基于嵌入式技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以達(dá)到動(dòng)態(tài)、無(wú)死角的監(jiān)控目的，可以對(duì)一些特殊環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，且不受濕度、溫度等條件的影響，廣泛應(yīng)用于軍事、交通、智能家居、醫(yī)療監(jiān)護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。可以解決傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)將圖像采集設(shè)備固定在一個(gè)地方而使監(jiān)控范圍有限，適用場(chǎng)合少等弊端。 本文設(shè)計(jì)了一款基于ARM和FPGA的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。首先在對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以ARM為主控制器和FPGA為輔助控制器的硬件電路，采用ARM芯片控制圖像采集、速度采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)雀蓴_小的模塊，采用FPGA芯片控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)、電池監(jiān)控等干擾大的模塊，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；其次設(shè)計(jì)了基于WinCE操作系統(tǒng)的圖像采集、GPIO、PWM、外中斷EINT-19的流接口驅(qū)動(dòng)程序；同時(shí)設(shè)計(jì)了基于WinCE操作系統(tǒng)的圖像采集及壓縮、網(wǎng)絡(luò)通信、車(chē)模速度采集的應(yīng)用程序；FPGA內(nèi)部邏輯電路采用Verilog語(yǔ)言完成電源監(jiān)控、舵機(jī)控制、直流電機(jī)控制等功能。 本系統(tǒng)集圖像采集和壓縮、運(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸于一體。其圖像采集速度達(dá)30幀/秒，圖像分辨率達(dá)640x480，JPEG壓縮比達(dá)10：1，控制命令響應(yīng)時(shí)間為1s，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達(dá)10Mbps。其功能擴(kuò)展容易，功耗低，體積小，抗干擾能力強(qiáng)，具有很好的市場(chǎng)前景。關(guān)鍵詞：winCE；S3C2440A；FPGA；遠(yuǎn)程監(jiān)控；流接口驅(qū)動(dòng)
標(biāo)簽： FPGA ARM 遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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采用 Verilog HDL 語(yǔ)言在Altera 公司的FPGA 芯片上實(shí)現(xiàn)了RISC_CPU 的關(guān)鍵部件狀態(tài)控制器的設(shè)計(jì),以及在與其它各種數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)方法的比較下,顯示出使用Verilog
標(biāo)簽： Verilog FPGA HDL 語(yǔ)言
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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基于Verilog語(yǔ)言的實(shí)用FPGA設(shè)計(jì)(美),國(guó)外verilog標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威教材，現(xiàn)貢獻(xiàn)出來(lái)，不下別后悔~~
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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JPEG2000是新一代的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它相比JPEG有很多新的特性，如漸進(jìn)傳輸和感興趣區(qū)域編碼等，因而它具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在數(shù)碼相機(jī)、PDA等便攜式設(shè)備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優(yōu)化截?cái)帱c(diǎn)的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法，其計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于JPEG，完全采用軟件方案實(shí)現(xiàn)將會(huì)占用大量的處理器時(shí)間和內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，而且速度較慢，實(shí)時(shí)處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產(chǎn)品、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，打開(kāi)巨大的潛在市場(chǎng)，研究硬件實(shí)現(xiàn)的算法實(shí)時(shí)處理方案具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 EBCOT算法是一個(gè)兩層的編碼引擎，其中的上下文編碼的運(yùn)算量約占到總運(yùn)算量的50％，是提高編碼速度的關(guān)鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運(yùn)算，沒(méi)有復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，但邏輯控制流程復(fù)雜繁瑣，對(duì)存儲(chǔ)器訪問(wèn)頻繁，采用DSP或者其他的通用處理器通過(guò)指令控制實(shí)現(xiàn)該算法，未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片，以電路邏輯的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)該算法并進(jìn)行優(yōu)化，在研究和分析了上下文編碼算法運(yùn)算特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了列判斷和交錯(cuò)存儲(chǔ)相結(jié)合的硬件實(shí)現(xiàn)方案，并采用硬件描述語(yǔ)言Verilog在寄存器傳輸級(jí)描述了相應(yīng)的硬件電路。通過(guò)功能仿真和邏輯綜合后，所獲得的上下文編碼模塊最大時(shí)鐘頻率為101MHz，且能在130ms內(nèi)完成對(duì)一幅512×512灰度圖像的編碼，性能比Jasper軟件中的實(shí)現(xiàn)方案提高了75％。 JPEG2000的一個(gè)重要特性是其具有漸進(jìn)傳輸?shù)哪芰Γa流組織是獲得漸進(jìn)傳輸特性的技術(shù)關(guān)鍵。