隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻在信息社會(huì)中發(fā)揮著越來越重要的作用，視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、工業(yè)監(jiān)控、廣播電視、銀行、商場(chǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，F(xiàn)PGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí)，因此采用FPGA實(shí)現(xiàn)視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于無損壓縮算法的多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)利用時(shí)分復(fù)用和無損壓縮技術(shù)，采用串行數(shù)字視頻傳輸?shù)姆绞剑稍谝桓饫w中同時(shí)傳輸8路以上視頻信號(hào)。系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)，確定了基于FPGA的設(shè)計(jì)方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，在FPGA里實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用、視頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和線路碼編解碼，利用光收發(fā)一體模塊實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。視頻壓縮采用LZW無損壓縮算法，用Verilog語言設(shè)計(jì)了壓縮模塊和解壓縮模塊，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數(shù)據(jù)，光纖線路碼采用CIMT碼，設(shè)計(jì)了編解碼模塊，解碼過程中，利用數(shù)字鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收的幀同步，在ISE8.2和Modelsim仿真環(huán)境下對(duì)FPGA模塊進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真，并在Spartan-3E開發(fā)板和視頻擴(kuò)展板上完成了系統(tǒng)的硬件調(diào)試與驗(yàn)證工作，實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，圖像清晰，實(shí)時(shí)傳輸效果好，可用于交通、安防、工業(yè)監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實(shí)現(xiàn)，利用FPGA的并行處理優(yōu)勢(shì)，大大提高了系統(tǒng)的處理速度，使系統(tǒng)具有集成度高、靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、抗干擾能力強(qiáng)、易于升級(jí)等特點(diǎn)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內(nèi)外的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺(tái)上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲(chǔ)器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺(tái)。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
標(biāo)簽： 圖像處理 算法研究 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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\培訓(xùn)資料\射頻硬件知識(shí)\硬件測(cè)試技術(shù)似懂非懂
標(biāo)簽： 硬件測(cè)試
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)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(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)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(diǎn)，從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對(duì)遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點(diǎn)，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時(shí)提高算法的綜合性能，本文還對(duì)現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)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(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲(chǔ)和控制等功能模塊。文中詳細(xì)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(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟，實(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)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(duì)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(jìn)行了討論，并對(duì)本課題未來的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)之一，它以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛用于在電視臺(tái)、銀行、商場(chǎng)等場(chǎng)合。在視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對(duì)多路視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果每一路視頻信號(hào)都占用一個(gè)監(jiān)視器屏幕，則會(huì)大大增加系統(tǒng)成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號(hào)合成一路在監(jiān)視器顯示，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。 