約束管理器是一個交叉的平臺，以工作簿和工作表的形式在Cadence PCB設(shè)計流程中用于管理所有工具的高速電子約束。約束管理器讓你定義、查看和校驗從原理圖到分析到PCB設(shè)計實現(xiàn)的設(shè)計流程中每一步的約束?？梢允褂眉s束管理器和SigXplorer Expert開發(fā)電路的拓撲并得出電子約束，可以包含定制約束、定制測量和定制激勵。本培訓教材描述的主要是怎樣在約束管理器中提取約束，并且約束如何與原理圖和PCB的屬性同步。本教材的內(nèi)容是約束管理器、Concept HDL和PCB Design的緊密集成的集錦。所謂約束就是用戶定義的限制條件，當在板上走線和放置元件時會遵守這些約束。電子約束（ECSets）就是限制PCB上與電行為有關(guān)的對象，比如可以設(shè)置某個網(wǎng)絡(luò)最大傳輸延遲為2ns。
上傳時間： 2022-07-07
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變電站是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。一個變電站運行情況的優(yōu)劣，在很大程度上取決于其二次設(shè)備的工作性能?，F(xiàn)在的變電站有三種運行模式：一種是常規(guī)變電站，一種是部分實現(xiàn)微機管理、具有一定自動化水平的變電站，再有一種是實現(xiàn)無人值班、全面微機化的綜合自動化變電站。在常規(guī)變電站中，其繼電保護、中央信號系統(tǒng)、變送器、遠動及故障錄波裝置等所有二次設(shè)備都是采用傳統(tǒng)的分立式設(shè)備，而且站內(nèi)配備大量控制、保護、記錄用屏盤。使裝備設(shè)置復雜，占地面積大，日常維護管理工作繁重。這種常規(guī)變電站的一個致命弱點是不具備自診斷能力，對二次系統(tǒng)本身的故障無法監(jiān)測。因此，這種常規(guī)變電站已逐漸被淘汰。 要提高變電站運行的可靠性及經(jīng)濟性，一個最有效的方法就是提高變電站運行管理的自動化水平，實現(xiàn)變電站的綜合自動化，以微機化的新型二次設(shè)備取代傳統(tǒng)使用的分立式設(shè)備。開發(fā)集保護、控制、監(jiān)測及遠動等功能為一體的新型設(shè)備，并實現(xiàn)設(shè)備共享、信息資源共享，使變電站設(shè)計簡捷、布局緊湊，運行更加可靠安全。 隨著微型計算機技術(shù)、集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，原來越多的新技術(shù)和新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站的二次設(shè)備中去，使變電站的二次設(shè)備得到不斷的更新?lián)Q代。該項研究把一種新型的低壓電能量測量芯片與高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)結(jié)合起來，利用DSP體積小、功能強、功耗低、速度快、性價比高等優(yōu)點，設(shè)計出新型的變電站線路測控單元，實現(xiàn)對高壓線路的測量、監(jiān)視和控制，這種新型的二次設(shè)備比傳統(tǒng)的二次設(shè)備具有更高的精度和更快的相應(yīng)速度。 與此同時，網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)的發(fā)展，也使變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，由原來的集中控制型逐步過渡到功能分散、模塊化的分散網(wǎng)絡(luò)型，通過現(xiàn)場總線，使主控室和現(xiàn)場之間的聯(lián)系變成了串行通信聯(lián)系，從而提高的系統(tǒng)的可靠性和可維護性。CAN總線應(yīng)用于變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中，組成變電站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和容錯能力。 該文就以上的兩個方面進行研究和設(shè)計，主要內(nèi)容包括：一是在簡單介紹新型電能測量芯片和DSP的基本知識的基礎(chǔ)上，提出了一個變電站測控單元的設(shè)計方案，并從從硬件和軟件兩個方面進行了詳細的介紹，主要部分是對測量模塊的設(shè)計；二是系統(tǒng)的通信接口模塊設(shè)計，從硬件和軟件方面詳細的介紹了通信模塊的三種不同的通信接口的設(shè)計，分別是RS-232串行通信、RS-485總線通信、CAN總線通信；三是在分析現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展歷史，指出了現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)的優(yōu)越性；四是設(shè)計出的測控系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，利用CAN現(xiàn)場總線構(gòu)建變電站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 該文提出的方案、技術(shù)以及結(jié)論對于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和自綜合動化系統(tǒng)的研究開發(fā)、工程設(shè)計都具有實際的參考意義。
上傳時間： 2013-04-24
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CAN工業(yè)局域網(wǎng)也叫控制器局域網(wǎng)，它屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種高速、可靠、并且對分布式實時控制應(yīng)用來說是低成本的串行總線，它被廣泛用在分布式處理系統(tǒng)和實時控制工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中。本文介紹了CAN總線在電動汽車故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用方案，它具有通用性、可編程和智能化等特點。 本文首先介紹了電動汽車的概念、國內(nèi)外故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展狀況及CAN總線的基本概念。通過對CAN總線通信原理的深入分析，建立了基于CAN總線的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，首次將iCAN協(xié)議應(yīng)用于電動汽車低速CAN網(wǎng)絡(luò)，并參照SAEJ1939協(xié)議建立了高速CAN應(yīng)用層協(xié)議。