數字圖像的壓縮是解決圖像數據量大、存儲和傳輸困難的基本措施。圖像壓縮的方法很多,一般可分為有損壓縮和無損壓縮兩大類。有損壓縮允許一定程度的信息丟失,在滿足實際應用的條件下能夠取得較高的壓縮比;無損壓縮不允許信息丟失,但是壓縮比難以提高。在醫學圖像、遙感圖像等應用領域,對于圖像的壓縮比和失真度都有著較高要求,因此需要采用近無損壓縮的方法。近無損壓縮是有損壓縮和無損壓縮的一個折衷,允許一定的失真,能夠獲得高保真還原圖像的同時,得到比無損壓縮更高的壓縮比。 JPEG-LS是連續色調靜止圖像無損和近無損壓縮的國際標準,算法復雜度低,壓縮性能優越,但是JPEG-LS對不同圖像壓縮時壓縮比不可控制。本文在研究JPEG-LS近無損圖像壓縮算法的基礎上,針對具體應用背景,提出了一種基于塊的近無損壓縮方法。進一步利用圖像局部紋理特性分析,對不同特性的區域容忍不同的信息丟失程度,實現了對圖像壓縮的碼率控制。針對某工程應用中的具體要求,我們以FPGA為平臺,采用Verilog HDL語言對改進算法進行了硬件實現。 實驗結果證明,這種基于塊的具有碼率控制的近無損圖像壓縮算法,在實現較為精確的碼率控制的同時,能夠獲得較高的還原圖像質量,而且硬件實現復雜度低,能夠滿足對圖像的實時壓縮要求。
上傳時間: 2013-06-18
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本文重點研究的是補償編碼鍵控(CCK)的調制與解調算法原理,以及基于FPGA進行的系統設計實現。作為IEEE802.11b標準中關鍵的調制技術,CCK碼具有良好的相關特性,能夠在高速率傳輸數據的同時有效的克服多徑效應。本文首先對WLAN的結構和特點進行了簡單介紹,對其中的IEEE802.11b標準進行了研究,并著重分析了其物理層基帶部分的結構和規范。然后系統的介紹了CCK碼的特點,重點對11Mb/s模式下基于“基本CCK碼字集”的CCK調制原理和基于快速沃爾什變換(FWT)塊的CCK解調原理進行了分析討論。接下來通過在Matlab中對調制和解調方案的仿真,得到了正確的理論數據,并驗證了系統設計的可行性。最后在Xilinx公司的ISE6.2開發環境下,使用硬件描述語言Verilog HDL對CCK調制和解調系統在FPGA中進行了設計,然后將整個系統在ModelSim中進行了功能仿真。理論分析和仿真結果的比較表明系統設計是正確的,而且系統性能良好。 本文所設計的基于FPGA的CCK調制和解調系統具有集成度高、穩定性強和能夠在線軟件更新等特點。研究成果可以給將來設計更高性能、更高集成度的基帶WLAN芯片提供基礎。
上傳時間: 2013-06-02
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直接數字頻率合成(DDS)是七十年代初提出的一種新的頻率合成技術,其數字結構滿足了現代電子系統的許多要求,因而得到了迅速的發展。現場可編程門陣列器件(FPGA)的出現,改變了現代電子數字系統的設計方法,提供了一種全新的設計模式。本論文結合這兩項技術,并利用單片機控制靈活的特點,開發了一種雙通道波形發生器。在實現過程中,選用了Altera公司的EP1C6Q240C8芯片作為產生波形數據的主芯片,充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用ATMAL的AT89C51單片機作為控制芯片。本設計中,FPGA芯片的設計和與控制芯片的接口設計是一個難點,本文利用Altera的設計工具Quartus Ⅱ并結合Verilog-HDL語言,采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。 本文首先介紹了波形發生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用EP1C6Q240C8完成DDS模塊的設計過程,這是設計的基礎。接著分析了整個設計中應處理的問題,根據設計原理就功能上進行了劃分,將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現。然后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。并且通過系列實驗,詳細地分析了該波形發生器的功能、性能、實現和實驗結果。最后,結合在設計中的一些心得體會,提出了本設計中的一些不足和改進意見。通過實驗說明,本設計達到了預定的要求,并證明了采用軟硬件結合,利用FPGA實現基于DDS架構的雙路波形發生器是可行的。
上傳時間: 2013-04-24
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本文論述了嵌入式TCP/IP協議棧的實現,介紹了TCP/IP協議棧的原理,以及硬線實現TCP/IP協議棧的意義和應用。 第一章為緒論,介紹論文研究的目的、內容、意義和國內外研究發展的現狀。 第二章介紹FPGA設計的流程和Verilog HDL設計語言。著重介紹了FPGA的代碼輸入、編譯、綜合、仿真和下載等等步驟,并且介紹了FPGA設計中使用到的EDA軟件。介紹了Verilog HDL語言的起源,以及Verilog HDL語言的優缺點,并與VHDL語言進行了簡單的比較。 第三章介紹嵌入式系統要實現的經過剪裁的TCP/IP協議棧的內容。著重介紹了要實現的TCP/IP協議棧的子協議,包括TCP協議、UDP協議、IP協議、ARP協議、ICMP協議。在介紹這些協議的時候,介紹了這些協議的工作原理,以及這些協議要用到的報文的格式。 第四章介紹實現剪裁的TCP/IP協議棧的實現,具體介紹的經過剪裁的TCP/IP各個模塊的設計工作。這個部分著重介紹各個模塊的設計方法,實現各個模塊的過程。在設計完這些模塊后,對這些模塊的仿真進行了仿真。 第五章是全文的總結,概括了作者在這次畢業設計中的主要工作和課題的意義,同時指出了進一步工作的方向和需要解決的問題。
上傳時間: 2013-04-24