傳統(tǒng)的基于分立數(shù)字邏輯電路甚至DSP芯片設(shè)計(jì)的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此，本文介紹了一種基于FPGA技術(shù)的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 本文對(duì)視頻圖像畫面分割技術(shù)進(jìn)行了分析，完成了基于ITU-RBT.656視頻數(shù)據(jù)格式的畫面分割方法設(shè)計(jì)；系統(tǒng)采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器，設(shè)計(jì)了視頻圖像畫面分割器的硬件電路，該電路在FPGA中，將數(shù)字電路集成在一起，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，具有較好的穩(wěn)定性和靈活性；在硬件電路平臺(tái)基礎(chǔ)上，以四路視頻圖像分割為例，完成了I2C總線接口模塊，異步FIFO模塊，有效視頻圖像數(shù)據(jù)提取模塊，圖像存儲(chǔ)控制模塊和圖像合成模塊的設(shè)計(jì)，首先，由攝像頭采集四路模擬視頻信號(hào)，經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號(hào)后送入異步FIFO緩沖。然后，根據(jù)畫面分割需要進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)抽取，并將抽取的視頻圖像數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則存儲(chǔ)到圖像存儲(chǔ)器。最后，按照數(shù)字視頻圖像的數(shù)據(jù)格式，將四路視頻圖像合成一路編碼輸出，實(shí)現(xiàn)了四路視頻圖像分割的功能。從而驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實(shí)現(xiàn)多路視頻圖像的采集、存儲(chǔ)和合成等邏輯控制功能，I2C總線對(duì)兩片視頻解碼器進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置等方法，實(shí)現(xiàn)四路視頻圖像的輪流采集、存儲(chǔ)和圖像的合成，提高了系統(tǒng)集成度，并可根據(jù)系統(tǒng)需要修改設(shè)計(jì)和進(jìn)一步擴(kuò)展功能，同時(shí)提高了系統(tǒng)的靈活性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字信號(hào)發(fā)生器是數(shù)字信號(hào)處理中不可缺少的調(diào)試設(shè)備。在某工程項(xiàng)目中，為了提供特殊信號(hào)，比如雷達(dá)信號(hào)，就需要設(shè)計(jì)專用的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，用以達(dá)到發(fā)送雷達(dá)信號(hào)的要求。在本文中提出了使用PCI接口的專用數(shù)字信號(hào)發(fā)生器方案。 該方案的目標(biāo)是能夠采錄雷達(dá)信號(hào)，把信號(hào)發(fā)送到主機(jī)作為信號(hào)文件存儲(chǔ)起來，然后對(duì)這個(gè)信號(hào)文件進(jìn)行航跡分離，得到需要的航跡信號(hào)文件。同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器具有發(fā)送信號(hào)的功能，可以把不同形式的信號(hào)文件發(fā)送到檢測(cè)端口，用于設(shè)備調(diào)試。 在本文中系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為硬件和軟件兩個(gè)方面來介紹： 硬件部分采用了FPGA邏輯設(shè)計(jì)加上外圍電路來實(shí)現(xiàn)的。在硬件設(shè)計(jì)中，最主要的是FPGA邏輯設(shè)計(jì)，包括9路主從SPI接口信號(hào)的邏輯控制，片外SDRAM的邏輯控制，PCI9054的邏輯控制，以及這些邏輯模塊間信號(hào)的同步、發(fā)送和接收。在這個(gè)過程中信號(hào)的方向是雙向的，所選用的芯片都具有雙向數(shù)據(jù)的功能。 在本文中軟件部分包括驅(qū)動(dòng)軟件和應(yīng)用軟件。驅(qū)動(dòng)軟件采用PLXSDK驅(qū)動(dòng)開發(fā)，通過控制PCI總線完成數(shù)據(jù)的采錄和發(fā)送。應(yīng)用軟件中包括數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)發(fā)送，采用卡爾曼濾波器等方法。 通過實(shí)驗(yàn)證明該方案完全滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅_(dá)到SPI傳輸?shù)乃俣纫螅軌蛲瓿珊桔E提取，以及數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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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(jiǎn)稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關(guān)注。而在ITS中，車牌識(shí)別(LicensePlate Recognition，簡(jiǎn)稱LPR)是其核心技術(shù)。車牌識(shí)別系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和車牌識(shí)別算法兩個(gè)部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機(jī)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(shí)別造成一定難度。因此，在復(fù)雜背景中快速準(zhǔn)確地進(jìn)行車牌定位成為車牌識(shí)別系統(tǒng)的難點(diǎn)。 本文研究和設(shè)計(jì)了一種集圖象采集，圖象識(shí)別，圖象傳輸?shù)扔谝惑w的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。該平臺(tái)包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用程序開發(fā)兩個(gè)方面，充分利用TI公司的C6000系列DSP強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力、以及FPGA的靈活時(shí)序邏輯控制技術(shù)，從硬件方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速運(yùn)行。 本文的主要工作有兩部分組成，具體如下： (1) 在硬件設(shè)計(jì)方面：實(shí)現(xiàn)由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識(shí)別系統(tǒng)；設(shè)計(jì)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(yīng)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(dòng)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(fù)責(zé)完成一幅720×572數(shù)據(jù)量的圖像采集。DSP負(fù)責(zé)系統(tǒng)的嵌入式操作，包括系統(tǒng)的控制和車牌識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)。 目前，嵌入式車牌識(shí)別系統(tǒng)硬件平臺(tái)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(shí)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(diǎn)，為車牌識(shí)別算法提供一個(gè)較好的驗(yàn)證平臺(tái)。
