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線性恒流驅(qū)動器

  • 基于ARM和PEBB的單相橋式電壓逆變器研究

    隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,模塊化程度低、缺乏靈活性、設(shè)計復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)化程度低等因素日益成為制約其發(fā)展的瓶頸。而電力電子結(jié)構(gòu)塊(PEBB)正是為解決以上問題而提出的方法。因此研究利用PEBB來組建功率變換器具有一定的優(yōu)勢和重要的意義。 本文將電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域先進(jìn)的、成熟的集成相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)集成中,對電力電子系統(tǒng)集成中的操作系統(tǒng)、分布式控制技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)行了研究。 將電力電子系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分,分為PEBB功率部分和通用控制部分。對于功率部分,采用分立元件設(shè)計了一個半橋PEBB,包括主電路、保護(hù)電路、驅(qū)動電路、吸收電路和濾波電路等。在分析和對比了各種通信接口后選擇具有“即插即用”功能的通用串行接口(USB)做為PEBB的數(shù)字通信接口。對于通用控制部分,選用具有高性價比的ARM7芯片S3C44B0X做為核心處理單元,輔以相應(yīng)的外圍電路。采用USB主機(jī)控制芯片使其具有類似USB主機(jī)的功能,實(shí)現(xiàn)與PEBB的通信和方便“即插即用”的管理。在軟件設(shè)計上引入實(shí)時操作系統(tǒng)UC/OS-Ⅱ,采用多任務(wù)系統(tǒng)的形式,滿足電力電子操作系統(tǒng)實(shí)時性的要求。然后,用兩個半橋PEBB和一個通用控制器組成了一個單相全橋電壓逆變器,分析和解決PEBB之間的同步等問題。最后給出并分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 通過上述工作,驗(yàn)證了PEBB對解決當(dāng)前電力電子技術(shù)系統(tǒng)集成問題的可行性,為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。

    標(biāo)簽: PEBB ARM 單相橋式 電壓

    上傳時間: 2013-07-12

    上傳用戶:weddps

  • 基于DSP的高性能異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

    作為交流異步電機(jī)控制的一種方式,矢量控制技術(shù)已成為高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)的首選方案。矢量控制系統(tǒng)中,磁鏈的觀測精度直接影響到系統(tǒng)控制性能的好壞。在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言,轉(zhuǎn)子磁鏈觀測有兩種方法:電流模型法和電壓模型法。磁鏈的電流模型觀測法中需要電機(jī)轉(zhuǎn)子時間常數(shù),而轉(zhuǎn)子時間常數(shù)易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點(diǎn),需要對電機(jī)的轉(zhuǎn)子參數(shù)進(jìn)行實(shí)時觀測,但這樣將使得系統(tǒng)更加的復(fù)雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉(zhuǎn)子參數(shù),受電機(jī)參數(shù)變化的影響較小。矢量控制計算量大,要求具有一定的實(shí)時性,從而對控制芯片的運(yùn)算速度提出了更高的要求。 本文介紹了一種異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計方法,采用了電壓模型觀測器[2]對轉(zhuǎn)子磁鏈進(jìn)行估計,針對積分環(huán)節(jié)的誤差積累和直流漂移問題,采用了一種帶飽和反饋環(huán)節(jié)的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環(huán)節(jié)。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實(shí)現(xiàn),運(yùn)算速度快,保證了系統(tǒng)具有很好的實(shí)時性。

    標(biāo)簽: DSP 性能 異步電機(jī)

