隨著數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，實時處理技術(shù)成為研究的熱點。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的特點使其在圖像采集和處理方面的應(yīng)用顯得更加經(jīng)濟(jì)、靈活、方便。 本文設(shè)計了一種以FPGA為工作核心，并實現(xiàn)了PCI接口的圖像采集壓縮系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用了自頂向下的設(shè)計方案，先把系統(tǒng)分成了三大塊，即圖像采集、PCI接口和圖像壓縮，然后分別設(shè)計各個大模塊中的子模塊。 首先，利用FPGA對專用視頻轉(zhuǎn)換器SAA7111A進(jìn)行控制，因為SAA7111A是采用IC總線模塊，從而完成了對SAA7111A的控制，并通過設(shè)計圖像采集模塊、讀/寫數(shù)據(jù)模塊、總線管理模塊等，實現(xiàn)把標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號并采集的功能。 其次，在了解PCI規(guī)范的前提下，深入地分析了PCI時序和地址配置空間等，設(shè)計了簡化邏輯的狀態(tài)機(jī)，并用VHDL硬件描述語言設(shè)計了程序，完成了簡化邏輯的PCI接口設(shè)計在FPGA芯片內(nèi)部的實現(xiàn)，達(dá)到了一33MHz、32位數(shù)據(jù)寬度、支持猝發(fā)傳輸?shù)腜CI從設(shè)備模塊的接口功能，與傳統(tǒng)的使用PCI專用接口芯片來實現(xiàn)的PCI接口比較來看，更加節(jié)約了系統(tǒng)的邏輯資源，降低了成本，增加了設(shè)計的靈活性。 再次，設(shè)計了WINDOWS下對PCI接口的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序可以選擇不同的方法來完成，當(dāng)然每個方法都有自己的特點，對幾種主要設(shè)計驅(qū)動程序的方法作以比較之后，本文選擇了使用DRIVER WORKS工具來完成。通過對配置空間的設(shè)計、系統(tǒng)端口和內(nèi)存映射的設(shè)計、中斷服務(wù)的設(shè)計等，用VC++語言編寫了驅(qū)動程序。 最后，考慮到增加系統(tǒng)的實用性和完備性，還填加設(shè)計了圖像的壓縮部分。這部分需要完成的工作是在上述系統(tǒng)完成后，再額外地把采集來的視頻數(shù)據(jù)通過另一路數(shù)據(jù)通道按照一定的格式壓縮后存儲到硬盤中。本系統(tǒng)中，這部分設(shè)計是利用Altera公司提供的IP核來完成壓縮的，同時還用VHDL語言在FPGA上設(shè)計了IDE硬盤接口，使壓縮后的數(shù)據(jù)存儲到硬盤中。
上傳時間： 2013-06-01
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在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點，使譯碼錯誤概率達(dá)到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計是由高性能的復(fù)雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達(dá)到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。 目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計原理及其FPGA實現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。 首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進(jìn)行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，所設(shè)計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
上傳時間： 2013-04-24
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BusHound軟件是由美國perisoft公司研制的一種專用于PC機(jī)各種總線數(shù)據(jù)包監(jiān)視和控制的開發(fā)工具軟件，其名“hound”的中文意思為“獵犬”，即指其能敏銳地感知到總線的絲毫變化。 Bus Hound是一個超級軟件總線協(xié)議分析器，用于捕捉來自設(shè)備的協(xié)議包和輸入輸出操作,其優(yōu)良特性如下： 支持所有版本的IDE，SCSI，USB，1394總線 支持各類設(shè)備如硬盤庫，DVD，鼠標(biāo)，掃描儀，網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)等 捕捉數(shù)據(jù)的總量僅受機(jī)器內(nèi)存限制 可以設(shè)置觸發(fā)信號自動停止捕獲操作 測試讀取，同步等設(shè)備性能
標(biāo)簽： BusHound
上傳時間： 2013-06-14
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是一個超級軟件總線協(xié)議分析器,用于捕捉來自設(shè)備的協(xié)議包和輸入輸出操作,其優(yōu)良特性如下: 支持所有版本的IDE,SCSI,USB,1394總線 支持各類設(shè)備如硬盤庫,DVD,鼠標(biāo),掃描儀,網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)等 支持Windows9X,WindowsMe
上傳時間： 2013-04-24