標(biāo)簽： 車牌識(shí)別系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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內(nèi)部存儲(chǔ)器負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)、存儲(chǔ)與讀取，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的三大件之一，它對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能至關(guān)重要。內(nèi)存可以說是CPU處理數(shù)據(jù)的“大倉庫”，所有經(jīng)過CPU處理的指令和數(shù)據(jù)都要經(jīng)過內(nèi)存?zhèn)鬟f到電腦其他配件上，因此內(nèi)存性能的好壞，直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行性能。在當(dāng)今的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，內(nèi)存被使用得越來越多，并且對(duì)內(nèi)存的要求越來越高。既要求內(nèi)存讀寫速度盡可能的快、容量盡可能的大，同時(shí)由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇以及利潤率的下降，人們希望在保持、甚至提高系統(tǒng)性能的同時(shí)也能降低內(nèi)存產(chǎn)品的成本。面對(duì)這種趨勢(shì)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)大容量高速讀寫的內(nèi)存顯得尤為重要。因此，近年來內(nèi)存產(chǎn)品正經(jīng)歷著從小容量到大容量、從低速到高速的不斷變化，從技術(shù)上也就有了從DRAM到SDRAM，再到DDR SDRAM及DDR2 SDRAM等的不斷演進(jìn)。和普通SDRAM的接口設(shè)計(jì)相比，DDR2 SDRAM存儲(chǔ)器在獲得大容量和高速率的同時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)器的接口設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，其接口設(shè)計(jì)復(fù)雜度也大幅增加。一方面，由于I/O塊中的資源是有限的，數(shù)據(jù)多路分解和時(shí)鐘轉(zhuǎn)換邏輯必須在FPGA核心邏輯中實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可能不得不對(duì)接口邏輯進(jìn)行手工布線以確保臨界時(shí)序。而另一方面，不得不處理好與DDR2接口有關(guān)的時(shí)序問題（包括溫度和電壓補(bǔ)償）。要正確的實(shí)現(xiàn)DDR2接口需要非常細(xì)致的工作，并在提供設(shè)計(jì)靈活性的同時(shí)確保系統(tǒng)性能和可靠性。 本文對(duì)通過Xilinx的Spartan3 FPGA實(shí)現(xiàn)DDR2內(nèi)存接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過Xilinx FPGA提供了I/O模塊和邏輯資源，從而使接口設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)單、更可靠。本設(shè)計(jì)中對(duì)I/O模塊及其他邏輯在RTL代碼中進(jìn)行了配置、嚴(yán)整、執(zhí)行，并正確連接到FPGA上，經(jīng)過仔細(xì)仿真，然后在硬件中驗(yàn)證，以確保存儲(chǔ)器接口系統(tǒng)的可靠性。
標(biāo)簽： DDR2SDRAM 存儲(chǔ)器 接口設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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隨著數(shù)字時(shí)代的到來，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點(diǎn)的通用邏輯開發(fā)芯片，在電子設(shè)計(jì)行業(yè)深受歡迎，市場(chǎng)占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實(shí)現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過程。FPGA實(shí)現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號(hào)，AD9857實(shí)現(xiàn)對(duì)四路I/Q信號(hào)的調(diào)制，輸出中頻信號(hào)。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展?fàn)顩r、國內(nèi)國際的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹國內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過程。 2.研究了QAM調(diào)制原理，其中包括信源編碼、TS流標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程，包括能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計(jì)，其中包括詳細(xì)研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計(jì)、在allegro下的PCB設(shè)計(jì)及光繪文件的制作，并做成成品。 4.簡(jiǎn)單介紹了FPGA的開發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發(fā)，其中主要包括I2C接口實(shí)現(xiàn)，ASI到SPI的轉(zhuǎn)換，信道編碼中的TS流包處理、能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實(shí)現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實(shí)現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測(cè)試、電路測(cè)試及系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試。 最終系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達(dá)到了國標(biāo)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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\2812硬件設(shè)計(jì)指南\2812硬件設(shè)計(jì)指南\2812硬件設(shè)計(jì)指南
標(biāo)簽： 2812 硬件 設(shè)計(jì)指南
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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