FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設(shè)計(jì)的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來越多的用戶與設(shè)計(jì)公司開始使用FPGA進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，因此，PFAG的市場需求也越來越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來越先進(jìn)，在如此良性循環(huán)下，不久的將來，F(xiàn)PGA可以主領(lǐng)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的首選。 @@ 隨著FPGA的開發(fā)技術(shù)日趨簡單化、軟件化，從面向硬件語言的VHDL、VerilogHDL設(shè)計(jì)語言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設(shè)計(jì)語言，硬件設(shè)計(jì)語言開始向高級(jí)語言發(fā)展。作為一個(gè)軟件設(shè)計(jì)人員，會(huì)很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z言。現(xiàn)在軟件的設(shè)計(jì)中，算法處理的瓶頸就是速度的問題，如果采用專用的硬件電路，可以解決這個(gè)問題，本文在第一章第二節(jié)詳細(xì)介紹了軟硬結(jié)合的開發(fā)優(yōu)勢。另外，在第一章中還介紹了知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Core中軟核的設(shè)計(jì)與開發(fā)，許多FGPA的開發(fā)公司開始爭奪軟核的開發(fā)市場。 @@ 數(shù)字電路設(shè)計(jì)中最長遇到的就是通信的問題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設(shè)計(jì)中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進(jìn)行通信，但是由于集成電路資源的問題，不可能所有的外部設(shè)備都要用并行總線進(jìn)行通信，因此其外部通信就需要進(jìn)行串行傳輸。又因?yàn)樾枰B接的外部設(shè)備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個(gè)小型CPU的內(nèi)部構(gòu)造，以及這三個(gè)通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 @@ 在硬件的設(shè)計(jì)開發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開發(fā)流程也相對(duì)的復(fù)雜。本文由于篇幅的問題，只對(duì)總的開發(fā)流程作了簡要的介紹，并且將其中最復(fù)雜但是又很重要的靜態(tài)時(shí)序分析進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在通信協(xié)議的開發(fā)中，需要注意接口的設(shè)計(jì)、時(shí)序的分析、驗(yàn)證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)作為一個(gè)開發(fā)范例，從協(xié)議功能的研究到最后的驗(yàn)證測試，將FPGA 的開發(fā)流程與關(guān)鍵技術(shù)等以實(shí)例的方式進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在SPI通信協(xié)議的開發(fā)中，不僅對(duì)協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的功能分析，而且對(duì)架構(gòu)中的每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)都進(jìn)行了詳細(xì)的論述。@@關(guān)鍵詞：FPGA；SPI；I2C；UART；靜態(tài)時(shí)序分析；驗(yàn)證環(huán)境
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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由于移動(dòng)環(huán)境的復(fù)雜性，無線信號(hào)在發(fā)送傳輸和接收過程中有很明顯的衰落現(xiàn)象，特別是在高頻無線通信中，多徑衰落或頻率選擇性衰落對(duì)無線信號(hào)的干擾最為嚴(yán)重。通過分集接收技術(shù)，Rake接收機(jī)在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中抗多徑衰落效果尤為明顯。作為一種新穎的多址接入方式，多載波CDMA充分利用了OFDM最優(yōu)頻率利用率以及CDMA的多址和頻率分集，且系統(tǒng)容量和抗符號(hào)間干擾性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單載波CDMA。這些特性使得多載波CDMA成為未來的寬帶無線通信系統(tǒng)最有希望的候選。 @@ 本文研究了一種多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，介紹了其Rake接收機(jī)工作原理和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了理論仿真并用FPGA予以實(shí)現(xiàn)。 @@ 本文首先介紹了移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展歷史以及OFDM和CDMA技術(shù)原理，并描述了OFDM和CDMA結(jié)合的三種系統(tǒng)（MC-DS-CDMA、MT-CDMA、MC-CDMA）的原理和系統(tǒng)模型；接著，介紹了目前影響移動(dòng)通信的主要衰落以及Rake接收機(jī)基本原理及其作用。多徑信號(hào)的每路信號(hào)都可能含有可以利用的信息，Rake接收機(jī)就是通過多個(gè)相關(guān)接收器接收多徑信號(hào)中各路信號(hào)，通過信道估計(jì)和信道補(bǔ)償消去信道因子的附加相位，并把他們合并在一起，以此來改善信號(hào)的信噪比和系統(tǒng)的可靠性；在此基礎(chǔ)上，論文提出了一種多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并詳細(xì)介紹了其Rake接收機(jī)實(shí)現(xiàn)原理，給出了最大比合并時(shí)各種分徑數(shù)目下系統(tǒng)誤碼率的仿真圖；最后介紹了此方案中Rake接收機(jī)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案及其系統(tǒng) 測試結(jié)果。@@ 仿真結(jié)果顯示出隨著分集徑數(shù)的增加，系統(tǒng)的誤碼率顯著降低。表明Rake接收機(jī)抗多徑衰落效果顯著，且在多載波CDMA系統(tǒng)中其分集效果更好，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單。最終Rake接收機(jī)的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)果同理論仿真一致，時(shí)序通過，資源耗費(fèi)不大，具有較大的實(shí)用價(jià)值。 @@關(guān)鍵詞：多載波擴(kuò)頻通信，CDMA，Rake接收機(jī)，F(xiàn)PGA