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擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強的抗窄帶干擾，抗多徑干擾，抗人為干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點。在近年來得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴(kuò)頻信號的解擴(kuò)解調(diào)處理。論文對該直擴(kuò)通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計方法進(jìn)行了相關(guān)研究，最后用Altera公司的最新的FPGA開發(fā)平臺Quarus Ⅱ5.0實現(xiàn)了相關(guān)設(shè)計。 整個系統(tǒng)分為兩個部分，發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴(kuò)頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴(kuò)解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點以及相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后，論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法，結(jié)合實際需要，設(shè)計了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴(kuò)方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析，采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應(yīng)陷波器來進(jìn)行前端窄帶干擾抑制處理，用基于自適應(yīng)門限技術(shù)的滑動相關(guān)捕獲和分時復(fù)用單相關(guān)器跟蹤來改善PN碼同步的性能，用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來減少載波提取的算法復(fù)雜度，用改進(jìn)型CORDIC算法實現(xiàn)NCO來方便的進(jìn)行擴(kuò)展。 接著，論文給出了系統(tǒng)總體設(shè)計和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個功能模塊的實現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和它在真實系統(tǒng)中連機(jī)調(diào)試所得到的測試結(jié)果，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，靈活性好，生產(chǎn)調(diào)試容易，體積小，便于升級等特點并且達(dá)到課題各項指標(biāo)的要求。 最后是對論文工作的一些總結(jié)和對今后工作的展望。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間： 2013-07-04
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，指紋識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域。對于一般的指紋識別系統(tǒng)，其設(shè)計要求具有很高的實時性和易用性，因此識別算法應(yīng)該具有較低的復(fù)雜度，較快的運算速度，從而滿足實時性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識別算法采用不同的實現(xiàn)平臺，使得指紋識別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實時性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera．公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入到FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯組建成一個基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、指紋識別技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構(gòu)方案。對指紋識別技術(shù)中各個環(huán)節(jié)的算法和原理進(jìn)行了深入研究，合理的改進(jìn)了部分指紋識別算法；同時為了提高系統(tǒng)的實時性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配算法原理進(jìn)行闡述，同時改進(jìn)了指紋圖像的細(xì)化算法，提高了算法的性能，并設(shè)計了一套實用的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 2、針對指紋圖像預(yù)處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向濾波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明，在保證系統(tǒng)誤識率較低、可靠性高的基礎(chǔ)上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識別方法，提出采用多枚指紋唯一標(biāo)識身份，大大降低了識別系統(tǒng)的誤識率； 4、改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準(zhǔn)點的方法，同時結(jié)合可變界限盒思想進(jìn)行指紋特征匹配。 