固態(tài)硬盤(pán)是一種以FLASH為存儲(chǔ)介質(zhì)的新型硬盤(pán)。由于它不像傳統(tǒng)硬盤(pán)一樣以高速旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)為存儲(chǔ)介質(zhì)，不需要浪費(fèi)大量的尋道時(shí)間，因此它有著傳統(tǒng)硬盤(pán)不可比擬的順序和隨機(jī)存儲(chǔ)速度。同時(shí)由于固態(tài)硬盤(pán)不存在機(jī)械存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，因此還具有高抗震性、無(wú)工作噪音、可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，固態(tài)硬盤(pán)技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)存儲(chǔ)介質(zhì)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 本文以設(shè)計(jì)固態(tài)硬盤(pán)控制芯片IDE接口部分為項(xiàng)目背景，通過(guò)可編程邏輯器件FPGA，基于ATA協(xié)議并使用硬件編程語(yǔ)言verilog，設(shè)計(jì)了一個(gè)位于設(shè)備端的IDE控制器。該IDE控制器的主要作用在于解析主機(jī)所發(fā)送的IDE指令并控制硬盤(pán)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)遷移和指令操作，從而完成硬盤(pán)設(shè)備端與主機(jī)端之間基本的狀態(tài)通信以及數(shù)據(jù)通信。論文主要完成了幾個(gè)方面的內(nèi)容。第一：論文從固態(tài)硬盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了固態(tài)硬盤(pán)IDE控制器的功能性需求以及寄存器傳輸、PIO傳輸和UDMA傳輸三種ATA協(xié)議主要傳輸模式所必須遵循的時(shí)序要求，并概括了IDE控制器設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和難點(diǎn)；第二：論文設(shè)計(jì)了IDE控制器的總體功能框架，將IDE控制器從功能上分為寄存器部分、頂層控制模塊、異步FIFO模塊、PIO控制模塊、UDMA控制模塊以及CRC校驗(yàn)?zāi)K六大子功能模塊，并分析了各個(gè)子功能模塊的基本工作原理和具體功能設(shè)計(jì)；第三：論文以設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)流程和主要控制信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)了各個(gè)具體子功能模塊并列舉了部分關(guān)鍵代碼，同時(shí)給出了主要子功能模塊的時(shí)序仿真圖；最后，論文給出了基于PIO傳輸模式和基于UDMA傳輸模式的具體指令操作流程實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)SAS邏輯分析儀和QuartusⅡ?qū)DE控制器進(jìn)行了功能測(cè)試和分析，驗(yàn)證了本論文設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA IDE 固態(tài)硬盤(pán)
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時(shí)支持短距離和長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌冢粡V泛應(yīng)用于微機(jī)和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合，而更重要的就是它們都具有不可移植性，因此要利用這些芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和FPGA芯片之間的通信，勢(shì)必會(huì)增加接口連線的復(fù)雜程度以及降低整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對(duì)UART的特點(diǎn)以及FPGA設(shè)計(jì)具有可移植性的優(yōu)勢(shì)，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設(shè)計(jì)方法，其中主要包括狀態(tài)機(jī)的描述形式以及自頂向下的設(shè)計(jì)方法，利用硬件描述語(yǔ)言來(lái)編制UART的各個(gè)子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內(nèi)部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點(diǎn)而且同時(shí)也使整個(gè)系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設(shè)計(jì)的LIART支持標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設(shè)計(jì)有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度以及奇偶校驗(yàn)方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級(jí)、較強(qiáng)的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內(nèi)部自診斷的能力，模塊內(nèi)分開(kāi)的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實(shí)現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復(fù)用技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合，因此可以達(dá)到資源利用的最大化。 在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行綜合優(yōu)化、仿真驗(yàn)證以及下載實(shí)現(xiàn)。各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，本課題中所設(shè)計(jì)的UART滿足預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無(wú)論從物理性能，還是從電氣性能來(lái)看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無(wú)法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，得到各行業(yè)越來(lái)越多的支持。 