ASIC對(duì)產(chǎn)品成本和靈活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有較高的靈活性和較低的成本,然而抗干擾性和可靠性相對(duì)較低,運(yùn)算速度也受到限制.常規(guī)ASIC的硬件具有速度優(yōu)勢(shì)和較高的可靠性及抗干擾能力,然而不是靈活性較差,就是成本較高.與傳統(tǒng)硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的出現(xiàn),使建立在可再配置硬件基礎(chǔ)上的進(jìn)化硬件(EHW)成為智能硬件電路設(shè)計(jì)的一種新方法.作為進(jìn)化算法和可編程器件技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,可重構(gòu)FPGA的研究屬于EHW的研究范疇,是研究EHW的一種具體的實(shí)現(xiàn)方法.論文認(rèn)為面向分類的專用類可重構(gòu)FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重構(gòu)電路粒度劃分的針對(duì)性更強(qiáng)、設(shè)計(jì)更易實(shí)現(xiàn).論文研究的可重構(gòu)FPGA的BCH通訊糾錯(cuò)碼進(jìn)化電路是一類ASR-FPGA電路的具體方法,具有一定的實(shí)用價(jià)值.論文所做的工作主要包括:(1)BCH編譯碼電路的設(shè)計(jì)——求取實(shí)驗(yàn)用BCH碼的生成多項(xiàng)式和校驗(yàn)多項(xiàng)式及其相應(yīng)的矩陣并構(gòu)造實(shí)驗(yàn)用BCH碼;(2)建立基于可重構(gòu)FPGA的基核——構(gòu)造具有可重構(gòu)特性的硬件功能單元,以此作為可重構(gòu)BCH碼電路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ);(3)構(gòu)造實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)BCH糾錯(cuò)碼電路的方法——建立可重構(gòu)糾錯(cuò)碼硬件電路算法并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;(4)在可重構(gòu)糾錯(cuò)碼電路基礎(chǔ)上,構(gòu)造進(jìn)化硬件控制功能塊的結(jié)構(gòu),完成各進(jìn)化RLA控制模塊的驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn).課題是將可重構(gòu)BCH碼的編譯碼電路的實(shí)現(xiàn)作為一類ASR-FPGA的研究目標(biāo),主要成果是根據(jù)可編程邏輯電路的特點(diǎn),選擇一種可編程樹的電路模型,并將它作為可重構(gòu)FPGA電路的基核T;通過對(duì)循環(huán)BCH糾錯(cuò)碼的構(gòu)造原理和電路結(jié)構(gòu)的研究,將基核模型擴(kuò)展為能滿足糾錯(cuò)碼電路需要的糾錯(cuò)碼基本功能單元T;以T作為再劃分的基本單元,對(duì)FPGA進(jìn)行"格式化",使T規(guī)則排列在FPGA上,通過對(duì)T的控制端的不同配置來(lái)實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)碼的各個(gè)功能單元;在可重構(gòu)基核的基礎(chǔ)上提出了糾錯(cuò)碼重構(gòu)電路的嵌套式GA理論模型,將嵌套式GA的染色體串作為進(jìn)化硬件描述語(yǔ)言,通過轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的VHDL語(yǔ)言描述以實(shí)現(xiàn)硬件電路;采用RLA模型的有限狀態(tài)機(jī)FSM方式實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)糾錯(cuò)碼電路的EHW的各個(gè)控制功能塊.在實(shí)驗(yàn)方面,利用Xilinx FPGA開發(fā)系統(tǒng)中的VHDL語(yǔ)言和電路圖相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法建立了循環(huán)糾錯(cuò)碼基核單元的可重構(gòu)模型,進(jìn)行循環(huán)糾錯(cuò)BCH碼的電路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn).課題在研究模型上選取的是比較基本的BCH糾錯(cuò)碼電路,立足于解決基于可重構(gòu)FPGA核的設(shè)計(jì)的基本問題.課題的研究成果及其總結(jié)的一套ASR-FPGA進(jìn)化硬件電路的設(shè)計(jì)方法對(duì)實(shí)際的進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義,提出的基于專用類基核FPGA電路結(jié)構(gòu)的研究方法為新型進(jìn)化硬件的器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也可提供一種借鑒.