5、結(jié)合COM+技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)了后臺指紋特征匹配服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式指紋識別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫的實時信息交換。 實驗結(jié)果表明，本文所提出的系統(tǒng)構(gòu)架方案有效可行，基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、擴(kuò)展性等方面具有獨特的優(yōu)勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式 指紋識別 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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三維彩色信息獲取系統(tǒng)目的是獲取對象的三維空間坐標(biāo)和顏色信息。它是計算機(jī)視覺研究的重要內(nèi)容，也是當(dāng)前信息科學(xué)研究中的一個重要熱點。 本文首先介紹了三維信息獲取技術(shù)的意義和實時可重構(gòu)三維激光彩色信息獲取系統(tǒng)總體方案。該方案合理劃分了系統(tǒng)的圖像處理任務(wù)，充分地利用了擁有的硬、軟件資源。闡述了基于FPGA處理器的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其工作原理和系統(tǒng)工作時序。 本文還研究了圖像處理系統(tǒng)中的數(shù)字邏輯設(shè)計，總結(jié)出了較完整、規(guī)范化的設(shè)計流程和方法，介紹了從圖像處理算法到可編程邏輯器件的規(guī)范化映射方法，總結(jié)了在視頻系統(tǒng)中的高級設(shè)計技巧，包括并行流水線技術(shù)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的硬件實現(xiàn)方式等。 為了說明提出的設(shè)計方法，本文分析了基于自適應(yīng)閾值的結(jié)構(gòu)光條紋中心的方向模板快速檢測算法的硬件實現(xiàn)。該算法是把自適應(yīng)閾值法與可變方向模板法相結(jié)合，具有穩(wěn)定性好、精度高、計算簡單、數(shù)據(jù)存儲量小、實現(xiàn)速度快的特點，此外，該方法有利于硬件快速實現(xiàn)。實踐證明這種方法是實用的、有效的。 本文的重點在于研制了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的實時可重構(gòu)三維激光彩色信息獲取系統(tǒng)中視頻圖像處理專用集成電路。該集成電路是實現(xiàn)系統(tǒng)快速算法的核心，使用現(xiàn)場可編程器FPGA器件EPlK50實現(xiàn)提取激光線、提取人頭輪廓線和提取中心顏色線算法；該集成電路還要實現(xiàn)系統(tǒng)所需的控制邏輯。控制部分包括將視頻采集輸出端口信號轉(zhuǎn)化為RGB真彩色信號的數(shù)據(jù)鎖存模塊、各FIFO緩存器的輸入輸出控制模塊和系統(tǒng)需要的其它信號控制模塊。提出提取輪廓線快速算法，即由FPGA處理器與主機(jī)交互式共同快速完成提取人頭正側(cè)影輪廓線算法。該專用集成電路研制是整個實時可重構(gòu)三維激光彩色信息獲取系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵。
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上傳時間： 2013-07-23
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當(dāng)今的船用導(dǎo)航雷達(dá)具有數(shù)字化、多功能、高性能、多接口、網(wǎng)絡(luò)化。同時要求具有高可靠性、高集成度、低成本，信號處理單元的小型化，產(chǎn)品更新周期短。要同時滿足上述需求，高集成度的器件應(yīng)用是必須的。同時開發(fā)周期要短，需求軟件的可移植性要強，并且是模塊化設(shè)計，現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)已經(jīng)成為設(shè)計首選。 現(xiàn)場可編程門陣列是基于通過可編程互聯(lián)連接的可配置邏輯塊(CLB)矩陣的可編程半導(dǎo)體器件。與為特殊設(shè)計而定制的專用集成電路(ASIC)相對，F(xiàn)PGA可以針對所需的應(yīng)用或功能要求進(jìn)行編程。雖然具有一次性可編程(OTP)FPGA，但是主要是基于SRAM的，其可隨著設(shè)計的演化進(jìn)行重編程。CLB是FPGA內(nèi)的基本邏輯單元。實際數(shù)量和特性會依器件的不同而不同，但是每個CLB都包含一個由4或6個輸入、一些選型電路(多路復(fù)用器等)和觸發(fā)器組成的可配置開關(guān)矩陣。開關(guān)矩陣是高度靈活的，可以進(jìn)行配置以便處理組合邏輯、移位寄存器或RAM。當(dāng)今的FPGA已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能(如RAM、時鐘管理和：DSP)的硬(ASIC型)塊。由于具有可編程特性，所以FPGA是眾多市場的理想之選。它高集成度，以及用于設(shè)計的強大軟件平臺、IP核、在線升級可滿足需求。 本文介紹了基于FPGA實現(xiàn)船用導(dǎo)航雷達(dá)數(shù)字信號處理的設(shè)計，這是一個具體的、已經(jīng)完成并進(jìn)行小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，對指導(dǎo)實踐具有一定意義。
標(biāo)簽： 導(dǎo)航雷達(dá) 數(shù)字信號處理
