理部分。設計采用軟件無線電的架構(gòu)和FPGA技術(shù)，所設計的數(shù)字上下變頻部分可以在不修改硬件電路的基礎上只需修改軟件部分的參數(shù)則可實現(xiàn)多種頻率的變頻處理，極大地降低了開發(fā)成本，且縮短了開發(fā)周期。 根據(jù)系統(tǒng)設計的設計要求，以及現(xiàn)有芯片使用情況比較，本文選用Altera公司的：FPGA芯片，應用公司提供的Dspbuilder作為系統(tǒng)級的開發(fā)工具，應用Quartus Ⅱ作為綜合、布局布線工具實現(xiàn)數(shù)字上下變頻處理部分設計。 本文的主要研究工作包括以下幾個部分： (1)對數(shù)字收發(fā)機的整體結(jié)構(gòu)進行分析研究，確定數(shù)字收發(fā)機的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和各個部分的功能； (2)通過對數(shù)字上下變頻的相關(guān)理論的研究，分析出數(shù)字上下變頻的結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法及性能； (3)通過對數(shù)控振蕩器、CIC濾波器、FIR濾波器進行理論研究、內(nèi)部實現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及性能分析，得出具體的參數(shù)和仿真實現(xiàn)結(jié)構(gòu)； (4)使用FPGA中的IP核技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)字上下變頻，利用Matlab中Dspbuilder提供的IP核分別進行NCO、CIC、FIR的仿真工作；并得出數(shù)字上下變頻的總體仿真實現(xiàn)結(jié)果； (5)對高速收發(fā)通道進行了研究和設計，根據(jù)系統(tǒng)的要求給出了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，并采用Altera的第三代FPGA產(chǎn)品Stratix Ⅱ GX系列芯片實現(xiàn)了數(shù)字收發(fā)機的信號的串并/并串的接口轉(zhuǎn)換。為后續(xù)繼續(xù)研究工作奠定基礎。
上傳時間： 2013-06-21
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隨著交通工具的迅猛發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(Intelligent TransportationSystems，簡稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關(guān)注。而在ITS中，車牌識別(LicensePlate Recognition，簡稱LPR)是其核心技術(shù)。車牌識別系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)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(xiàn)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(tǒng)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?shù)扔谝惑w的實時嵌入式系統(tǒng)。該平臺包括硬件系統(tǒng)設計與應用程序開發(fā)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(shù)，從硬件方面實現(xiàn)系統(tǒng)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(xiàn)由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識別系統(tǒng)；設計并完成系統(tǒng)的原理圖和印制板圖；完成電路板調(diào)試，以及完成FPGA．在高速圖像采集中的veriIog應用程序開發(fā)。 (2) 在軟件開發(fā)方面：完成Philips公司的SAA7113H的配置代碼開發(fā)，以及DSP底層的部分驅(qū)動程序開發(fā)。 該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)25幀每秒的數(shù)字視頻流圖像數(shù)據(jù)的輸出，并由FPGA負責完成一幅720×572數(shù)據(jù)量的圖像采集。DSP負責系統(tǒng)的嵌入式操作，包括系統(tǒng)的控制和車牌識別算法的實現(xiàn)。 目前，嵌入式車牌識別系統(tǒng)硬件平臺已經(jīng)搭建成功，系統(tǒng)軟件代碼程序也已經(jīng)開發(fā)完成。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集、嵌入式操作與車牌識別算法、UART數(shù)據(jù)通信等功能，具有速度快、穩(wěn)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： 車牌識別系統(tǒng) 硬件設計
上傳時間： 2013-07-30
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激光光譜探測是激光偵查、激光告警、污染物檢測等領(lǐng)域中采用的重要技術(shù)。通過對來襲激光的光譜特征進行識別，可以為光電對抗提供依據(jù)。本文在分析和研究現(xiàn)有激光光譜探測技術(shù)的基礎上，提出了通過非掃描M-Z干涉法來獲取激光信號的相干圖，并對該圖進行快速傅立葉變換，從而實時獲得激光光譜的技術(shù)。 在研究中，由M-Z干涉具形成的激光干涉條紋經(jīng)CCD相機轉(zhuǎn)換后以時間序列依次輸出電信號，該時間序列的快速傅立葉變換用FPGA實現(xiàn)。論文依據(jù)告警系統(tǒng)響應時間和信噪比的要求，確定了探測器陣列的結(jié)構(gòu)類型和有關(guān)參數(shù)；設計了CCD相機和FPGA的接口電路；編寫了數(shù)據(jù)傳輸和存儲模塊。 在快速傅立葉變換的實現(xiàn)上，首先確定了采用基2按時間抽取的方法作為實現(xiàn)算法；應用型號為XC3S400的FPGA芯片，依靠ISE8.1軟件開發(fā)平臺，用硬件語言編寫了精度為10位，序列長度為512點的快速傅里葉變換程序，并將所有程序成功下載到FPGA的配置芯片中。 此外，論文還設計了顯示、電壓轉(zhuǎn)換、FPGA配置電路。最后，對設計的快速傅里葉變換模塊進行了測試，將FPGA運算結(jié)果與理論計算結(jié)果進行了比較，結(jié)果表明FPGA計算結(jié)果達到應有的精度，運行速度可以滿足激光光譜的實時探測要求。
上傳時間： 2013-08-04