標(biāo)簽： FPGA 可重構(gòu) 通訊 糾錯(cuò)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
上傳用戶：myworkpost
語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一,小詞匯量非特定人孤立詞語(yǔ)音識(shí)別是語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域中一個(gè)具有廣泛應(yīng)用背景的分支,在家電遙控、智能玩具、人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值.語(yǔ)音識(shí)別芯片從20世紀(jì)90年代開始出現(xiàn),目前的語(yǔ)音識(shí)別芯片都是以DSP為核心集成的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng),算法主要通過軟件實(shí)現(xiàn),為了提高速度和降低成本,下一代語(yǔ)音識(shí)別芯片將設(shè)計(jì)成軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn),本文的目的是使用全硬件方法實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別算法,為軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)的方案提供參考.本論文主要完成了以下工作:(1)在選定的FPGA平臺(tái)上,完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).(2)對(duì)于硬件中難于實(shí)現(xiàn)而且占用較多資源的乘法器、求對(duì)數(shù)、求平方根以及快速傅立葉變換等關(guān)鍵模塊,本文都根據(jù)電路的具體特點(diǎn),給出了巧妙的實(shí)現(xiàn)方案,完成了算法需要的功能.(3)設(shè)計(jì)中使用了模塊復(fù)用和流水線技術(shù).(4)根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果,給出了各個(gè)模塊占用的硬件資源和運(yùn)行速度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)能夠正常工作,在速度和面積方面都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求.
標(biāo)簽： FPGA 詞匯 語(yǔ)音識(shí)別
上傳時(shí)間： 2013-06-12
上傳用戶：01010101
隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的非線性負(fù)荷日益增多，嚴(yán)重地污染了電網(wǎng)的環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中的各種電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不論從保證電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行或是從保證設(shè)備和人身的安全來(lái)看，對(duì)諧波污染造成的危害影響加以經(jīng)常監(jiān)測(cè)和限制都是極為迫切的。諧波測(cè)量是諧波治理的重要前提條件，也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國(guó)內(nèi)外已有各種諧波檢測(cè)的研究，形成了多種諧波檢測(cè)方法，基于快速傅立葉變化的FFT是當(dāng)前諧波檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛的一種諧波檢測(cè)方法。特別是經(jīng)過技術(shù)補(bǔ)償后的FFT算法，在諧波檢測(cè)中具有更好的性能。但該方法在實(shí)現(xiàn)上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產(chǎn)品)，其實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，影響了檢測(cè)性能。隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理具有高速、開發(fā)簡(jiǎn)便、易于形成ASIC等優(yōu)勢(shì)而得到了廣泛的應(yīng)用。論文在分析諧波測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波測(cè)量系統(tǒng)。以嵌入式處理器NiosⅡ?yàn)楹诵模瑢?shí)現(xiàn)了電網(wǎng)諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，主要完成了基-28點(diǎn)、16點(diǎn)、32的FFT模塊、完成了求模運(yùn)算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號(hào)的譜結(jié)構(gòu)與實(shí)際系統(tǒng)輸出的譜結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了該實(shí)現(xiàn)方法的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-06-30
上傳用戶：無(wú)聊來(lái)刷下
激光測(cè)距是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的一種精密測(cè)量技術(shù)，因其良好的精確度特性廣泛地應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的激光測(cè)距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開發(fā)成本較高，電路較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy等諸多問題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴(yán)重阻礙了激光測(cè)距系統(tǒng)的普及應(yīng)用，因此近年來(lái)激光測(cè)距技術(shù)向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測(cè)距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個(gè)專用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測(cè)距系統(tǒng)簡(jiǎn)化成三個(gè)部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設(shè)計(jì)的激光測(cè)距系統(tǒng)基于相位差式激光測(cè)距原理，綜合當(dāng)前所有的測(cè)相技術(shù)，提出了一種基于FPGA的芯片運(yùn)用DCM的動(dòng)態(tài)移相功能實(shí)現(xiàn)相位差測(cè)量的方法。