人臉自動識別技術(shù)是模式識別、圖像處理等學(xué)科的一個(gè)最熱門研究課題之一。隨著社會的發(fā)展,各方面對快速有效的自動身份驗(yàn)證的要求日益迫切，而人臉識別技術(shù)作為各種生物識別技術(shù)中最重要的方法之一，已經(jīng)越來越多的受到重視。對于具有實(shí)時(shí)，快捷，低誤識率的高性能算法以及對算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細(xì)分析了智能人臉識別算法原理，發(fā)展概況和前景，包括人臉檢測算法，人眼定位算法，預(yù)處理算法，PCA和ICA 算法，詳細(xì)分析了項(xiàng)目情況，系統(tǒng)劃分，軟硬件平臺的資源和使用。并在ISE軟件平臺上，用硬件描述語言(verilog HDL)對算法部分嚴(yán)格按照FPGA代碼風(fēng)格進(jìn)行了RTL 硬件建模，并對C++算法進(jìn)行了優(yōu)化處理，通過仿真與軟件算法結(jié)果進(jìn)行比對，評估誤差，最后在VirtexII Pro FPGA 上進(jìn)行了綜合實(shí)現(xiàn)。 主要研究內(nèi)容如下： 首先，對硬件平臺xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進(jìn)行了描述和研究，對存儲器sdram,RS-232 串口，JTAG 進(jìn)行了研究和調(diào)試，對Coreconnect的OPB總線仲裁機(jī)理進(jìn)行了兩種算法的比較，RTL 設(shè)計(jì)，仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺，對verilog和C++算法進(jìn)行同步比較測試，使每步算法對應(yīng)正確的結(jié)果。對軟硬件平臺的合理使用使得在項(xiàng)目中能盡可能多的充分利用硬件資源，制板時(shí)正確選型，以及加快設(shè)計(jì)和調(diào)試進(jìn)度。其次，對人臉識別算法流程中的人臉檢測，人眼定位，預(yù)處理，識別算法分別進(jìn)行了比較研究，選取其中各自性能最好的一種算法對其原理進(jìn)行了分析討論。人臉檢測采用adaboost 算法，因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法，因?yàn)樗哂锌焖伲瑴?zhǔn)確，弱時(shí)實(shí)的特點(diǎn)。預(yù)處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法，簡單，高效。 識別算法采用PCA 加ICA 算法，它能最大的弱化姿態(tài)和光照對人臉識別的影響。 最后，使用Verilog HDL 硬件描述語言進(jìn)行算法的RTL 建模，在C++算法的基礎(chǔ)上，保證原來效果的前提下，根據(jù)FPGA 硬件特點(diǎn)對算法進(jìn)行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識別的前提，它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù)，預(yù)處理算法在C++算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，最大的減少了運(yùn)算量，提高了運(yùn)算速度，16 位計(jì)算器模塊使得在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)可以根據(jù)系統(tǒng)要求，在FPGA的ip 核和自己設(shè)計(jì)的模塊之間選擇性能更好的一個(gè)來調(diào)用，F(xiàn)IFO的設(shè)計(jì)提供同步和異步時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設(shè)計(jì)在ISE和VC++軟件平臺同時(shí)進(jìn)行，隨時(shí)對verilog和C++數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和比對。全部設(shè)計(jì)模塊通過仿真，達(dá)到預(yù)定的性能要求，并在FPGA 上綜合實(shí)現(xiàn)。
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對弓網(wǎng)故障的檢測是當(dāng)今列車檢測的一項(xiàng)重要任務(wù)。原始故障視頻圖像具有極大的數(shù)據(jù)量，使實(shí)時(shí)存儲和傳輸故障視頻圖像極其困難。由于視頻的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，需要采用先進(jìn)的視頻編解碼協(xié)議進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 @@ H．264/AVC(Advanced Video Coding)作為MPEG-4的第10部分，因其具有超高的壓縮效率、極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，而被廣泛研究與應(yīng)用。H．264/AVC采用了先進(jìn)的算法，主要有整數(shù)變換、1/4像素精度插值、多模式幀間預(yù)測、抗塊效應(yīng)濾波器和熵編碼等。 @@ 本文使用硬件描述語言Verilog，以紅色颶風(fēng) II開發(fā)板作為硬件平臺，在開發(fā)工具QUARTUSII 6．0和MODELSIM_SE 6．1B環(huán)境中完成軟核的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證。以Altera公司的CycloneII FPGA(Field Programmable Gate Array)EP2C35F484C8作為核心芯片，實(shí)現(xiàn)視頻圖像采集、存儲、顯示以及實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法的基本系統(tǒng)。 @@ FPGA以其設(shè)計(jì)靈活、高速、具有豐富的布線資源等特性，逐漸成為許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選，尤其是與Verilog和VHDL等語言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程。 @@ 本文首先分析了FPGA的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)流程、verilog語言等，然后對靜態(tài)圖像及視頻圖像的編解碼進(jìn)行詳細(xì)的分析，比如H．264/AVC中的變換、量化、熵編碼等：并以JM10．2為平臺，運(yùn)用H．264/AVC算法對視頻序列進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，對不同分辨率、量化步長、視頻序列進(jìn)行編解碼以及對結(jié)果進(jìn)行分析。接著以紅色颶風(fēng)II開發(fā)板為平臺，進(jìn)行視頻圖像的采集存儲、顯示分析，其中詳細(xì)分析了SAA7113的配置、CCD信號的A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線、視頻的數(shù)字化ITU-R BT．601標(biāo)準(zhǔn)介紹及視頻同步信號的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲、VGA顯示控制設(shè)計(jì)；最后運(yùn)用verilog語言實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法，并進(jìn)行功能仿真，得到預(yù)計(jì)的效果。 @@ 本文實(shí)現(xiàn)了整個(gè)視頻信號的采集存儲、顯示流程，詳細(xì)研究了H．264/AVC算法，并運(yùn)用硬件語言實(shí)現(xiàn)了部分算法，對視頻編解碼芯片的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。 @@關(guān)鍵詞：FPGA；H．264/AVC；視頻；verilog；編解碼