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:jhksyghr

  • 基于ARM的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

    開關(guān)磁阻電機(jī)是電機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,既具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、成本低、容錯能力強(qiáng),耐高溫等優(yōu)點(diǎn),又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持下獲得了良好的可控性能,目前己經(jīng)在多個工業(yè)部門得到應(yīng)用。因此,開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動調(diào)速領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎(chǔ)上,以philip公司生產(chǎn)的LPC2101為主控芯片,充分利用其高速運(yùn)算能力和面向電機(jī)控制的高效控制能力,設(shè)計并制作了SRM控制器與系統(tǒng)軟件。本文以開關(guān)磁阻電機(jī)的調(diào)速控制策略及其控制實(shí)現(xiàn)方法為主要研究內(nèi)容,對開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、功率變換器技術(shù)、控制策略、控制方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分,第一部分介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及基本工作原理,綜述了開關(guān)磁阻電機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)及研究動向,總結(jié)了開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)存在的技術(shù)問題,提出了本文的研究目的和主要研究內(nèi)容。 第二部分引用并討論了SR電動機(jī)的基本數(shù)學(xué)模型和準(zhǔn)線性數(shù)學(xué)模型,然后基于此重點(diǎn)分析了與電動機(jī)運(yùn)行特性密切相關(guān)的相電流波形與轉(zhuǎn)子角位移的函數(shù)關(guān)系,最后根據(jù)課題所關(guān)心的控制系統(tǒng)設(shè)計,在理論分析的基礎(chǔ)上提出了SR電動機(jī)控制方案并進(jìn)行了原理性分析,對SR電動機(jī)各個運(yùn)行階段的特點(diǎn)進(jìn)行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)說明,主要包括以LPC2101為核心的控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計,根據(jù)SR電機(jī)的控制特點(diǎn),盡可能地開發(fā)了LPC2101的硬件資源和軟件資源,使控制系統(tǒng)具有很高的控制精度和靈活性,然后對功率變換器進(jìn)行了設(shè)計和制作,分析了各種主電路形式的優(yōu)缺點(diǎn),采用了新型IGBT功率管作為主開關(guān)元器件,使功率變換器結(jié)構(gòu)得到簡化,設(shè)計了IGBT的功率驅(qū)動電路,并專門設(shè)計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護(hù)等保護(hù)單元,保證了整個系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行,然后分析了SR電動機(jī)控制系統(tǒng)位置傳感器檢測電路設(shè)計、電流及電壓斬波電路設(shè)計、電流檢測及保護(hù)電路設(shè)計等。 第四部分主要介紹了系統(tǒng)的總體控制思想,分析了各個運(yùn)行階段的控制策略,對控制策略的軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計,并給出了軟件實(shí)現(xiàn)的具體流程圖,直觀地體現(xiàn)了軟件編程思想。最后,對系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究及分析。目前,該控制系統(tǒng)已調(diào)試完畢,基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關(guān)磁阻電動機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機(jī)的控制特點(diǎn),充分利用了ARM的硬件資源,采用PID數(shù)字調(diào)節(jié),發(fā)出相通斷信號和PWM信號,并和電流、電壓等保護(hù)信號相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對主功率元件的通斷控制。并且設(shè)計了相應(yīng)的外圍硬件檢測、保護(hù)、控制及人機(jī)接口電路,使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高;系統(tǒng)的控制軟件設(shè)計,采用模塊化的程序設(shè)計方法,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可讀性及可維護(hù)性,實(shí)現(xiàn)了一種電壓斬波和電流斬波控制相結(jié)合的控制方式;結(jié)合系統(tǒng)的硬件設(shè)計,開發(fā)了相應(yīng)的軟件模塊,使系統(tǒng)具有完善的保護(hù)和控制性能。 本系統(tǒng)經(jīng)過試驗(yàn),調(diào)速范圍可達(dá)100~2000轉(zhuǎn)/分,效率較高,性能優(yōu)良,驗(yàn)證了控制思想和控制方法的正確性。

    標(biāo)簽: ARM 開關(guān)磁阻 電機(jī)驅(qū)動 系統(tǒng)設(shè)計

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:獨(dú)孤求源

  • IEEE80211a物理層關(guān)鍵技術(shù)研究——FIR濾波器與Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)

    無線局域網(wǎng)(WLAN,Wireless Local Area Network)是未來移動通信系統(tǒng)的重要組成部分.為了滿足用戶高速率、方便靈活的接入互聯(lián)網(wǎng)的需求,WLAN的研究和建設(shè)正在世界范圍內(nèi)如火如荼的展開.由于擺脫了有線連接的束縛,無線局域網(wǎng)具有移動性好、成本低和不會出現(xiàn)線纜故障等特點(diǎn).該文對無線局域網(wǎng)的主流協(xié)議IEEE 802.11a的物理層實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析,并采用可編程ASIC器件FPGA,設(shè)計實(shí)現(xiàn)了物理層基帶處理的關(guān)鍵模塊,為今后形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IP核奠定了基礎(chǔ).該文研究內(nèi)容得到了天津市信息化辦公室"寬帶無線局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究"項目經(jīng)費(fèi)的支持.該文在對IEEE 802.11a協(xié)議深入研究的基礎(chǔ)上,提出了物理層的實(shí)現(xiàn)方案和功能模塊劃分.重點(diǎn)研究了實(shí)現(xiàn)基帶處理的關(guān)鍵模塊:FIR濾波器、卷積碼編碼器以及(2,1,7)Viterbi譯碼器的實(shí)現(xiàn)算法和硬件結(jié)構(gòu).在Viterbi譯碼器的設(shè)計中,

    標(biāo)簽: Viterbi 80211a 80211 IEEE

    上傳時間: 2013-06-19

    上傳用戶:xinzhch

  • H.264幀內(nèi)預(yù)測算法優(yōu)化及幾個重要模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)