碼流組織通過(guò)在輸出碼流中安排數(shù)據(jù)包的先后順序來(lái)實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸?shù)哪康摹１疚膶?duì)JPEG2000中實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸?shù)臋C(jī)制進(jìn)行了分析，并研究了碼流組織的算法實(shí)現(xiàn)。 為了對(duì)JPEG2000算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和ARM的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其中FPGA主要完成算法中運(yùn)算量較大的小波變換、上下文編碼和算術(shù)編碼，而ARM處理器則完成碼流組織、數(shù)據(jù)打包以及和PC機(jī)的通信。本文在該平臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的算法模塊功能正確，并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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JPEG2000是新一代圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),JPEG2000與傳統(tǒng)JPEG最大的不同,在于它放棄了JPEG所采用的以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)為主的區(qū)塊編碼方式,而采用以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet Transform)為主的多解析編碼方式.離散小波變換算法是現(xiàn)代譜分析工具,在圖像處理與圖像分析領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用.由于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)具有復(fù)雜的算法,全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)將會(huì)占用很大的處理器時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)和內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo),尤其對(duì)于實(shí)時(shí)圖像傳輸和處理系統(tǒng),因而用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部,就具有重要的意義,本課題的目的就是用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中的離散小波變換部分,論文研究的主要工作就是設(shè)計(jì)了一個(gè)符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的多級(jí)二維離散小波變換的硬件電路.論文研究的內(nèi)容主要分為兩部分,第一部分首先分析了JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)和離散小波變換的原理,重點(diǎn)研究了離散小波變換的快速算法,包括第一代小波變換所采用的卷積算法和第二代小波變換所采用的提升算法,然后具體分析了離散小波變換在JPEG2000中的具體實(shí)現(xiàn).論文第二部分對(duì)兩種離散小波變換快速算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較,并選擇卷積濾波算法作為硬件實(shí)現(xiàn)的對(duì)象,并采用Daubechies9/7小波基.然后具體設(shè)計(jì)了離散小波變換的各個(gè)模塊,所有的模塊都是有硬件描述語(yǔ)言(Verilog HDL)來(lái)實(shí)現(xiàn),經(jīng)過(guò)仿真和邏輯綜合,在一塊自行設(shè)計(jì)的FPGA開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行了驗(yàn)證.仿真和驗(yàn)證的結(jié)果表明了該小波變換的硬件電路符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn),具有較高的速度和信噪比.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來(lái),隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)字圖像壓縮編碼技術(shù)的逐漸成熟,實(shí)時(shí)圖象處理在多媒體、HDTV、圖像通信等領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,圖像壓縮/解壓的IC芯片也已成為多媒體技術(shù)的核心,實(shí)現(xiàn)這些算法芯片的研究成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn).該文基于FPGA設(shè)計(jì)了JPEG圖像壓縮編解碼芯片,通過(guò)改進(jìn)算法優(yōu)化結(jié)構(gòu),在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性.在JPEG編碼器設(shè)計(jì)中,改進(jìn)了JEONG的DCT變換算法,采用流水線優(yōu)化算法解決時(shí)間并行性問(wèn)題,提高了DCT/IDCT模塊的運(yùn)算速度;設(shè)計(jì)了基于查找表結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)乘法器,便于在設(shè)計(jì)中共享乘法單元,以適應(yīng)流水線設(shè)計(jì)的要求;依據(jù)Huffman編碼表的規(guī)律性,采用并行查找表結(jié)構(gòu),用較少的存儲(chǔ)單元完成Huffman編解碼的運(yùn)算,同時(shí)也提高了編解碼速度.在JPEG解碼器設(shè)計(jì)中,根據(jù)Huffman碼字本身的特點(diǎn)和JPEG標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)了一種Huffman碼字分組結(jié)構(gòu),基于該結(jié)構(gòu)提出分組Huffman查找表及地址編碼的設(shè)計(jì)方法,進(jìn)而完成了新的快速Huffman解碼算法及其模塊設(shè)計(jì).整個(gè)設(shè)計(jì)及其各個(gè)模塊都在ALTERA公司的EDA工具QUARTUSII平臺(tái)上進(jìn)行了邏輯綜合及功能和時(shí)序仿真.綜合和仿真結(jié)果表明,基于FPGA的JPEG圖像編解碼芯片消耗很少的FPGA硬件資源,達(dá)到了較高的工作頻率,在速度和資源利用率方面均達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài),可滿(mǎn)足實(shí)時(shí)JPEG圖像編解碼的要求.在邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,該設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步作硬件仿真和實(shí)驗(yàn),將源代碼燒錄進(jìn)FPGA芯片,作為獨(dú)立器件或有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的JPEG IP模塊,應(yīng)用于可視電話(huà)、手機(jī)和會(huì)議電視等低成本JPEG編解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).