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對高沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)場景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場景往往由多通道的投影儀器同時(shí)在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨(dú)的圖像拼接在一起組成一幅大場景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設(shè)計(jì)為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當(dāng)圖像投影在柱面屏幕的時(shí)候就會發(fā)生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個(gè)大場景可視化系統(tǒng)由投影機(jī)、投影屏幕、圖像融合機(jī)等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統(tǒng)還需要運(yùn)用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機(jī)，它實(shí)時(shí)采集圖形服務(wù)器，或者PC的圖像信號，通過圖像處理模塊對圖像信息進(jìn)行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運(yùn)算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語言在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)ARM處理器模塊，用于上電時(shí)對系統(tǒng)在圖像變化處理時(shí)所需參數(shù)進(jìn)行傳遞，并能實(shí)時(shí)從上位機(jī)更新參數(shù)。該設(shè)計(jì)在提高了系統(tǒng)性能的同時(shí)也便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設(shè)計(jì)介紹了SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)信號處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在整個(gè)波前處理機(jī)的工作流程中，對CCD傳來的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能，同時(shí)也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計(jì)中的信號完整性問題，包括反射、串?dāng)_等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì)，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計(jì)方案和SDRAM控制器的設(shè)計(jì)，介紹了SDRAM的基本操作和工作時(shí)序，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：實(shí)時(shí)性、高速性。硬件設(shè)計(jì)的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)；性價(jià)比高。自行研究設(shè)計(jì)的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時(shí)圖像處理的需求。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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數(shù)字信號發(fā)生器是數(shù)字信號處理中不可缺少的調(diào)試設(shè)備。在某工程項(xiàng)目中，為了提供特殊信號，比如雷達(dá)信號，就需要設(shè)計(jì)專用的數(shù)字信號發(fā)生器，用以達(dá)到發(fā)送雷達(dá)信號的要求。在本文中提出了使用PCI接口的專用數(shù)字信號發(fā)生器方案。 該方案的目標(biāo)是能夠采錄雷達(dá)信號，把信號發(fā)送到主機(jī)作為信號文件存儲起來，然后對這個(gè)信號文件進(jìn)行航跡分離，得到需要的航跡信號文件。同時(shí)，信號發(fā)生器具有發(fā)送信號的功能，可以把不同形式的信號文件發(fā)送到檢測端口，用于設(shè)備調(diào)試。 在本文中系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為硬件和軟件兩個(gè)方面來介紹： 硬件部分采用了FPGA邏輯設(shè)計(jì)加上外圍電路來實(shí)現(xiàn)的。在硬件設(shè)計(jì)中，最主要的是FPGA邏輯設(shè)計(jì)，包括9路主從SPI接口信號的邏輯控制，片外SDRAM的邏輯控制，PCI9054的邏輯控制，以及這些邏輯模塊間信號的同步、發(fā)送和接收。在這個(gè)過程中信號的方向是雙向的，所選用的芯片都具有雙向數(shù)據(jù)的功能。 在本文中軟件部分包括驅(qū)動軟件和應(yīng)用軟件。驅(qū)動軟件采用PLXSDK驅(qū)動開發(fā)，通過控制PCI總線完成數(shù)據(jù)的采錄和發(fā)送。應(yīng)用軟件中包括數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)發(fā)送，采用卡爾曼濾波器等方法。 通過實(shí)驗(yàn)證明該方案完全滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，達(dá)到SPI傳輸?shù)乃俣纫?，能夠完成航跡提取，以及數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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伴隨著多媒體顯示和傳輸技術(shù)的發(fā)展,人們獲得了越來越高的視聽享受。從傳統(tǒng)的模擬電視,到標(biāo)清、高清、全高清。與顯示技術(shù)發(fā)展結(jié)伴而行的是顯示接口技術(shù)的發(fā)展,從模擬的AV端子,S-Video和VGA接口,到數(shù)字顯示的DVI接口,技術(shù)上經(jīng)歷了一個(gè)從模擬到數(shù)字,從并行到串行,從低速到高速的發(fā)展過程。 HDMI是最新的高清晰度多媒體接口,它的規(guī)范由Silicon Image等七家公司提出,具有帶寬大,尺寸小,傳輸距離長和支持正版保護(hù)等功能,符合當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展潮流,一經(jīng)推出,就獲得了巨大的成功。成為平板顯示器、高清電視等設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口之一,并獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。 從上世紀(jì)80年代XILINX發(fā)明第一款FPGA芯片以來,FPGA就以其體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活,運(yùn)算速度快,編程方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用與IC設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制、視頻處理、通信系統(tǒng)、航空航天等諸多方面。 