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隨著人們對無線通信需求和質(zhì)量的要求越來越高，無線通信設備的研發(fā)也變得越來越復雜，系統(tǒng)測試在整個設備研發(fā)過程中所占的比重也越來越大。為了能夠盡快縮短研發(fā)周期，測試人員需要在實驗室模擬出無線信道的各種傳播特性，以便對所設計的系統(tǒng)進行調(diào)試與測試。無線信道仿真器是進行無線通信系統(tǒng)硬件調(diào)試與測試不可或缺的儀器之一。 本文設計的無線信道仿真器是以Clarke信道模型為參考，采用基于Jakes模型的改進算法，使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模擬實現(xiàn)了頻率選擇性衰落信道。信道仿真器實現(xiàn)了四根天線數(shù)據(jù)的上行接收，每根天線由八條可分辨路徑，每條可分辨路徑由64個反射體構(gòu)成，每根天線可分辨路徑和反射體的數(shù)目可以獨立配置。通過對每個反射體初始角度和初始相位的設置，并且保證反射體的角度和相位是均勻分布的隨機數(shù)，可以使得同一條路徑不同反射體之間的非相關(guān)特性，得到的多徑傳播信道是一個離散的廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射模型(WSSUS)。無線信道仿真器模擬了上行數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，上行數(shù)據(jù)由后臺產(chǎn)生后儲存在單板上的SDRAM中。啟動測試之后，上行數(shù)據(jù)在CPU的控制下通過信道仿真器，然后送達基帶處理板解調(diào)，最后測試數(shù)據(jù)的誤碼率和誤塊率，從而分析基站的上行接收性能。 首先，本文研究了3GPP TS 25.141協(xié)議中對通信設備測試的要求和無線信道自身的特點，完成了對無線信道仿真器系統(tǒng)設計方案的吸收和修改。 其次，針對FPGA內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)，研究了信道仿真器FPGA實現(xiàn)過程中的困難和資源的消耗，進行了模塊劃分。主要完成了時延模塊、瑞利衰落模塊、背板接口模塊等的RTL級代碼的開發(fā)、仿真、綜合和板上調(diào)試；完成了FPGA和后臺軟件的聯(lián)合調(diào)試；完成了兩天線到四天線的改版工作，使FPGA內(nèi)部的工作頻率翻了一倍，大幅降低了FPGA資源的消耗。 最后，在完成無線信道仿真器的硬件設計之后，對無線信道仿真器的測試根據(jù)3GPP TS 25.141 V6.13.0協(xié)議中的要求進行，即在數(shù)據(jù)誤塊率(BLER)一定的情況下，對不同信道傳播環(huán)境和不同傳輸業(yè)務下的信噪比(Eb/No)進行測試，單天線和多天線的測試結(jié)果符合協(xié)議中規(guī)定的信噪比(Eb/No)的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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區(qū)截裝置測速法是現(xiàn)代靶場中彈丸測速的普遍方法，測時儀作為區(qū)截裝置測速系統(tǒng)的主要組成部分，其性能直接影響彈丸測速的可靠性和精度。本文根據(jù)測時儀的發(fā)展現(xiàn)狀，按照設計要求，設計了一種基于單片機和FPGA的高精度智能測時儀，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、操作方便、測時精度可達25ns。 本文詳細給出了系統(tǒng)的設計方案。該方案提出了一種在后端用單片機處理干擾信號的新方法，簡化了系統(tǒng)硬件電路的設計，提高了測時精度；提出了一種基于系統(tǒng)基準時間的測時方案，相對于傳統(tǒng)的測時方法，該方案為分析試驗過程提供了有效數(shù)據(jù)，進一步提高了系統(tǒng)工作的可靠性；給出了一種輸入信息處理的有效方法，保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。 本文設計了系統(tǒng)FPGA邏輯電路，包括輸入信號的整形濾波、輸入信號的捕捉、時基模塊、異步時鐘域間數(shù)據(jù)傳遞、與單片機通信、單片機I/O總線擴展等；實現(xiàn)了系統(tǒng)單片機程序，包括單片機和。FPGA的數(shù)據(jù)交換、干擾信號排除和彈丸測速測頻算法的實現(xiàn)、LCD液晶菜單的設計和打印機的控制、FLASH的讀寫、上電后對FPGA的配置、與上位機的通信等；分析了系統(tǒng)的誤差因素，給出了系統(tǒng)的誤差和相對誤差的計算公式；通過實驗室模擬測試以及靶場現(xiàn)場測試，結(jié)果表明系統(tǒng)工作可靠、精度滿足設計要求、人機界面友好。
上傳時間： 2013-07-25
上傳用戶：pwcsoft
基于FPGA的UHF多協(xié)議RFID基帶信號處理
上傳時間： 2013-07-18
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\2812硬件設計指南\2812硬件設計指南\2812硬件設計指南
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：rockjablew
[Atmel 8051 Microcontrollers Hardware Manual]Atmel公司的8051微處理器的硬件手冊，分兩個部分，第一部分詳細描述了51核單片機匯編指令系統(tǒng)，第二部分描述片上硬件特性。對于初學者是個很好的參考。
上傳時間： 2013-06-16
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應用。但是，遺傳算法使用計算機軟件實現(xiàn)時，會隨著問題復雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計算延時，這種計算的延時限制了遺傳算法在很多實時性要求較高場合的應用。為了提升運行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設計數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實現(xiàn)相比，硬件實現(xiàn)盡管在實時性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時會導致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實現(xiàn)了偽隨機數(shù)發(fā)生模塊、隨機數(shù)接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設計方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設計了多峰值、不連續(xù)、不可導函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，該硬件平臺表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對于軟件實現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復雜問題時，速度可以提高2個數(shù)量級。最后，本文使用FPGA實現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運行速度在上述基礎上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實現(xiàn)，并行設計，F(xiàn)PGA，TSP
標簽： FPGA 算法 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-15
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