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眾所周知,信息傳輸的核心問題是有效性和可靠性,調制解調技術的發展正是體現了這一思想。從最早的模擬調幅調頻技術的日益完善,到現在數字調制技術的廣泛運用,使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調制作為一種新的調制技術,因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應用。 本文對基于FPGA的16QAM調制解調進行了討論和研究。首先對16QAM調制解調原理進行了闡述,建立了16QAM調制解調系統的數學模型,然后通過分析提出了基于FPGA的16QAM調制解調系統的設計方案。最后編寫Verilog代碼實現了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417,并通過軟件編程對其進行了相關調試。文中詳細介紹了基帶成形濾波器、載波恢復和定時同步的基本原理及其設計方法。首先用Matlab對整個16QAM系統進行了軟件仿真;然后用硬件描述語言Verilog HDL在QuartusⅡ環境下完成了系統關鍵算法的編寫、行為仿真和綜合,最后詳細闡述了異步串口(UART)的FPGA實現,把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
上傳時間: 2013-06-12
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隨著電子科學、圖像傳輸處理技術與理論的迅速發展,機器人視頻監控技術的實際研究與應用曰益得到重視,并不斷地在許多領域取得驕人的成果。特別是近年來,機器人視頻監控技術已成為高技術領域一個重要的研究課題。 本論文詳細介紹了一種機器人視頻監視系統的設計方案,實現了具有前端視頻采集、圖像傳輸處理功能的FPGA系統。該系統采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器,由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、I
上傳時間: 2013-07-21
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體視攝像顯示技術的研究以應用于微創傷外科的光電醫療儀器——三維電視內窺鏡的開發與研制為背景,設計研究一種基于FPGA技術的立體顯示系統,以滿足三維立體內窺鏡、戰場立體觀察系統和立體電影等設備的技術要求。 主要研究內容是對體視攝像顯示系統的進行硬件電路設計、VerilogHDL 語言的軟件編程、并采用MCU(Micro Control IJnit)的I
上傳時間: 2013-05-30
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隨著信息技術和計算機技術的飛速發展,數字信號處理已經逐漸發展成一門關鍵的技術科學。圖像處理作為一種重要的現代技術,己經在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫學、軍事、信息安全等領域得到廣泛的應用。圖像處理特別是高分辨率圖像實時處理的實現技術對相關領域的發展具有深遠意義。另外,現場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結合,大大變革了電子系統的設計方法,加速了系統的設計進程,為圖像壓縮系統的實現提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個方面的內容: (1)結合某工程的具體需求,設計了一種基于FPGA的圖像壓縮系統,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硬件描述語言實現了JPEG-LS標準中的基本算法,為課題組成員進行算法改進提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設計并實現了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)構建了圖像壓縮系統的測試平臺,對實現的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進行了軟件仿真測試和硬件測試,驗證了其功能的正確性。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著多媒體編碼技術的發展,視頻壓縮標準在很多領域都得到了成功應用,如視頻會議(H.263)、DVD(MPEG-2)、機頂盒(MPEG-2)等等,而網絡帶寬的不斷提升和高效視頻壓縮技術的發展使人們逐漸把關注的焦點轉移到了寬帶網絡數字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸的業務上來。帶寬的增加為流式媒體的發展鋪平了道路,而高效的視頻壓縮標準的出臺則是流媒體技術發展的關鍵。H.264/AVC是由國際電信聯合會和國際標準化組織共同發展的下一代視頻壓縮標準之一。新標準中采用了新的視頻壓縮技術,如多模式幀間預測、1/4像素精度預測、整數DCT變換、變塊尺寸運動補償、基于上下文的二元算術編碼(CABAC)、基于上下文的變長編碼(CAVLC)等等,這些技術的采用大大提高了視頻壓縮的效率,更有利于寬帶網絡數字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸的業務的實現。 本文主要根據視頻會議應用的需要對JM8.6代碼進行優化,目標是實現基于Baseline的低復雜度的CIF編碼器,并對部分功能模塊進行電路設計。在設計方法上采用自頂向下的設計方法,首先對H.264編碼器的C代碼和算法進行優化,并對優化后的結果進行測試比較,結果顯示在圖像質量沒有明顯降低的情況下,H.264編碼器編碼CIF格式視頻每秒達到15幀以上,滿足了視頻會議應用的實時性要求。然后,以C模型為參考對H.264編碼器的部分功能模塊電路進行設計。采用Verilog HDL實現了這些模塊,并在Quartus Ⅱ中進行了綜合、仿真、驗證。主要完成了Zig-zag掃描和CAVLC模塊的設計,詳細說明模塊的工作原理和過程,然后進行多組的仿真測試,結果與C模型相應部分的結果一致,證明了設計的正確性。
上傳時間: 2013-06-11
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本文利用Verilog HDL語言在FPGA上實現IC總線的規范,又簡要介紹了Quartus Ⅱ設計環境和設計方法,以及FPGA的設計流程。在此基礎上,重點介紹了I
上傳時間: 2013-04-24
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