本文利用ALTERA的一款高端FPGA芯片EP2S180F1508C3為核心,配合Silicon Image的專用HDMI接收芯片搭建了一個(gè)HDMI的接收顯示平臺。針對HDMI帶寬寬,數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),使用了新型的DDR2 SDRAM作為視頻信號的輸入和輸出緩沖。在硬件板級設(shè)計(jì)上,針對HDMI和DDR2的相關(guān)高速電路,采用了一系列的高速電路設(shè)計(jì)方法,有效的避免了信號的反射,串?dāng)_等不良現(xiàn)象。同時(shí)在對HDMI規(guī)范和DDR2 SDRAM時(shí)序規(guī)范的深入研究的基礎(chǔ)上,在ALTERA的開發(fā)平臺QUARTUSII上編寫了系統(tǒng)的頂層模塊和相關(guān)各功能子模塊,并仿真通過。 論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1、論文研究了最新的HDMI接口規(guī)范和新型存儲器件DDR2的時(shí)序規(guī)范。 2、論文搭建的整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)龐大,涉及到相關(guān)的規(guī)范、多種芯片的資料、各種工具軟件的使用、原理圖的繪制和PCB板的布局布線,直至后期的編程仿真,花費(fèi)了作者大量的時(shí)間和精力。 3、論文首次使用FPGA來處理HDMI信號且直接驅(qū)動顯示器件,區(qū)別于-般的ASIC方案。 4、論文對高速電路特別是的DDR2布局布線,采用了一系列的專門措施,具有一定的借鑒價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA HDMI 顯示系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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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(gè)部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機(jī)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(fù)雜背景中快速準(zhǔn)確地進(jìn)行車牌定位成為車牌識別系統(tǒng)的難點(diǎn)。 本文研究和設(shè)計(jì)了一種集圖象采集，圖象識別，圖象傳輸?shù)扔谝惑w的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。該平臺包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用程序開發(fā)兩個(gè)方面，充分利用TI公司的C6000系列DSP強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力、以及FPGA的靈活時(shí)序邏輯控制技術(shù)，從硬件方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速運(yùn)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(jì)方面：實(shí)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(jì)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(fù)責(zé)完成一幅720×572數(shù)據(jù)量的圖像采集。DSP負(fù)責(zé)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(shí)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(diǎn)，為車牌識別算法提供一個(gè)較好的驗(yàn)證平臺。
標(biāo)簽： FPGA DSP 車牌識別系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關(guān)鍵的技術(shù)科學(xué)。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫(yī)學(xué)、軍事、信息安全等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖像處理特別是高分辨率圖像實(shí)時(shí)處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)對相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。另外，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： (1)結(jié)合某工程的具體需求，設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了JPEG-LS標(biāo)準(zhǔn)中的基本算法，為課題組成員進(jìn)行算法改進(jìn)提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問片外存儲器。 (4)構(gòu)建了圖像壓縮系統(tǒng)的測試平臺，對實(shí)現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進(jìn)行了軟件仿真測試和硬件測試，驗(yàn)證了其功能的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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目前電力系統(tǒng)正朝著設(shè)備數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)化的方向發(fā)展，電力系統(tǒng)的行為也將會越來越復(fù)雜。作為電網(wǎng)故障分析必不可少的故障錄波器，電網(wǎng)的日趨復(fù)雜化對其性能提出了更高的要求。FPGA技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術(shù)的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實(shí)現(xiàn)方案，簡要分析了其軟硬件結(jié)構(gòu)和功能；接著針對故障錄波裝置中數(shù)據(jù)采集的高精度、高速度問題，提出了基于FPGA和AD7656的數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計(jì)方案；針對大容量故障數(shù)據(jù)的存儲問題，設(shè)計(jì)了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器的FPGA上實(shí)現(xiàn)SDRAM控制器的方案，并運(yùn)用modelsim6.0仿真工具對設(shè)計(jì)的SDRAM控制器進(jìn)行了仿真；研究了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器上構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的問題；最后討論了行波測距算法在輸電線路故障錄波器中應(yīng)用的相關(guān)問題。