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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這篇文章介紹了MSP430系列多單片機(jī)間的SPI主從通信原理和相關(guān)例程
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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擴(kuò)頻通信，即擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)(Spread Spectrum Communication)，它與光纖通信、衛(wèi)星通信一同被譽(yù)為進(jìn)入信息時(shí)代的三大高技術(shù)通信傳輸方式。 擴(kuò)頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)編碼序列，也即擴(kuò)頻序列(SpreadSequence)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再進(jìn)行傳輸。接收端則采用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)出原始信息數(shù)據(jù)。 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗人為干擾，抗窄帶干擾，抗多徑干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等特點(diǎn)。 現(xiàn)場可編輯門陣列FPGA(Field Programmable Gate Array)提供了極強(qiáng)的靈活性，可讓設(shè)計(jì)者開發(fā)出滿足多種標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。FPGA所固有的靈活性和性能也可讓設(shè)計(jì)者緊跟新標(biāo)準(zhǔn)的變化，并能提供可行的方法來滿足不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)要求。 EDA 工具的出現(xiàn)使用戶在對(duì)FPGA設(shè)計(jì)的輸入、綜合、仿真時(shí)非常方便。EDA打破了軟硬件之間最后的屏障，使軟硬件工程師們有了真正的共同語言，使目前一切仍處于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和規(guī)劃的電子設(shè)計(jì)活動(dòng)產(chǎn)生了實(shí)在的設(shè)計(jì)實(shí)體論文對(duì)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了相關(guān)研究，并且用Altera公司的最新的FPGA開發(fā)平臺(tái)QuartusII實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基帶擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的發(fā)送端部分，最后用軟件Protel99SE設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)部分。第一部分是用QuartusII軟件設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的VHDL語言描述代碼，并對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)模塊和整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的功能仿真和時(shí)序時(shí)延仿真；第二部分是設(shè)計(jì)了以FPGA芯片EP1C3T144C8N為核心的系統(tǒng)硬件電路，并進(jìn)行了相關(guān)測試，完成了預(yù)定的功能。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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高速、高精度已經(jīng)成為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，而位置檢測環(huán)節(jié)是決定伺服系統(tǒng)高速、高精度性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。光電編碼器作為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中常用的檢測裝置，根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同分為增量式和絕對(duì)式。本文從原理上對(duì)增量式光電編碼器和絕對(duì)式光電編碼器做了深入的分析，通過對(duì)比它們的特性，得出了絕對(duì)式光電編碼器更適合高速、高精度伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)論。 絕對(duì)式光電編碼器精度高、位數(shù)多的特點(diǎn)決定其通信方式只能采取串行傳輸方式，且由相應(yīng)的通信協(xié)議控制信息的傳輸。本文首先針對(duì)編碼器主要生產(chǎn)廠商日本多摩川公司的絕對(duì)式光電編碼器，深入研究了通信協(xié)議相關(guān)的硬件電路、數(shù)據(jù)幀格式、時(shí)序等。隨后介紹了新興的電子器件FPGA及其開發(fā)語言硬件描述語言Verilog HDL，并對(duì)基于FPGA的絕對(duì)式編碼器通信接口電路做了可行性的分析。在此基礎(chǔ)上，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，將整個(gè)接口電路劃分成發(fā)送模塊、接收模塊、序列控制模塊等多個(gè)模塊，各個(gè)模塊采用Verilog語言進(jìn)行描述設(shè)計(jì)編碼器接口電路。最終的設(shè)計(jì)在相關(guān)硬件電路上實(shí)現(xiàn)。