文中還介紹了所開發(fā)的CAN總線硬件平臺，包括三個低速節(jié)點，三個高速節(jié)點和一個中央控制器（網(wǎng)關(guān)服務(wù)器）。并詳細介紹了中央控制器（網(wǎng)關(guān)服務(wù)器）的開發(fā)過程及功能，中央控制器硬件采用PC+USBCAN卡的方案，上位機編程采用組態(tài)軟件MCGS，有利于協(xié)議的分析及信息的顯示與存儲。 中央控制器也是整車的故障診斷管理單元，本文分析了基于CAN總線的電動汽車控制系統(tǒng)的故障診斷模式，對電控單元的故障監(jiān)測、診斷以及處理方法進行了探討，提出了故障信息的編碼方式。并能將故障信息通過數(shù)據(jù)庫保存起來，通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)快速準確地查找歷史故障信息，對當前的故障判斷提供幫助，達到快速、準確的找到故障原因并提供解決方案。 本論文所做的工作將有助于國內(nèi)的電動汽車故障診斷分析系統(tǒng)的快速發(fā)展，為電動汽車故障診斷提供了新的途徑，電動汽車故障診斷分析系統(tǒng)具有重要的經(jīng)濟價值和廣闊的應(yīng)用前景，并為今后這方面的研究提供了一個參考。
上傳時間： 2013-06-23
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近年來，隨著集成電路技術(shù)和電源管理技術(shù)的發(fā)展，低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）受到了普遍的關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品如PDA、MP3播放器、數(shù)碼相機、無線電話與通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和測試儀器等中，但國內(nèi)研究起步晚，市場大部分被國外產(chǎn)品占有，因此，開展本課題的研究具有特別重要的意義。 首先，簡單闡述了課題研究的背景及意義，分析了低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并提出了設(shè)計的預期技術(shù)指標。 其次，詳細分析了LDO線性穩(wěn)壓器的理論基礎(chǔ)，包括其結(jié)構(gòu)、各功能模塊的作用、系統(tǒng)工作原理、性能指標定義及設(shè)計時對性能指標之間相互矛盾的折衷考慮。 再次，設(shè)計了基于自偏置電流源的帶隙基準電壓源，選取PMOS管作為系統(tǒng)的調(diào)整元件并計算出了其尺寸，設(shè)計了基于CMOS工藝的兩級誤差運算放大器。利用HSPICE工具仿真了基準電壓源和誤差運算放大器的相關(guān)性能參數(shù)。 然后，重點分析了穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性特征，指出系統(tǒng)存在的潛在不穩(wěn)定性，詳細論述了穩(wěn)定性補償?shù)谋匾?，比較了業(yè)界使用過的幾種穩(wěn)定性補償方法的不足之處，提出了一種基于電容反饋VCCS的補償方法，對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性的補償； 最后，將所設(shè)計的模塊進行聯(lián)合，設(shè)計了一款基于CMOS工藝的LDO線性穩(wěn)壓器電路，利用HSPICE工具驗證了其壓差電壓、靜態(tài)電流、線性調(diào)整率等性能指標，仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性、設(shè)計方法的可行性。
標簽： CMOS 工藝 低壓差線性穩(wěn)壓器
上傳時間： 2013-07-08
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十多年來，隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復雜度的提高、對軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場的激烈競爭導致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴峻的危機和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復用和代碼的重用，因此難以滿足市場對嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究內(nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù)，對嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實時框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點一最大限度實現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個特點： 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關(guān)注的重點是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來，為它們單獨設(shè)計組件。開發(fā)人員在應(yīng)用該框架進行嵌入式軟件設(shè)計時，只需要關(guān)注功能需求的實現(xiàn)，對于實時性、調(diào)度等非功能需求的實現(xiàn)可以通過調(diào)用ARTIC提供的時間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機的主動對象設(shè)計模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個控制線程組成的特點，應(yīng)用基于狀態(tài)機的主動對象設(shè)計模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個主動對象的緝合。相對于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒?，本文提出的主動對象的最大特點在于：它提供對事件隊列、控制線程和表示主動對象動態(tài)行為狀態(tài)機等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因為它包含了一個微小的實時操作系統(tǒng)(RTOS) 報包裝，在某些場合可以作為一個簡易的RTOS使用。為了驗證ARTIC的性能，本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實時控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計，從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點。
標簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)
上傳時間： 2013-06-21
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬門至上千萬門的單片F(xiàn)PGA芯片?，F(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國內(nèi)市場基本上是國外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時鐘分布質(zhì)量變的越來越重要，時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時鐘延遲，減小時鐘偏差，主要有利用延時鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計和模擬設(shè)計。雖然用模擬的方法實現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時間、設(shè)計難易程度以及可復用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來實現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對全數(shù)字延時鎖相環(huán)(DLL)電路進行分析研究和設(shè)計，在此基礎(chǔ)上設(shè)計出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時間里，從對電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計、晶體管級電路設(shè)計和仿真以及最后對設(shè)計好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計出了符合指標要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅實的基礎(chǔ)。 本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析，驗證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計中，用Verilog-XL對部分電路進行數(shù)字仿真，Spectre對進行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模，設(shè)計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動時間為28ps，在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW，達到了國外同類產(chǎn)品的相應(yīng)指標。最后完成了輸出電路設(shè)計，可以實現(xiàn)時鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。
上傳時間： 2013-06-10
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隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，國內(nèi)高速公路、城市道路、停車場建設(shè)越來越多，對交通控制、安全管理的要求也日益提高，智能交通系統(tǒng)( IntelligentTransportation Systems，簡稱ITS)已成為當前交通管理發(fā)展的主要方向，而車牌識別系統(tǒng)(License Plate Recognition System，簡稱LPRS)技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心，起著舉足輕重的作用，可以被廣泛地應(yīng)用于高速公路自動收費(ElectronicToll Collection，簡稱ETC)、停車場安全管理、被盜車輛的追蹤、車流統(tǒng)計等。 目前，車牌識別系統(tǒng)大多都是基于PC平臺的，其優(yōu)勢是實現(xiàn)容易，但是成本高、實時性不強、穩(wěn)定性不高等缺點使其不能廣泛推廣。為了克服以上的缺點，且滿足識別速度和識別率的要求，本文在原有車牌識別硬件系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上做了一定的改進(原系統(tǒng)在圖像采集、接口通信、系統(tǒng)穩(wěn)定、脫機工作等方面存在一定問題)，與團隊成員一起設(shè)計出了新的車牌識別硬件系統(tǒng)，采用單DSP+FPGA和雙DSP+FPGA雙板子的方式來共同實現(xiàn)(本人負責單DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制，另一成員負責雙DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制)。 本文所涉及的該車牌硬件系統(tǒng)，主要工作由以下幾個部分組成： 1.團隊共同完成了新車牌識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計，采用兩個板子實現(xiàn)。其中，本人負責單DSP+FPGA板子繪制。 2.團隊一起完成了整個系統(tǒng)的硬件電路調(diào)試。主要分為如下模塊進行調(diào)試：電源，DSP，F(xiàn)PGA，SAA7113H視頻解碼器，LCD液晶顯示和UART接口等。 3.負責完成了整個系統(tǒng)的DSP應(yīng)用程序設(shè)計。采用DSP/BIOS操作系統(tǒng)來構(gòu)建系統(tǒng)的框架，添加了多個任務(wù)對象進行管理系統(tǒng)的調(diào)度；用CSL編寫了DSP上的底層驅(qū)動：完成了車牌識別算法在DSP上的移植與優(yōu)化。 4.參與完成了部分FPGA程序的開發(fā)，主要包括圖像采集、存儲、傳輸幾個模塊等。 最終，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、快速的車牌識別，各模塊工作穩(wěn)定，能脫機實現(xiàn)圖像采集、傳輸、識別、結(jié)果輸出和顯示為一體化的功能；為以后進行高性能的車牌識別算法開發(fā)提供了一個很好的硬件平臺。
上傳時間： 2013-04-24