    H.264作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),相比上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2,在相同畫質(zhì)下,平均節(jié)約64﹪的碼流。該標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)靈活性極大,其規(guī)定了三個檔次,每個檔次支持一組特定的編碼功能,并支持一類特定的應(yīng)用,因此。H.264的編碼器的設(shè)計可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能,但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進(jìn)行了編碼復(fù)雜度分析,并統(tǒng)計了整個軟件編碼中計算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法,提高了幀內(nèi)預(yù)測編碼的效率。在該算法下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測時,為了得到一個宏塊的預(yù)測模式,需要進(jìn)行592次率失真代價計算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測模式選擇的計算復(fù)雜度,本文改進(jìn)了幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法。實(shí)踐證明,在PSNR值的損失可以忽略不計的情況下,該算法相比原算法,幀內(nèi)編碼時間平均節(jié)約60﹪以上,對編碼的實(shí)時性有較大幫助。 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時編碼,考慮到FPGA的高效運(yùn)算速度和使用靈活性,本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實(shí)現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu),并對影響編碼速度,且具有硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性的幾個重要部分進(jìn)行了算法研究和FPGA.實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對這些模塊進(jìn)行了綜合和時序仿真,并將驗(yàn)證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中,進(jìn)行了在線測試,驗(yàn)證了該系統(tǒng)對輸入的殘差數(shù)據(jù)實(shí)時壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法的改進(jìn),算法實(shí)現(xiàn)簡單,對軟件編碼的實(shí)時性有很大幫助。本文對在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試,這對H.264編碼器芯片的設(shè)計有著積極的借鑒性。

    標(biāo)簽: FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測 算法優(yōu)化

    上傳時間: 2013-05-25

    上傳用戶:refent

  • 基于FPGA的MPEG4編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計研究

    MPEG-4是目前非常流行的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),基于MPEG-4的視頻處理系統(tǒng)有兩種體系結(jié)構(gòu):可編程結(jié)構(gòu)和專用結(jié)構(gòu).可編程結(jié)構(gòu)靈活,適用范圍廣,易于升級,但電路復(fù)雜,電路功耗大.專用視頻編解碼器結(jié)構(gòu)硬件開銷小,處理速度高.該文主要研究專用的MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計方法.目前市場上MPEG-4視頻編解碼芯片主要是Simple Profile級別的,而我們設(shè)計的芯片要實(shí)現(xiàn)Advanced Simple Profile級別.該文采用了一種基于大規(guī)模FPGA的軟硬件相結(jié)的芯片設(shè)計方案,我們設(shè)計了基于FPGA的MPEG-4芯片設(shè)計開發(fā)平臺,完成算法的硬件仿真與測試.論文圍繞基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計,分為兩個部分.第一部分介紹了目前國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)MPEG-4視頻處理系統(tǒng)的主要方法和應(yīng)用,概述了國際上MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計的一般方法及其發(fā)展趨勢,詳細(xì)描述了我們的基于FPGA的MPEG-4編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).第二部分重點(diǎn)講述了基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)各個電路模塊的設(shè)計,包括電源模塊、FPGA配置模塊、時鐘生成模塊、視頻輸入/輸出模塊、RS232串口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、USB接口模塊等.同時也介紹了I

    標(biāo)簽: MPEG4 FPGA 編解碼芯片 開發(fā)系統(tǒng)

    上傳時間: 2013-06-15

    上傳用戶:it男一枚

  • 基于FPGA的視頻編碼器設(shè)計

    ISO和ITU-T制定的一系列視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)的推出,開創(chuàng)了視頻通信和存儲應(yīng)用的新紀(jì)元。從H.261視頻編碼建議,到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一個共同的不斷追求的目標(biāo),即在盡可能低的碼率(或存儲容量)下獲得盡可能好的圖像質(zhì)量。 本課題的研究建立在目前主流的壓縮算法的基礎(chǔ)上,綜合出各種標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)現(xiàn)途徑的共性和優(yōu)勢,將算法的主體移植于FPGA(FieldProgrammableGateArray)平臺上。憑借該種類嵌入式系統(tǒng)配置靈活、資源豐富的特點(diǎn),建立一個可重構(gòu)的內(nèi)核處理模塊。進(jìn)一步的完善算法(運(yùn)算速度、精度)和外圍系統(tǒng)后,就可作為專用視頻壓縮編碼器進(jìn)行門級電路設(shè)計的原型,構(gòu)建一個片上可編程的獨(dú)立系統(tǒng)。 編碼器設(shè)計有良好的應(yīng)用前景,通過使用離散余弦變換和熵編碼,對運(yùn)動圖像從空間上進(jìn)行壓縮編碼,使得編碼后的數(shù)據(jù)流適合于傳輸、通信、存儲和編輯等方面的要求。同時,系統(tǒng)的設(shè)計將解碼的工作量大幅度降低,功能模塊在作適當(dāng)?shù)母膭雍罂蔀榻獯a器的參考設(shè)計使用。 研究所涉及的各功能模塊都進(jìn)行了系統(tǒng)性的仿真和綜合,滿足工程樣機(jī)的前期研發(fā)需要。