最后，通過在TMS320F2812伺服控制平臺(tái)上編寫的硬件驅(qū)動(dòng)程序驗(yàn)證了整個(gè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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國家863項(xiàng)目“飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務(wù)是研究設(shè)計(jì)符合CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的FC通信卡。本課題是這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)一步引伸，用于設(shè)計(jì)SCI串行通信接口，以實(shí)現(xiàn)環(huán)上多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項(xiàng)目為背景，對(duì)基于FPGA的SCI串行通信接口進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議，接著對(duì)SCI串行通信接口的兩個(gè)模塊：SCI節(jié)點(diǎn)模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進(jìn)程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲(chǔ)器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點(diǎn)模型的實(shí)現(xiàn)上，利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的高速串行通信，并利用Aurora IP核實(shí)現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議；設(shè)計(jì)一個(gè)同步FIFO實(shí)現(xiàn)旁路FIFO；利用FPGA上的塊RAM實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收存儲(chǔ)器；中斷進(jìn)程、地址解碼和多路復(fù)合分別在控制邏輯中實(shí)現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個(gè)部分。本課題中，采用FPGA+PCI軟核的方法來實(shí)現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁：PCI核的配置模塊負(fù)責(zé)對(duì)PCI核進(jìn)行配置，得到用戶需要的PCI核；用戶邏輯模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能；并引入中斷機(jī)制來提高SCI通信接口與主機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設(shè)計(jì)選用硬件描述語言VerilogHDL和VHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動(dòng)程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測試應(yīng)用程序。最后，將FPGA設(shè)計(jì)下載到FC通信卡中運(yùn)行，并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，運(yùn)行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因，指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著TD—SCDMA技術(shù)的不斷發(fā)展，TD—SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)品也逐步成熟并隨之完善。產(chǎn)品家族日益豐富，室內(nèi)型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站產(chǎn)品逐步問世，可以滿足不同場景的建網(wǎng)需求。而分布式基站(BBU+RRU)越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注和重視。 本文主要從TD—SCDMA頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)(RRU)和軟件無線電技術(shù)的發(fā)展入手，重點(diǎn)研究TD—SCDMA頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。TD—SCDMA通信系統(tǒng)通過靈活分配不同的上下行時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性，但是多路數(shù)字中頻所構(gòu)成的系統(tǒng)成本高和控制的復(fù)雜性，以及TDD雙工模式下，系統(tǒng)的峰均比隨時(shí)隙數(shù)增加而增加，對(duì)整個(gè)頻點(diǎn)拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的前端放大器線性輸入提出了很高的要求。TD—SCDMA系統(tǒng)使用軟件無線電平臺(tái)，一方面軟件算法可以有效保證時(shí)隙分配的準(zhǔn)確性，保證對(duì)前端控制器的開關(guān)控制，以及對(duì)上下行功率讀取計(jì)算和子幀的靈活提取，另一方面靈活的DUC/CFR算法可以有效的提高頻帶利用率和抗干擾能力，有效的控制TDD系統(tǒng)的峰均比，有效降低系統(tǒng)對(duì)前端放大器線性輸出能力的要求。 本文主要研究軟件無線電中DUC和CFR的關(guān)鍵技術(shù)以及FPGA實(shí)現(xiàn)，DUC主要由3倍FIR內(nèi)插成型濾波器、2倍插值補(bǔ)償濾波器以及5級(jí)CIC濾波器級(jí)聯(lián)組成；而CFR主要采用類似基帶削峰的加窗濾波的中頻削峰算法，可以降低相鄰信道的溢出，更有效的降低CF值。將DUC/CFR以單片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)，能很好提高RRU性能，減少其硬件結(jié)構(gòu)，降低成本，降低功耗，增加外部環(huán)境的穩(wěn)定性。
標(biāo)簽： TDSCDMA FPGA 頻點(diǎn)