該方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便快捷，無(wú)需復(fù)雜的過程計(jì)算，不僅能夠達(dá)到較高的測(cè)距精度，同時(shí)可以大大簡(jiǎn)化外圍電路的設(shè)計(jì)，使測(cè)距系統(tǒng)達(dá)到最大程度的集成化，滿足了近年來(lái)激光測(cè)距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對(duì)測(cè)距誤差的影響，降低測(cè)距系統(tǒng)對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)有： 1.基于方波實(shí)現(xiàn)激光的調(diào)制和發(fā)射，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的外圍電路設(shè)計(jì)； 2.激光測(cè)距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。 在基于DCM的激光測(cè)距方案中，本文詳細(xì)的敘述了利用DCM測(cè)相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計(jì)算過程，然后將利用不同測(cè)尺測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行合成，并最終將距離的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制顯示出來(lái)。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發(fā)板做為開發(fā)平臺(tái)，通過編程和仿真驗(yàn)證了該測(cè)距方案的可行性。在采用多次測(cè)量求平均值的情況下，該測(cè)距方案的測(cè)距精度可以達(dá)到3mm，測(cè)距量程可達(dá)100m。該方案設(shè)計(jì)新穎，可將整個(gè)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，為最終的專用集成芯片的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，有利于測(cè)距系統(tǒng)的集成單片化。
標(biāo)簽： FPGA 激光測(cè)距 數(shù)據(jù)處理
上傳時(shí)間： 2013-06-20
上傳用戶：lili1990
正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)是未來(lái)寬帶無(wú)線通信中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著用戶對(duì)實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)，高速移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的迅速增加，OFDM由于其頻譜效率高，抗多徑效應(yīng)能力強(qiáng)，抗干擾性能好等特點(diǎn)，該技術(shù)正得到了廣泛的應(yīng)用。 OFDM系統(tǒng)的子載波之間必須保持嚴(yán)格的正交性，因此對(duì)符號(hào)定時(shí)和載波頻偏非常敏感。本課題的主要任務(wù)是分析各種算法的性能的優(yōu)劣，選取合適的算法進(jìn)行FPGA的實(shí)現(xiàn)。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線信道的傳輸特性和OFDM系統(tǒng)的基本原理，進(jìn)而對(duì)符號(hào)同步和載波同步對(duì)接收信號(hào)的影響做了分析。然后對(duì)比了非數(shù)據(jù)輔助式同步算法和數(shù)據(jù)輔助式同步算法的不同特點(diǎn)，決定采用數(shù)據(jù)輔助式同步算法來(lái)解決基于IEEE 802.16-2004協(xié)議的突發(fā)傳輸系統(tǒng)的同步問題。最后部分進(jìn)行了算法的實(shí)現(xiàn)和仿真，所有實(shí)現(xiàn)的仿真均在QuartusⅡ下按照IEEE 802.16-2004協(xié)議的符號(hào)和前導(dǎo)字的結(jié)構(gòu)進(jìn)行。 本文的主要工作：(1)采用自相關(guān)和互相關(guān)聯(lián)合檢測(cè)算法同時(shí)完成幀到達(dá)檢測(cè)和符號(hào)同步估計(jì)，只用接收數(shù)據(jù)的符號(hào)位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了判決門限需要變化的問題，同時(shí)也減少了資源的消耗；(2)在時(shí)域分?jǐn)?shù)倍頻偏估計(jì)時(shí)，利用基于流水線結(jié)構(gòu)的Cordic模塊計(jì)算長(zhǎng)前導(dǎo)字共軛相乘后的相角，求出分?jǐn)?shù)倍頻偏的估計(jì)值；(3)采用滑動(dòng)窗口相關(guān)求和的方法估計(jì)整數(shù)倍頻偏值，在此只用頻域數(shù)據(jù)的符號(hào)位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了傳統(tǒng)算法估計(jì)速度慢的缺點(diǎn)，同時(shí)也減少了資源的消耗。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
上傳用戶：宋桃子