目前市場(chǎng)上的SATA IP CORE都是面向IC設(shè)計(jì)的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實(shí)現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議，對(duì)SATA技術(shù)的推廣、國(guó)內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應(yīng)用層四個(gè)模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設(shè)計(jì)以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結(jié)構(gòu)，給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)。為滿足SATAⅡ協(xié)議3．0Gbps的速率，采用擴(kuò)大數(shù)據(jù)處理位寬的方法，設(shè)計(jì)完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊，同時(shí)為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號(hào)的穩(wěn)定性，分別實(shí)現(xiàn)了鏈路層CRC校驗(yàn)?zāi)K和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過(guò)程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術(shù)，從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設(shè)計(jì)應(yīng)用更加廣泛，設(shè)計(jì)了基于AHB總線的用戶接口。 本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的電路進(jìn)行描述，并使用Modelsim軟件仿真。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的邏輯電路可靠穩(wěn)定，與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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并行總線PATA從設(shè)計(jì)至今已快20年歷史，如今它的缺陷已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高，已被串行ATA(Serial ATA)即SATA總線所取代。SATA作為新一代磁盤(pán)接口總線，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)置數(shù)據(jù)/命令校驗(yàn)單元，支持熱插拔，具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)的傳輸速度。目前SATA已在存儲(chǔ)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)獨(dú)立研發(fā)的面向FPGA的SATAIP CORE，在這樣的條件下設(shè)計(jì)面向FPGA應(yīng)用的SATA IP CORE具有重要的意義。 本論文對(duì)協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的分析，建立了SATA IP CORE的層次結(jié)構(gòu)，將設(shè)備端SATA IP CORE劃分成應(yīng)用層、傳輸層、鏈路層和物理層；介紹了實(shí)現(xiàn)該IPCORE所選擇的開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和所選用的芯片；在此基礎(chǔ)上著重闡述協(xié)議IP CORE的設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)予以分別闡述，并編碼實(shí)現(xiàn)；最后進(jìn)行綜合和測(cè)試。 采用FPGA集成硬核RocketIo MGT(RocketIo Multi-Gigabit Transceiver)實(shí)現(xiàn)了1.5Gbps的串行傳輸鏈路；設(shè)計(jì)滿足協(xié)議需求、適合FPGA設(shè)計(jì)的并行結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多狀態(tài)機(jī)的協(xié)同工作：在高速設(shè)計(jì)中，使用了流水線方法進(jìn)行并行設(shè)計(jì)，以提高速度，考慮到系統(tǒng)不同部分復(fù)雜度的不同，設(shè)計(jì)采用部分流水線結(jié)構(gòu)；采用在線邏輯分析儀Chipscope pro與SATA總線分析儀進(jìn)行片上調(diào)試與測(cè)試，使得調(diào)試工作方便快捷、測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；嚴(yán)格按照SATA1.0a協(xié)議實(shí)現(xiàn)了SATA設(shè)備端IP CORE的設(shè)計(jì)。 最終測(cè)試數(shù)據(jù)表明，本論文設(shè)計(jì)的基于FPGA的SATA IP CORE滿足協(xié)議需求。設(shè)計(jì)中的SATA IP CORE具有使用方便、集成度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在固態(tài)電子硬盤(pán)SSD(Solid-State Disk)開(kāi)發(fā)中應(yīng)用本設(shè)計(jì)，將使開(kāi)發(fā)變得方便快捷，更能夠適應(yīng)市場(chǎng)需求。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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低密度校驗(yàn)碼(LDPC)是一種能逼近Shannon容量限的漸進(jìn)好碼，其長(zhǎng)碼性能甚至超過(guò)了Turbo碼。低密度校驗(yàn)碼以其迭代譯碼復(fù)雜度低，沒(méi)有錯(cuò)誤平層，碼率和碼長(zhǎng)可靈活改變的優(yōu)點(diǎn)成為T(mén)urbo碼強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。目前，LDPC碼已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數(shù)字視頻和音頻廣播等領(lǐng)域，因此LDPC碼編譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)已成為糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 本文在分析LDPC碼的基本編碼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，首先研究了LDPC碼的隨機(jī)構(gòu)造方法，并給出了有效的PEG算法實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)分析了用環(huán)消除(cycle elimination)算法實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造。