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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H.264/AVC是國際電信聯(lián)盟與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)聯(lián)合推出的活動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，簡稱H.264。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大的提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會(huì)議、視頻存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 本論文的研究課題是基于H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding，基于上下文的自適應(yīng)可變長編碼)編碼算法研究及FPGA實(shí)現(xiàn)。對(duì)于變換后的熵編碼，H.264/AVC支持兩種編碼模式：基于上下文的可變長編碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)算術(shù)編碼(CABAC，Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中，盡管CAVLC算法也是采用了VLC編碼，但是同以往標(biāo)準(zhǔn)不同，它所有的編碼都是基于上下文進(jìn)行。這種方法比傳統(tǒng)的查單一表的方法提高了編碼效率，但也增加了設(shè)計(jì)上的困難。 作者在全面學(xué)習(xí)H.264/AVC協(xié)議和深入研究CAVLC編碼算法的基礎(chǔ)上，確定了并行編碼的CAVLC編碼器結(jié)構(gòu)框圖，并總結(jié)出了影響CAVLC編碼器實(shí)現(xiàn)的瓶頸。針對(duì)這些瓶頸，對(duì)CAVLC編碼器中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)包括多參考?jí)K的表格預(yù)測法、快速查找表法、算術(shù)消除法等。最后，用Verilog硬件描述語言對(duì)所設(shè)計(jì)的CAVLC編碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對(duì)其主要功能模塊進(jìn)行了仿真，并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上驗(yàn)證了它們的功能。結(jié)果表明，該CAVLC編碼器各編碼單元的編碼速度得到了顯著提高且均能滿足實(shí)時(shí)通信要求，為整個(gè)CAVLC編碼器的實(shí)時(shí)通信提供了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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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，接下來對(duì)Inmarsat系統(tǒng)的短突發(fā)R信道和長突發(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： FPGA 海事衛(wèi)星 信號(hào)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)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(shí)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(kuò)展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學(xué)術(shù)意義與實(shí)用意義， 本課題所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ?yàn)楹诵牡那度胧綀D像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機(jī)客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實(shí)時(shí)采集圖像，采用H．264 編碼算法進(jìn)行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機(jī)客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)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(shí)時(shí)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(jì)階段，本文首先進(jìn)行了芯片選型與開發(fā)平臺(tái)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(jì)圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計(jì)雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設(shè)計(jì)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(shí)完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計(jì)，采用μC/OS-Ⅱ進(jìn)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(jì)與實(shí)現(xiàn)是本文的重點(diǎn)。文中首先分析H．264．標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計(jì)了16×16幀內(nèi)預(yù)測算法，并設(shè)計(jì)宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進(jìn)行預(yù)測模式選擇。然后設(shè)計(jì)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(duì)除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實(shí)現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對(duì)編碼算法設(shè)計(jì)相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗(yàn)證，并進(jìn)行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗(yàn)證完成后，本文進(jìn)行了PC機(jī)客戶端設(shè)計(jì)，使其具有遠(yuǎn)程訪問、H．264解碼與實(shí)時(shí)顯示的功能。同時(shí)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jì)成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴(kuò)展性好及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景十分廣闊。
標(biāo)簽： H264 FPGA 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控
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