<li id="6cask"></li> DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號分析與處理如圖形、語音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計算DFT的計算量與變換區(qū)間長度N的平方成正比.當(dāng)N較大時,因計算量太大,直接用DFT算法進(jìn)行譜分析和喜好的實時處理是不切實際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱FFT)使DFT運算效率提高1~2個數(shù)量級.本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計主要采用先進(jìn)的基-4DIT算法研制一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器.在FFT實時硬件處理器的設(shè)計實現(xiàn)過程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點制運算方式,解決了蝶形計算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲操作協(xié)調(diào)一致問題.合理地解決了位增長問題.同時,采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計,由于在設(shè)計中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-20
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低密度校驗碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實現(xiàn)簡單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過對母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實現(xiàn)可變碼長、可變碼率，一般編譯碼器需同時支持多個亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實現(xiàn)；（偽）隨機生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對硬件實現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時簡化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級降低為4級；為了縮短編碼延時，設(shè)計時安排每一級流水線計算所需的時鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計方案具有以下優(yōu)勢：相比RU算法，新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗證。 通過在實驗板上實測表明，上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實際應(yīng)用中具有很高的價值。 目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來的研究重點。
上傳時間： 2013-07-26
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人臉識別技術(shù)繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術(shù)之后，以其獨特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計方法的靈活性降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計成為電子自動化設(shè)計行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達(dá)到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計。同時對檢測算法進(jìn)行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測用的級聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達(dá)到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場可編程的特性結(jié)合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準(zhǔn)確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進(jìn)行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復(fù)雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設(shè)計(DFT)問題。可測性設(shè)計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個重要的技術(shù)。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術(shù)和邊界掃描測試的相關(guān)理論與方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討，給出了利用布爾矩陣?yán)碚摻⒌倪吔鐠呙铚y試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結(jié)解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點進(jìn)行了對比，進(jìn)而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進(jìn)思想，并且比較了改進(jìn)前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進(jìn)行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對原有自適應(yīng)診斷算法的性能進(jìn)行了分析，并將獨立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進(jìn)后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實現(xiàn)過程，并實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進(jìn)，實現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測性設(shè)計 方法研究
上傳時間： 2013-06-30
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近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)受到廣泛接受，視頻點播、視頻流和遠(yuǎn)程教育等基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)逐漸普及。為了對擁有不同終端資源，不同接入網(wǎng)絡(luò)以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境動態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)碼正是實現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 視頻轉(zhuǎn)碼對時間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成必要的運算。因此，必須為這樣的運算設(shè)計一個專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構(gòu)成完成轉(zhuǎn)碼算法所需的電路系統(tǒng)，實現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設(shè)計周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據(jù)MPEG-2中可變長編碼(VLC)理論，采用了兩級查找表減少了VLC存儲空間的使用，完成VLC編碼的實現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關(guān)于System Packet的定義，針對FPGA可實現(xiàn)性，以空間換取復(fù)雜度的減少，實現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼理論，完成了對系統(tǒng)解碼模塊相應(yīng)的連接和調(diào)試，對解碼模塊以真實的bit流進(jìn)行了貼近板級的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對P幀進(jìn)行相應(yīng)處理即可改進(jìn)場景變換對視頻質(zhì)量的影響，完成對TM5的算法的改進(jìn)。通過性能估算和電路仿真，各模塊的吞吐率能夠滿足轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-07-22