碼元定時(shí)恢復(fù)(位同步)技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)。位同步信號(hào)本身的抖動(dòng)、錯(cuò)位會(huì)直接降低通信設(shè)備的抗干擾性能，使誤碼率上升，甚至?xí)箓鬏斣獾酵耆茐摹Ｓ绕鋵?duì)于突發(fā)傳輸系統(tǒng)，快速、精確的定時(shí)同步算法是近年來(lái)研究的一個(gè)焦點(diǎn)。本文就是以Inmarsat GES/AES數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)為背景，研究了突發(fā)通信傳輸模式下的全數(shù)字接收機(jī)中位同步方法，并予以實(shí)現(xiàn)。 本文系統(tǒng)地論述了位同步原理，在此基礎(chǔ)上著重研究了位同步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、碼元定時(shí)恢復(fù)算法以及衡量系統(tǒng)性能的各項(xiàng)指標(biāo)，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。 首先根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)信道傳輸?shù)奶攸c(diǎn)分析了傳統(tǒng)位同步方法在突發(fā)系統(tǒng)中的不足，接下來(lái)對(duì)Inmarsat系統(tǒng)的短突發(fā)R信道和長(zhǎng)突發(fā)T信道的調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)做了細(xì)致的分析，并在Agilent ADS中進(jìn)行了仿真。 在此基礎(chǔ)上提出了一種充分利用報(bào)頭前導(dǎo)比特信息的，由滑動(dòng)平均、閾值判斷和累加求極值組成的快速報(bào)頭時(shí)鐘捕獲方法，此方法可快速精準(zhǔn)地完成短突發(fā)形式下的位同步，并在FPGA上予以實(shí)現(xiàn)，效果良好。 在長(zhǎng)突發(fā)形式下的報(bào)頭時(shí)鐘捕獲后還需要對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行位同步跟蹤，在跟蹤過程中本論文首先用DSP Builder實(shí)現(xiàn)了插值環(huán)路的位同步算法，進(jìn)行了Matlab仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)。并在插值環(huán)路的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，提出了一種新的高效的基于移位算法的位同步方案并予以FPGA實(shí)現(xiàn)。最后將移位算法與插值算法進(jìn)行了性能比較，證明該算法更適合于本項(xiàng)目中Inmarsat的長(zhǎng)突發(fā)信道位同步跟蹤。 論文對(duì)兩個(gè)突發(fā)信道的位同步系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究、算法設(shè)計(jì)以及硬件實(shí)現(xiàn)的全過程，滿足系統(tǒng)要求。
標(biāo)簽： 海事衛(wèi)星 信號(hào) 位同步 檢測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：zukfu
密集型的矩陣運(yùn)算在信號(hào)處理和圖像處理中被廣泛應(yīng)用，而且往往需要系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，這就需要系統(tǒng)具有很高的吞吐率。因此尋找矩陣運(yùn)算的高速實(shí)現(xiàn)方法是很有意義的。FPGA的運(yùn)算速度快并且可以并行運(yùn)算，和其它矩陣運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方式相比，F(xiàn)PGA有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的各種矩陣運(yùn)算模塊。 本文首先介紹了矩陣運(yùn)算的特點(diǎn)和原理，接著討論了FPGA浮點(diǎn)運(yùn)算單元的VHDL設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了矩陣相乘累加、三角矩陣求逆和一般矩陣分解求逆的運(yùn)算模塊，給出矩陣階數(shù)擴(kuò)大時(shí)各種矩陣運(yùn)算的分塊實(shí)現(xiàn)方法。然后在ModelSim環(huán)境下仿真了一般矩陣的求逆模塊，與Maflab仿真結(jié)果比較，分析了運(yùn)算精度、時(shí)間復(fù)雜度和資源占用情況，在Virtex-4系列FPGA硬件平臺(tái)上進(jìn)行了調(diào)試和測(cè)試，并通過USB接口將矩陣運(yùn)算結(jié)果送入PC機(jī)，驗(yàn)證了基于FPGA矩陣運(yùn)算的正確性和可行性。最后對(duì)矩陣求逆模塊在雷達(dá)信號(hào)中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單介紹。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
上傳用戶：561596
數(shù)字信號(hào)處理是信息科學(xué)中近幾十年來(lái)發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。常用的實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號(hào)處理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、邏輯實(shí)現(xiàn)能力強(qiáng)、速度快、設(shè)計(jì)靈活性好等眾多優(yōu)點(diǎn)，尤其在并行信號(hào)處理能力方面比DSP更具優(yōu)勢(shì)。在信號(hào)處理領(lǐng)域，經(jīng)常需要對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行采集和實(shí)時(shí)處理，為解決這一問題，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。 本文首先介紹數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的組成和數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)，然后通過FFT算法的比較選擇和硬件實(shí)現(xiàn)方案的比較選擇，進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)。在硬件方面，特別討論了信號(hào)調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA芯片配置等功能模塊的設(shè)計(jì)方案和硬件電路實(shí)現(xiàn)方法。信號(hào)處理單元的設(shè)計(jì)以Xilinx ISE為軟件平臺(tái)，采用VHDL和IP核的方法，設(shè)計(jì)了時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)滑動(dòng)模塊、FFT運(yùn)算模塊、求模運(yùn)算模塊、信號(hào)控制模塊，完成信號(hào)處理單元的設(shè)計(jì)，并采用ModelSim仿真工具進(jìn)行相關(guān)的時(shí)序仿真。最后利用MATLAB對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： 同步數(shù)據(jù)采集 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-07