標(biāo)簽： FPGA JPEG 編解碼 芯片設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-31
上傳用戶(hù)：yuying4000
本文以“機(jī)車(chē)車(chē)輛輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置”為研究背景，以改進(jìn)提升裝置性能為目標(biāo)，研究在Altera公司的FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片Cyclone上實(shí)現(xiàn)圖像采集控制、圖像處理算法、JPEG(Joint Photographic Expert Group)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的基本系統(tǒng)。本文使用硬件描述語(yǔ)言Verilog，以RedLogic的RVDK開(kāi)發(fā)板作為硬件平臺(tái)，在開(kāi)發(fā)工具OUARTUS2 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。 數(shù)據(jù)采集部分完成的功能是將由模擬攝像機(jī)拍攝到的圖像信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，然后從數(shù)據(jù)流中提取有效數(shù)據(jù)，加以適當(dāng)裁剪，最后將奇偶場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)合并成幀，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。數(shù)字化及碼流產(chǎn)生的功能由SAA7113芯片完成，由FPGA對(duì)SAA7113芯片初始化設(shè)置、控制，并對(duì)數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。 圖像處理算法部分考慮到實(shí)時(shí)性與算法復(fù)雜度等因素，從裝置的圖像處理流程中有選擇性地實(shí)現(xiàn)了直方圖均衡化、中值濾波與邊緣檢測(cè)三種圖像處理算法。 壓縮編碼部分依據(jù)JPEG標(biāo)準(zhǔn)基本系統(tǒng)順序編碼模式，在FPGA上實(shí)現(xiàn)了DCT(Discrete Cosine Transform)變換、量化、Zig-Zag掃描、直流系數(shù)DPCM(Differential Pulse Code Modulation)編碼、交流系數(shù)RLC(Run Length code)編碼、霍夫曼編碼等主要步驟，最后用實(shí)際的圖像數(shù)據(jù)塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：qazwsc
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(hào)處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門(mén)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(cè)、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(duì)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。另外，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA和高效率硬件描述語(yǔ)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(chǔ)器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無(wú)損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語(yǔ)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(yǔ)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(wèn)片外存儲(chǔ)器。 (4)構(gòu)建了圖像壓縮系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)，對(duì)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(cè)試和硬件測(cè)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
上傳用戶(hù)：stampede
JPEG是聯(lián)合圖像專(zhuān)家組(Joint Picture Expert Group)的英文縮寫(xiě)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和CCITT聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。JPEG的基于DCT變換有損壓縮具有高壓縮比特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)量極大的多媒體以及帶寬資源寶貴的網(wǎng)絡(luò)程序中。 動(dòng)態(tài)圖像的JPEG編解碼處理要求圖像恢復(fù)質(zhì)量高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，本課題就是針對(duì)這兩個(gè)方面的要求展開(kāi)的研究。該系統(tǒng)由圖像編碼服務(wù)器端和圖像解碼客戶(hù)端組成。其中，服務(wù)器端實(shí)時(shí)采集攝像頭傳送的動(dòng)態(tài)圖像，進(jìn)行JPEG編碼，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送碼流到客戶(hù)端；客戶(hù)端接收碼流，經(jīng)過(guò)JPEG解碼，恢復(fù)出原始圖像送VGA顯示。設(shè)計(jì)結(jié)果完全達(dá)到了實(shí)時(shí)性的要求。 本文從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)，首先分析了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，介紹FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它的設(shè)計(jì)流程和指導(dǎo)原則；然后從JPEG圖像壓縮技術(shù)發(fā)展的歷程出發(fā)，分析JPEG標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)高壓縮比高質(zhì)量圖像處理的原理；針對(duì)FPGA在算法實(shí)現(xiàn)上的特點(diǎn)，以及JPEG算法處理的原理，按照編碼和解碼順序，研究設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)的DA算法的FDCT和IDCT變換，以及按發(fā)生頻率進(jìn)行優(yōu)化的霍夫曼查找表結(jié)構(gòu)，并且從系統(tǒng)整體上對(duì)JPEG編解碼進(jìn)行簡(jiǎn)化，以提高系統(tǒng)的處理性能。最后，通過(guò)分析Nios嵌入式微處理器可定制特性，根據(jù)SOPC Builder中Avalon總線的要求，把圖像采集，JPEG圖像壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸轉(zhuǎn)變成用戶(hù)自定義模塊，在SOPC Builder下把用戶(hù)自定義模塊添加到系統(tǒng)中，由Nios嵌入式軟核的控制下運(yùn)行，在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)整個(gè)JPEG實(shí)時(shí)圖像編解碼系統(tǒng)(soc)。 在FPGA上實(shí)現(xiàn)硬件模塊化的JPEG算法，具有造價(jià)低功耗低，性能穩(wěn)定，圖像恢復(fù)后質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，適用于精度要求高且需要對(duì)圖像進(jìn)行逐幀處理的遠(yuǎn)程微小目標(biāo)識(shí)別和跟蹤系統(tǒng)中以及廣電系統(tǒng)中前期的非線性編輯工作以及數(shù)字電影的動(dòng)畫(huà)特技制作，對(duì)降低成本和提高圖像處理速度兩方面都有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)在FPGA上實(shí)現(xiàn)JPEG編解碼，進(jìn)一步探索FPGA在數(shù)字圖像處理上的優(yōu)勢(shì)所在，深入了解進(jìn)行此類(lèi)硬件模塊設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)，是本課題的重要學(xué)術(shù)意義所在。
標(biāo)簽： FPGA JPEG 實(shí)時(shí)圖像 編解碼
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：shangdafreya
運(yùn)用Verilog語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)在FPGA的中值濾波
標(biāo)簽： Verilog FPGA 中值濾波 程序
上傳時(shí)間： 2013-08-04
上傳用戶(hù)：yd19890720
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