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺逆變器并聯(lián)可以實現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過對傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了各控制器參數(shù)，并通過MATLAB仿真進(jìn)行了驗證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來越多地用于工程實踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實意義，設(shè)計具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測試結(jié)果表明：本文設(shè)計的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： FPGA 三相逆變器 并聯(lián) 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-08-05
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本文主要研究了近年來發(fā)展很快的一種高效的調(diào)制技術(shù)——連續(xù)相位調(diào)制(CPM)。與其它調(diào)制技術(shù)相比，它具有較高的帶寬和功率利用率，這也令它在通信資源日益緊張的今天得到了越來越多的關(guān)注。CPM信號包含大量的信號形式，它們的共同特點是信號包絡(luò)恒定、相位連續(xù)，尤其適合于無線通信。 本文首先介紹了CPM信號的一般表達(dá)式及其功率譜密度公式，在此基礎(chǔ)上對CPM信號特性做了分析研究，并對其功率譜密度進(jìn)行了計算機仿真，分析得出了CPM信號各調(diào)制參數(shù)的取值對其譜特性的影響；然后對CPM信號的各種解調(diào)方法進(jìn)行了深入研究，對不同方法的解調(diào)性能作了仿真，通過比較分析得出解調(diào)性能、調(diào)制參數(shù)與系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜度之間相互制約的關(guān)系；最后，在前面分析研究的基礎(chǔ)上，完成了一個實際通信系統(tǒng)中信號檢測算法的。FPGA實現(xiàn)。
標(biāo)簽： 相位調(diào)制 解調(diào)算法
上傳時間： 2013-05-29
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8051處理器自誕生起近30年來，一直都是嵌入式應(yīng)用的主流處理器，不同規(guī)模的805l處理器涵蓋了從低成本到高性能、從低密度到高密度的產(chǎn)品。該處理器極具靈活性，可讓開發(fā)者自行定義部分指令，量身訂制所需的功能模塊和外設(shè)接口，而且有標(biāo)準(zhǔn)版和經(jīng)濟(jì)版等多種版本可供選擇，可讓設(shè)計人員各取所需，實現(xiàn)更高性價比的結(jié)構(gòu)。如此多的優(yōu)越性使得8051處理器牢固地占據(jù)著龐大的應(yīng)用市場，因此研究和發(fā)展8051及與其兼容的接口具有極大的應(yīng)用前景。在眾多8051的外設(shè)接口中，I2C總線接口扮演著重要的角色。通用的12C接口器件，如帶12C總線的RAM，ROM，AD／DA，LCD驅(qū)動器等，越來越多地應(yīng)用于計算機及自動控制系統(tǒng)中。因此，本論文的根本目的就是針對如何在8051內(nèi)核上擴(kuò)展I2C外設(shè)接口進(jìn)行較深入的研究。 本課題項目采用可編程技術(shù)來開發(fā)805l核以及12C接口。由于8051內(nèi)核指令集相容，我們能借助在現(xiàn)有架構(gòu)方面的經(jīng)驗，發(fā)揮現(xiàn)有的大量代碼和工具的優(yōu)勢，較快地完成設(shè)計。在8051核模塊里，我們主要實現(xiàn)中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時／計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等七大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，這些都是標(biāo)準(zhǔn)8051核所具有的模塊。在其之上我們再嵌入12C的串行通信模塊，采用自下而上的方法，逐次實現(xiàn)一位的收發(fā)、一個字節(jié)的收發(fā)、一個命令的收發(fā)，直至實現(xiàn)I2C的整個通信協(xié)議。 8051核及I2C總線的研究通過可編程邏輯器件和一塊外圍I2C從設(shè)備TMPl01來驗證。本課題的最終目的是可編程邏輯器件實現(xiàn)的8051核成功并高效地控制擴(kuò)展的12C接口與從設(shè)備TMPl01通信。 用EP2C35F672C6芯片開發(fā)的12C接口，數(shù)據(jù)的傳輸速率由該芯片嵌入8051微處理的時鐘頻率決定。經(jīng)測試其傳輸速率可達(dá)普通速率和快速速率。 目前集成了該12C接口的8051核已經(jīng)在工作中投入使用，主要用于POS設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)加密及對設(shè)備溫度的實時控制。雖然該設(shè)備尚未大批量投產(chǎn)，但它已成功通過PCI(PaymentCardIndustry)協(xié)會認(rèn)證。
標(biāo)簽： FPGA 8051 I2C 內(nèi)核
上傳時間： 2013-06-18
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃裕蚨獙ζ溥M(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡單，無直流，低頻成份少，可打破長連0和提取同步方便等優(yōu)點。基于上述情況，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計方案。 該研究的總體設(shè)計方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計與仿真，結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計的可靠性，首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗證；其次通過在FPGA的集成設(shè)計環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進(jìn)行時序仿真；最后將算法驗證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計具有體積小，譯碼簡單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-04-24
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6.0版的Quartus? II軟件包括了由FPGA供應(yīng)商提供的第一款時序分析工具TimeQuest時序分析儀，為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)Synopsys設(shè)計約束（SDC）時序格式提供自然、全面的支持。這一最新版本還包括擴(kuò)展的團(tuán)隊設(shè)計功能，能夠有效管理高密度設(shè)計團(tuán)隊之間的協(xié)作。這些改進(jìn)迎合了當(dāng)今高密度90nm的設(shè)計要求，同時為滿足客戶對更高密度FPGA的需求以及Altera發(fā)展下一代65nm產(chǎn)品系列打下了基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-05-21
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