然后對(duì)LDPC碼的幾種不同譯碼算法進(jìn)行分析比較，討論了一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法-TDMP算法，并對(duì)易于硬件實(shí)現(xiàn)的TDMP算法進(jìn)行了性能仿真，仿真結(jié)果表明TDMP算法作為硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼算法具有優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)。最后針對(duì)Altera公司的StratixEPIS25 FPGA芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TDMP算法的(4096，2048)非規(guī)則LDPC碼譯碼器，內(nèi)部用了4個(gè)單校驗(yàn)碼譯碼器并行譯1幀數(shù)據(jù)，3幀同時(shí)譯碼，作者詳細(xì)介紹了該譯碼器芯片的設(shè)計(jì)過(guò)程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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本項(xiàng)目完成的是基于中國(guó)“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎(chǔ)構(gòu)建的主硬件處理平臺(tái)。對(duì)于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機(jī)化)、前向糾錯(cuò)編碼(FEC)、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調(diào)制)、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。其中關(guān)鍵技術(shù)：TDS-OFDM技術(shù)及其和絕對(duì)時(shí)間同步的復(fù)幀結(jié)構(gòu)、信號(hào)幀的頭和幀體保護(hù)技術(shù)、低密度校驗(yàn)糾錯(cuò)碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國(guó)標(biāo)的自主創(chuàng)新特點(diǎn)，為數(shù)字電視領(lǐng)域首次采用。其硬件實(shí)現(xiàn)，亦尚未有具體產(chǎn)品參考。 本文首先介紹了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布背景。并對(duì)國(guó)標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及FPGA設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。在此基礎(chǔ)上，第三章重點(diǎn)、詳細(xì)地介紹了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括設(shè)計(jì)方案、算法和結(jié)構(gòu)的選取、FPGA實(shí)現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的級(jí)連調(diào)試過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)級(jí)連后的整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真、分析和驗(yàn)證。作者在項(xiàng)目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關(guān)資料，了解并分析國(guó)標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國(guó)標(biāo)的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調(diào)整和改進(jìn)了3780點(diǎn)IFFT OFDM調(diào)制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設(shè)計(jì)并驗(yàn)證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯(cuò)編碼、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。 5.在系統(tǒng)級(jí)連調(diào)試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)。 6.完成了整個(gè)發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調(diào)試、分析和驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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自香農(nóng)先生于1948年開(kāi)創(chuàng)信息論以來(lái)，經(jīng)過(guò)將近60年的發(fā)展，信道編碼技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，各種編碼技術(shù)層出不窮。目前廣泛研究的低密度奇偶校驗(yàn)(LDCP)碼是由R.G.Gallager先生提出的一種具有逼近香農(nóng)限性能的優(yōu)秀糾錯(cuò)碼，并已在數(shù)字電視、無(wú)線通信、磁盤(pán)存儲(chǔ)等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。 目前數(shù)字電視已經(jīng)成為最熱門(mén)的話題之一，用手機(jī)看北京奧運(yùn)，已經(jīng)成為每一個(gè)中國(guó)人的夢(mèng)想。最近兩年我國(guó)頒布了兩部與數(shù)字電視有關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)，分別是數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)和移動(dòng)多媒體(CMMB)即俗稱的手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視正與每個(gè)人走得越來(lái)越近，我國(guó)預(yù)期在2015年全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視并停止模擬電視的播出。作為數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)之一的前向糾錯(cuò)碼技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點(diǎn)，相應(yīng)的編解碼芯片更成為重中之重。在DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，在CMMB標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和RS碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，在DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級(jí)聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個(gè)與數(shù)字電視相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)、手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)(CMMB)以及數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB-S2)為切入點(diǎn)，深入研究它們的編碼方式，設(shè)計(jì)了這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼編碼器，并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編碼芯片，實(shí)現(xiàn)了DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中0.4、0.6以及0.8三種碼率的復(fù)用。在研究CMMB標(biāo)準(zhǔn)中編碼器設(shè)計(jì)時(shí)，提出一種改進(jìn)的LU分解算法，該分解方式適合任意的H矩陣，具有一定的廣泛性。測(cè)試結(jié)果表明，芯片邏輯功能完全正確，速度和資源消耗均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有一定的商用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗(yàn)矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯(cuò)碼，最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似，具有逼近香農(nóng)限的性能，幾乎適用于所有信道，因此成為近年來(lái)信道編碼界研究的熱點(diǎn)。 LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣呈現(xiàn)稀疏性，其譯碼復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān)系，克服了分組碼在長(zhǎng)碼長(zhǎng)時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問(wèn)題，使長(zhǎng)編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏特性，在長(zhǎng)的編碼分組時(shí)，相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn)，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)對(duì)譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯(cuò)的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理，其次，具體介紹了LDPC碼的構(gòu)造和各種編碼算法及其生成矩陣的產(chǎn)生方法，特別是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造以及RU算法、貪婪算法，并在此基礎(chǔ)上采用貪婪算法對(duì)RU算法進(jìn)行了改進(jìn)。 最后，選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217，實(shí)現(xiàn)了碼長(zhǎng)為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為節(jié)省資源、提高速度，在向量存儲(chǔ)時(shí)采用稀疏矩陣技術(shù)，在向量相加時(shí)采用通過(guò)奇校驗(yàn)直接判定結(jié)果的方法，在向量乘法中，采用了前向迭代方法，避開(kāi)了復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)算。結(jié)果表明，該編碼器只占用約10％的邏輯單元，約5％的存儲(chǔ)單元，時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz，數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到33Mb/s，功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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在數(shù)字電視系統(tǒng)中，MPEG-2編碼復(fù)用器是系統(tǒng)傳輸?shù)暮诵沫h(huán)節(jié)，所有的節(jié)目、數(shù)據(jù)以及各種增值服務(wù)都是通過(guò)復(fù)用打包成傳輸流傳輸出去。目前，只有少數(shù)公司掌握復(fù)用器的核心算法技術(shù)，能夠采用MPEG-2可變碼率統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法提高帶寬利用率，保證高質(zhì)量圖像傳輸。由于目前正處廣播電視全面向數(shù)字化過(guò)渡期間，市場(chǎng)潛力巨大，因此對(duì)復(fù)用器的研究開(kāi)發(fā)非常重要。本文針對(duì)復(fù)用器及其接口技術(shù)進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)出成形產(chǎn)品。 文中首先對(duì)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)及NIOS Ⅱ軟核進(jìn)行分析。重點(diǎn)研究了復(fù)用器中的部分關(guān)鍵技術(shù)：PSI信息提取及重構(gòu)算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校驗(yàn)算法，給出了實(shí)現(xiàn)方法，并通過(guò)了硬件驗(yàn)證。然后對(duì)復(fù)用器中主要用到的AsI接口和DS3接口進(jìn)行了分析與研究，給出了設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)了硬件驗(yàn)證。 本文的主要工作如下： ●首先對(duì)復(fù)用器整體功能進(jìn)行詳細(xì)分析，并劃分軟硬件各自需要完成的功能。給出復(fù)用器的整體方案以及ASI接口和DS3接口設(shè)計(jì)方案。 ●在FPGA上采用c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了PSI信息提取與重構(gòu)算法。 ●給出了實(shí)現(xiàn)快速的PID映射方法，并根據(jù)FPGA特點(diǎn)給出一種新的PID映射方法，減少了邏輯資源的使用，提高了穩(wěn)定性。 ●采用Verilog設(shè)計(jì)了SI信息提取與重構(gòu)的硬件平臺(tái)，并用c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了SDT表的提取與重構(gòu)算法，在FPGA中成功實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間。 ●在FPGA上實(shí)現(xiàn)了．ASI接口，主要分析了位同步的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了一種新的快速實(shí)現(xiàn)字節(jié)同步的設(shè)計(jì)。 ●在FPGA上實(shí)現(xiàn)了DS3接口，提出并實(shí)現(xiàn)了一種兼容式DS3接口設(shè)計(jì)。并對(duì)幀同步設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。 ●完成部分PCB版圖設(shè)計(jì)，并進(jìn)行調(diào)試監(jiān)測(cè)。 本復(fù)用器設(shè)計(jì)最大特點(diǎn)是將軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行合理劃分，硬件平臺(tái)及接口采用Verilog語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，PSI信息算法主要采用c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。這種軟硬件的劃分使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，且軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，極大的提高了工作效率。 整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用verilog和c兩種語(yǔ)言完成，采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20，在Quartus和NIOS IDE兩種設(shè)計(jì)平臺(tái)下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)此方案已經(jīng)開(kāi)發(fā)出兩臺(tái)帶有ASI和DS3接口的數(shù)字電視TS流復(fù)用器，經(jīng)測(cè)試達(dá)到了預(yù)期的性能和技術(shù)指標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
上傳用戶：gdgzhym
在當(dāng)今的廣播系統(tǒng)中，絕大部分的視頻信號(hào)是隔行采樣的。采用這種掃描格式，能夠大幅度地減少視頻的帶寬，但也會(huì)引起彩色爬行、畫(huà)面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現(xiàn)象。這種缺陷經(jīng)人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫(huà)面的視覺(jué)效果，去隔行技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，視頻信號(hào)本身的低幀頻也會(huì)導(dǎo)致行抖動(dòng)、線爬行以及大面積閃爍等視覺(jué)效果上的缺陷。增加掃描頻率會(huì)把這些視覺(jué)缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區(qū)域上去從而產(chǎn)生較好的主觀圖象質(zhì)量。而為了適應(yīng)不同顯示終端以及對(duì)圖像大小變化的要求就必須對(duì)原始信號(hào)分辨率即每幀行數(shù)和每行像素?cái)?shù)進(jìn)行變換。因此去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換成為視頻格式轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容。 FPGA 的出現(xiàn)是VLSI技術(shù)和EDA技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。FPGA器件集成度高、體積小，具有通過(guò)用戶編程實(shí)現(xiàn)專門(mén)應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)輸入、仿真、測(cè)試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。使用FPGA器件可以大大縮短系統(tǒng)的研制周期，減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來(lái)的電路板級(jí)產(chǎn)品集成芯片級(jí)產(chǎn)品，從而降低了功耗，提高了可靠性，同時(shí)還可以很方便的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉(zhuǎn)換中的主要算法后，重點(diǎn)對(duì)去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換的FPGA綜合實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的深入研究，分別給出了最簡(jiǎn)解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。最簡(jiǎn)解決方案利用線性算法將去隔行，幀頻轉(zhuǎn)換，分辨率變換三項(xiàng)處理同時(shí)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到FPGA內(nèi)部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求，是后續(xù)復(fù)雜方案的基礎(chǔ)。其中去隔行采用場(chǎng)合并方式，幀頻轉(zhuǎn)換采用幀重復(fù)方式，分辨率變換采用均勻插值方式。基于非線性算法的解決方案中加入了對(duì)靜止區(qū)域的判斷，靜止區(qū)域的輸出像素值直接選用相應(yīng)位置的已存輸入數(shù)據(jù)，非靜止區(qū)域的輸出像素值通過(guò)對(duì)已存輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性運(yùn)算得出。基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案在對(duì)靜止區(qū)域進(jìn)行判斷和處理的基礎(chǔ)上，對(duì)欲生成的變頻后的場(chǎng)間插值幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量得出非靜止區(qū)域的輸出像素值。其中為求得輸入場(chǎng)間相應(yīng)時(shí)間位置上的插值幀輸出數(shù)據(jù)，該方案采用了自定義的前后向塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)方式，通過(guò)對(duì)三步搜索算法的高效實(shí)現(xiàn)，將SAD 值進(jìn)行比較得出運(yùn)動(dòng)矢量。
標(biāo)簽： FPGA 視頻格式轉(zhuǎn)換 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-07-19
上傳用戶：米卡
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