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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(shè)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(shè)計與應(yīng)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(shè)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(shè)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(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： FPGA DSP 車牌識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會的視頻專家組和國際標準化組織的運動圖像專家組組成的聯(lián)合視頻小組制定的下一代視頻壓縮標準。新標準采用了一些先進算法，因此具有優(yōu)異的壓縮性能和極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，滿足低碼率情況下的高質(zhì)量視頻的傳輸。 H.264/AVC采用的先進算法包括多模式幀間預測、1/4像素精度預測、整數(shù)變換量化、去方塊濾波和熵編碼。本論文著重對整數(shù)變換與量化、去方塊濾波做了研究。整數(shù)變換是一種只有加法和移位的運算，量化可以通過查表和乘法操作就可以完成，避免了反變換的時候失配問題，沒有精度損失；去方塊濾波是一種用來去除低碼率情況下的每個宏塊的塊效應(yīng)，提高了解碼圖像的外觀。 本文主要從算法研究和硬件實現(xiàn)兩方面著手，在算法研究方面設(shè)計了一個可視化測試軟件，在硬件實現(xiàn)方面主要對整數(shù)變換、量化和去方塊濾波做了研究和實現(xiàn)。視頻壓縮技術(shù)的關(guān)鍵在于視頻壓縮算法及其芯片的實現(xiàn)，F(xiàn)PGA可重復使用，設(shè)計修改靈活，片內(nèi)資源豐富，具備DSP模塊等優(yōu)勢。在本論文的目標實現(xiàn)部分模塊FPGA的硬件設(shè)計，用Verilog完成了關(guān)鍵部分的設(shè)計。首先簡要介紹了視頻壓縮基本原理，常用視頻壓縮標準及其特性以及國內(nèi)外的研究動態(tài)，并對H.264標準基本檔次所涉及的核心技術(shù)進行了詳細介紹，兩種分層結(jié)構(gòu)分別討論。其次在掌握了H.264.算法及編解碼流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺。然后詳細介紹了整數(shù)變換、量化、反變換和反量化核心模塊的設(shè)計和實現(xiàn)，并在Altera的軟件和開發(fā)板上進行了仿真驗證；對去方塊濾波算法做了軟件研究測試，并給出了一種改進的硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。最后，對全文工作進行了總結(jié)和對未來研究工作做了展望。我在課題中所做的主要工作有： 1.查閱相關(guān)文獻，熟悉H.264.標準及整數(shù)變換、量化和去方塊濾波等算法。 2.用VC++完成了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺設(shè)計。 3.用Verilog完成了整數(shù)變換量化、反變換反量化模塊FPGA設(shè)計與驗證。 4.去方塊濾波器的算法研究、仿真和硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學技術(shù)的發(fā)展與公共安全保障需求的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術(shù)、H．264壓縮編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學術(shù)意義與實用意義， 本課題所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器進行遠程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況， 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計階段，本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng)，采用雙緩存乒乓交換的方法設(shè)計圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設(shè)計中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務(wù)的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計與實現(xiàn)是本文的重點。文中首先分析H．264．標準，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計了16×16幀內(nèi)預測算法，并設(shè)計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預測模式選擇。然后設(shè)計4×4子塊掃描方式，編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案，針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對編碼算法設(shè)計相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設(shè)計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務(wù)器與若干客戶端接入網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)合調(diào)試，構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)視頻壓縮率高，監(jiān)控圖像質(zhì)量良好，充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設(shè)計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。
標簽： H264 FPGA 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控
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