上傳用戶：小火車?yán)怖怖?/p>
遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，會(huì)隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計(jì)算延時(shí)，這種計(jì)算的延時(shí)限制了遺傳算法在很多實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時(shí)性和并行性方面具有很大優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對(duì)上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺(tái)劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對(duì)不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺(tái)，使用VerilogHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲(chǔ)器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫(kù)。該設(shè)計(jì)方法不僅使遺傳算法平臺(tái)在解決問題時(shí)具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對(duì)遺傳算法硬件平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，該硬件平臺(tái)表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對(duì)于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時(shí)，速度可以提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺(tái)的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA，TSP
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
上傳用戶：hakim
論文研究了基于Bayer格式的CCD原始圖像的顏色插值算法，并將設(shè)計(jì)的改進(jìn)算法應(yīng)用到以FPGA為核心的圖像采集前端。出于對(duì)成本和體積的考慮，一般的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)采用單片CCD或CMOS圖像傳感器，然后在感光表面覆蓋一層顏色濾波陣列(CFA)，經(jīng)過CFA后每個(gè)像素點(diǎn)只能獲得物理三基色(紅、綠、藍(lán))其中一種分量，形成馬賽克圖像。為了獲得全彩色圖像，就要利用周圍像素點(diǎn)的值近似地計(jì)算出被濾掉的顏色分量，稱這個(gè)過程為顏色插值。由于當(dāng)前對(duì)圖像采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高，業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始廣泛采用FPGA來(lái)進(jìn)行圖像處理，充分發(fā)揮硬件并行運(yùn)算的速度優(yōu)勢(shì)，以求在處理速度和成像質(zhì)量?jī)煞矫婢_(dá)到滿意的效果。。主要的工作內(nèi)容如下: 本文首先介紹了彩色濾波陣列、圖像色彩恢復(fù)和插值算法的概念，然后分析和研究了當(dāng)下常用的顏色插值算法，如雙線性插值算法、加權(quán)系數(shù)法等等，指出了各個(gè)算法的特點(diǎn)和不足；接下來(lái)針對(duì)硬件系統(tǒng)并行運(yùn)算的特性和實(shí)時(shí)性處理的要求，結(jié)合其中兩種算法的思路設(shè)計(jì)了適用于硬件的改進(jìn)算法，該算法主要引入了方向標(biāo)志位的概念以及平滑的邊界仲裁法則來(lái)檢測(cè)邊界，借鑒利用梯度的三角函數(shù)關(guān)系來(lái)判斷邊界方向，通過簡(jiǎn)化且適用于硬件的方法計(jì)算加權(quán)系數(shù)，從而選擇合適的方向進(jìn)行插值。 在介紹了FPGA用于圖像處理的優(yōu)勢(shì)后，針對(duì)FPGA的特點(diǎn)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述了本文算法的軟件實(shí)現(xiàn)過程及所使用到的關(guān)鍵技術(shù)；文章設(shè)計(jì)了一個(gè)以FPGA為核心的前端圖像采集平臺(tái)，并將改進(jìn)插值算法應(yīng)用到整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。詳細(xì)分析了采集前端的硬件需求，討論了核心芯片的選型和硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，完成了印制電路板的制作。 文章通過MATLAB仿真得到了量化的性能評(píng)估數(shù)據(jù)，并選取幾種算法在硬件平臺(tái)上運(yùn)行，得到了實(shí)驗(yàn)圖片。最后結(jié)合圖片的視覺效果和仿真數(shù)據(jù)對(duì)幾種不同算法的效果進(jìn)行了評(píng)估和比較，證明改進(jìn)的算法對(duì)圖像質(zhì)量有所增強(qiáng)，取得了良好的效果。
上傳時(shí)間： 2013-06-11
上傳用戶：it男一枚
蟲蟲下載站版權(quán)所有 京ICP備2021023401號(hào)-1