    標(biāo)簽: FPGA 視頻編碼器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:xiangwuy

  • 基于FPGA技術(shù)的星載高速復(fù)接器設(shè)計

    隨著空間科學(xué)任務(wù)的增加,需要處理的空間科學(xué)數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò).高速復(fù)接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能對整個空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲器FIFO進(jìn)行異步速率調(diào)整,應(yīng)用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術(shù),對多個信號源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復(fù)接的方法.設(shè)計中,用VHDL語言對高速復(fù)接器進(jìn)行行為級建模,為了驗(yàn)證這個模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動作特點(diǎn),對程序輸入信號進(jìn)行仿真,在軟件邏輯仿真取得預(yù)期結(jié)果后,繼續(xù)設(shè)計硬件電路,設(shè)計出的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)了將來自兩個不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復(fù)接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時對設(shè)計方法進(jìn)行驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果完全符合設(shè)計目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計高速復(fù)接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復(fù)接速率,可應(yīng)用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)接任務(wù).

    標(biāo)簽: FPGA 星載 復(fù)接器

    上傳時間: 2013-07-17

    上傳用戶:wfl_yy

  • 卷積碼在CDMA2000中的應(yīng)用及其譯碼器FPGA實(shí)現(xiàn)

    數(shù)字信息在有噪聲的信道中傳輸時,受到噪聲的影響,誤碼總是不可避免的。根據(jù)香農(nóng)信息理論,只要使Es/N0足夠大,就可以達(dá)到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼,即信道編碼技術(shù),可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同,信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小,實(shí)現(xiàn)最佳譯碼與準(zhǔn)最佳譯碼更加容易。卷積碼運(yùn)用廣泛,被ITU選入第三代移動通信系統(tǒng),作為包括WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA在內(nèi)的信道編碼的標(biāo)準(zhǔn)方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務(wù)通道中的幀結(jié)構(gòu),對CDMA2000系統(tǒng)中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進(jìn)行了分析,并基于MATLAB平臺做了相應(yīng)的譯碼性能仿真。我們設(shè)計了一種可用于CDMA2000通信系統(tǒng)的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設(shè)計上具有以下創(chuàng)新之處:(1)采用通用碼表結(jié)構(gòu),支持可變碼率;幀控制模塊和頻率控制器模塊的設(shè)計中采用計數(shù)器、定時器等器件實(shí)現(xiàn)了可變幀長、可變數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)幀處理方式。(2)結(jié)合流水線結(jié)構(gòu)思想,利用四個ACS模塊并行運(yùn)行,加快數(shù)據(jù)處理速度;在ACS模塊中,將路徑度量值存貯器的存儲結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,防止數(shù)據(jù)讀寫的阻塞,縮短存儲器讀寫時間,使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出,提出了保護(hù)處理策略。我們還將設(shè)計結(jié)果在APEXEP20K30E芯片上進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力,可以運(yùn)行于40MHZ系統(tǒng)時鐘下,內(nèi)部最高譯碼速度可達(dá)625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的通用性和高速性,可以方便地應(yīng)用于CDMA2000移動通信系統(tǒng)。

    標(biāo)簽: CDMA 2000 FPGA 卷積碼

    上傳時間: 2013-06-24

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  • 指紋識別算法的研究及基于FPGA的硬件實(shí)現(xiàn)

    隨著圖像處理和模式識別技術(shù)的進(jìn)步,基于生物特征的識別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一,根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計和預(yù)測,該領(lǐng)域的收入的年增長率30-50%,到2008年,全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性,穩(wěn)定性,方便快捷的特點(diǎn),恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術(shù)是生物識別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識別技術(shù),也是研究與應(yīng)用的一個熱點(diǎn)。 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FPGA內(nèi)部,與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較,嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識別技術(shù)中各個環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究,結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn),對算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化,形成了一套完整的指紋識別算法,并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統(tǒng)硬件設(shè)計方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個方面: 1、對指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn),提高了算法的性能;設(shè)計了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高,可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本,同時提升系統(tǒng)的性能的原則,使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統(tǒng),然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片,外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件,設(shè)計了一個便攜式指紋識別系統(tǒng),提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設(shè)計方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口,并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢,具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設(shè)計繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。

    標(biāo)簽: FPGA 指紋識別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)

    上傳時間: 2013-07-28

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