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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ARM嵌入式技術(shù)在工業(yè)和生活中正得到越來越廣泛的應(yīng)用，為了適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和社會的需求，滿足為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，高校通信類和電子類專業(yè)開設(shè)ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程及其實(shí)驗(yàn)課程將成為趨勢。在課程中設(shè)置合理實(shí)驗(yàn)，可以有效提高學(xué)生的動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，幫助學(xué)生更快、更好地掌握理論和應(yīng)用技術(shù)。 論文設(shè)計(jì)的ARM嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括一塊適合普通高校嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)板及其配套的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)針對一般高校所開設(shè)的ARM嵌入式技術(shù)相關(guān)課程的要求而設(shè)計(jì)，配套實(shí)驗(yàn)符合教學(xué)大綱及實(shí)驗(yàn)課時(shí)的要求。 論文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)板主要組成模塊有：最小系統(tǒng)，包括控制器模塊、電源模塊、復(fù)位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等；擴(kuò)展接口，包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網(wǎng)模塊等。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板采用S3C4510B網(wǎng)絡(luò)控制芯片用作控制和信號處理，使用網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網(wǎng)絡(luò)接入，使用AM29LV160和HY57V641620HG構(gòu)建16位存儲單元，使用AT24C01和PCF8583來構(gòu)建I2C接口，使用MAX232完成TTL電平轉(zhuǎn)換以擴(kuò)展RS232串口，并擴(kuò)展鍵盤和LCD實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的硬件設(shè)計(jì)充分考慮了一般高校實(shí)驗(yàn)室的條件和需求，能夠較好地將成本控制在150元左右，有利于在有限的條件下為每個(gè)學(xué)生盡可能的創(chuàng)造動手制作PCB的實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)板的接口設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生較為方便地開展實(shí)驗(yàn)，并考慮了實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展和二次開發(fā)的需要。 論文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套實(shí)驗(yàn)主要有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要幫助學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)的片內(nèi)資源和特殊功能寄存器的配置方法，對整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)有一定的理解，能編程完成一些簡單的控制功能；擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)主要幫助學(xué)生建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)的基本理念，能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)常見的外設(shè)驅(qū)動程序，能夠進(jìn)行操作系統(tǒng)的配置和移植，能夠自行對實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行一定程度的擴(kuò)展；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生提高嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，使學(xué)生能根據(jù)需要設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)一定功能的擴(kuò)展模塊，從而使實(shí)驗(yàn)板擴(kuò)展成實(shí)現(xiàn)具體功能的工業(yè)產(chǎn)品?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括ADS集成環(huán)境實(shí)驗(yàn)、鍵盤實(shí)驗(yàn)（GPIO輸入）、LED實(shí)驗(yàn)（GPIO輸出）、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)、外部中斷實(shí)驗(yàn)、UART串口通信實(shí)驗(yàn)、I2C接口實(shí)驗(yàn)、液晶顯示實(shí)驗(yàn)；擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)包括建立交叉編譯環(huán)境實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)編譯實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)移植實(shí)驗(yàn)、以太網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)、TFTP實(shí)驗(yàn)、WEB訪問實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)包括TCP/IP協(xié)議棧實(shí)驗(yàn)、Web服務(wù)器實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來達(dá)到教學(xué)大綱的要求，并可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的創(chuàng)新性開發(fā)實(shí)驗(yàn)，可以滿足一般高校嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環(huán)境的建立以及實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行的調(diào)試。實(shí)驗(yàn)開發(fā)板移植的嵌入式操作系統(tǒng)為uClinux，采用的Bootloader為U-boot。論文還簡單介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展方案和二次開發(fā)方案，并對嵌入式新技術(shù)的發(fā)展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，是對普通高校ARM嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的一次有益探索。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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