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字電視按傳輸方式分為地面、衛(wèi)星和有線三種。其中，DVB-S和DVB-C這兩個全球化的衛(wèi)星和有線傳輸方式標(biāo)準(zhǔn)，目前已作為世界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)被大多數(shù)國家所接受。而對于地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)國際電訊聯(lián)盟(ITU)批準(zhǔn)的共有三個，包括歐盟的DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，數(shù)字視頻地面廣播)標(biāo)準(zhǔn)、美國的ATSC(Advanced Television System Committee，先進(jìn)電視制式委員會)標(biāo)準(zhǔn)和日本的ISDB-T(Terrestrial Integrated Services DigitalBroadcasting，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播)標(biāo)準(zhǔn)。綜合比較起來，歐洲的DVB-T標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)及應(yīng)用實踐上都更加成熟。 本論文首先介紹了DVB-T系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，針對DVB-T標(biāo)準(zhǔn)中各模塊的實現(xiàn)進(jìn)行了闡述，并根據(jù)發(fā)射機(jī)端各個模塊討論了接收機(jī)端相關(guān)模塊的算法設(shè)計。 隨后，論文給出了基于Microsoft Visual Studio 2005平臺實現(xiàn)的數(shù)字電視基帶信號產(chǎn)生與接收的軟件仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計流程，重點討論了內(nèi)編解碼器和內(nèi)交織/解交織器的算法與實現(xiàn)，并在實現(xiàn)的多參數(shù)可選的數(shù)字電視基帶信號產(chǎn)生與接收軟件仿真平臺上，重點分析了內(nèi)編/解碼模塊在接收端Viterbi譯碼算法中采用硬判決、簡化軟判決以及不同調(diào)制方式時對DVB-T系統(tǒng)整體性能的影響。 最后，論文討論了內(nèi)碼譯碼算法的實現(xiàn)改進(jìn)，使得Viterbi譯碼更適合在FPGA上實現(xiàn)，同時針對邏輯設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化以便節(jié)省硬件資源。論文重點討論了對幸存路徑信息存儲譯碼模塊的改進(jìn)，比較了此模塊三種不同的實現(xiàn)方式帶來的硬件速率和資源的優(yōu)劣，通過利用4塊RAM對幸存路徑信息的交互讀寫，完成了對傳統(tǒng)回溯算法的改進(jìn)，實現(xiàn)了加窗回溯的譯碼輸出，同時實現(xiàn)了回溯長度可配置以實現(xiàn)系統(tǒng)不同的性能要求。
上傳時間： 2013-08-02
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種可實現(xiàn)多層次邏輯器件。基于SRAM的FPGA結(jié)構(gòu)由邏輯單元陣列來實現(xiàn)所需要的邏輯函數(shù)。FPGA中，互連線資源是預(yù)先定制的，這些資源是由各種長度的可分割金屬線，緩沖器和．MOS管實現(xiàn)的，所以相對于ASIC中互連線所占用的面積更大。為了節(jié)省芯片面積，一般都采用單個MOS晶體管來連接邏輯資源。MOS晶體管的導(dǎo)通電阻可以達(dá)到千歐量級，可分割金屬線段的電阻相對于MOS管來說是可以忽略的，然而它和地之間的電容達(dá)到了0.1pf[1]。為了評估FPGA的性能，用HSPICE仿真模型雖可以獲得非常精確的結(jié)果，但是基于此模型需要花費太多的時間。這在基于時序驅(qū)動的工藝映射和布局布線以及靜態(tài)時序分析中都是不可行的。于是，非常迫切地需要一種快速而精確的模型。 FPGA中連接盒、開關(guān)盒都是由MOS管組成的。FPGA中的時延很大部分取決于互連，而MOS傳輸晶體管在互連中又占了很大的比重。所以對于MOS管的建模對FPGA時延估算有很大的影響意義。對于MOS管，Muhammad[15]采用導(dǎo)通電阻來代替MOS管，然后用。Elmore[3]時延和Rubinstein[4]時延模型估算互連時延。Elmore時延用電路的一階矩來近似信號到達(dá)最大值50％時的時延，而Rubinstein也是通過計算電路的一階矩估算時延的上下邊界來估算電路的時延，然而他們都是用來計算RC互連時延。傳輸管是非線性器件，所以沒有一個固定的電阻，這就造成了Elmore時延和Rubinstein時延模型的過于近似的估算，對整體評估FPGA的性能帶來負(fù)面因素。 本論文提出快速而精確的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA中的互連資源MOS傳輸管時延模型。首先從階躍信號推導(dǎo)出適合50％時延的等效電阻模型，然后在斜坡輸入的時候，給出斜坡輸入時的時延模型，并且給出等效電容的計算方法。結(jié)果驗證了我們精確的時延模型在時間上的開銷少的性能。 在島型FPGA中，單個傳輸管能夠被用來作為互連線和互連線之間的連接，或者互連線和管腳之間的連接，如VPR把互連線和管腳作為布線資源，管腳只能單獨作為輸入或者輸出管腳，以致于它們不是一個線網(wǎng)的起點就是線網(wǎng)的終點。而這恰恰忽略了管腳實際在物理上可以作為互連線來使用的情況(VPR認(rèn)為dogleg現(xiàn)象本身對性能提高不多)。本論文通過對dogleg現(xiàn)象進(jìn)行了探索，并驗證了在使用SUBSET開關(guān)盒的情況下，dogleg能提高FPGA的布通率。
上傳時間： 2013-07-24
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