近年來LED顯示技術(shù)發(fā)展迅速,LED全彩顯示屏得到了廣泛的應(yīng)用.LED顯示技術(shù)涵蓋了微機(jī)控制、視頻、光學(xué)、機(jī)械和數(shù)字圖像處理等多種技術(shù).針對現(xiàn)有LED顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和顯示存在的缺陷和開發(fā)難度,本文提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的LED顯示系統(tǒng)方案.該方案把ARM處理器應(yīng)用到LED顯示屏中,采用FPGA技術(shù)開發(fā)了LED顯示屏系統(tǒng).本文主要討論了利用網(wǎng)絡(luò)傳輸LED顯示數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方法,包括嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)等分析和設(shè)計(jì)工作.全文分為七章,首先提出現(xiàn)有LED顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和顯示存在的缺陷和開發(fā)難度,然后提出新的LED顯示系統(tǒng)方案,并論證該方案的可行性.接著闡述了作者采用的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和過程.第三章和第四章是嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn),其中包括硬件和軟件的設(shè)計(jì)以及嵌入式操作系統(tǒng)μ C/OS-Ⅱ的移植.詳細(xì)地分析了基于LPC2214芯片的操作系統(tǒng)移植步驟和過程.本文使用的是1wIP網(wǎng)關(guān)協(xié)議,把其應(yīng)用于μ C/OS-Ⅱ,實(shí)現(xiàn)了LED顯示屏的網(wǎng)絡(luò)通信,還分析了RTL8019芯片的工作過程,編寫了有關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼.在第五章和第六章中闡述了LED顯示屏顯示原理和利用FPGA實(shí)現(xiàn)LED顯示的驅(qū)動(dòng)開發(fā)過程,利用占空比法實(shí)現(xiàn)LED顯示屏的灰度顯示,使用VHDL語言描述LED顯示屏的灰度實(shí)現(xiàn)邏輯.最后根據(jù)本文的方案實(shí)現(xiàn)了LED顯示屏的彩色顯示,通過分析比較,該方案可行并且達(dá)到了預(yù)定的要求.
標(biāo)簽： FPGA LED 嵌入式系統(tǒng) 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡(luò)電能計(jì)量系統(tǒng)的研究電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續(xù)上升。電能的計(jì)量是否公平、公正已成為人們十分關(guān)心的問題。作為電能量的計(jì)量工具電能表已成為各行各業(yè)用電不可缺少且非常重要的儀表。由于傳統(tǒng)的電能表有計(jì)量不精確、人工抄表費(fèi)時(shí)費(fèi)力、統(tǒng)計(jì)繁瑣等缺點(diǎn)，因此，研究開發(fā)高精度、低功耗、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的電能表是明顯的趨勢。 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是近幾年電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域最為熱門的技術(shù)之一，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能交通、信息家電、公共服務(wù)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)正對人類的后PC時(shí)代產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。 本文針對傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表的缺點(diǎn)和不足，結(jié)合當(dāng)前的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究并設(shè)計(jì)了一套基于ARM處理器、CAN總線和以太網(wǎng)傳輸?shù)那度胧骄W(wǎng)絡(luò)電能表系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊硬件采用了PHILIPS的LPC2290作為中央處理器。LPC2290是一款16/32位RISC微處理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S內(nèi)核，提供了兩路CAN總線和其它一些片上通用外設(shè)接口。采用L2C2290處理器，不但降低了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本，而且也大大減少了額外的接口電路。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊軟件是通過μCLinux操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的BOA實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，并應(yīng)用CGI接口程序完成了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁程序的編制。電能量采集終端采用專用電能芯片、單片機(jī)和CAN控制器實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端之間通過CAN總線進(jìn)行通信，保證了信息的可靠性。當(dāng)客戶端通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問WEB服務(wù)器時(shí)，CGI程序就將電能量采集終端所采集的電能量數(shù)據(jù)上傳給客戶端，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 電能計(jì)量
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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AD程序?qū)崿F(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換功能； CAN程序?qū)崿F(xiàn)CAN總線通訊功能； keyboard_check程序?qū)崿F(xiàn)鍵盤的掃描查詢方式輸入； keyboard_disturb程序?qū)崿F(xiàn)PORTB的"電平變化中斷"進(jìn)行鍵盤的輸入； led0-8程序?qū)崿F(xiàn)在8個(gè)LED上依次顯示1~8數(shù)字； PWM程序用于使CCP1模塊產(chǎn)生分辨率為10位的PWM波形，占空比為50%； RS-232程序通過RS-232接口來完成PC計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的通信； simple_POARD程序?yàn)橥鈬δ苣K簡單應(yīng)用實(shí)例，點(diǎn)亮與PORTD口相連的八個(gè)發(fā)光二極管； stopwatch程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)時(shí)秒表功能，時(shí)鐘顯示范圍00.00～99.99秒，分辨度為0.01秒； switchinput程序用于開關(guān)量的輸入（采用SPI總線），并顯示在與D口相連的LED上； wakeup程序?qū)崿F(xiàn)PIC18F458的休眠工作方式，并由實(shí)驗(yàn)板上的按鍵產(chǎn)生"電平變化中斷"將其從休眠狀態(tài)中激活； WDT程序?qū)崿F(xiàn)"看門狗"WDT的功能； Yejing程序?qū)崿F(xiàn)液晶顯示器的接口和顯示功能。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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生化分析儀是醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行臨床診斷所必須的儀器之一。它通過對血液等人體體液的分析來測定諸如葡萄糖、膽固醇等生化指標(biāo)，這些常規(guī)生化指標(biāo)可以幫助醫(yī)生診斷疾病。生化分析儀在臨床診斷和化學(xué)檢驗(yàn)中具有重要作用。 目前的半自動(dòng)生化分析儀多以8位單片機(jī)為中央處理器，限制了儀器的性能。本文將嵌入式技術(shù)應(yīng)用于生化分析儀的研制當(dāng)中，選用了32位的ARM9處理器$3C2410A，嵌入Linux操作系統(tǒng)，搭建ARM+Linux的平臺，設(shè)計(jì)了智能型半自動(dòng)生化分析儀。 本文介紹了生化分析儀的原理——朗伯．比爾定律及其核心部件——光電比色計(jì)。對半自動(dòng)生化分析儀的整體架構(gòu)進(jìn)行了說明。 半自動(dòng)生化分析儀硬件結(jié)構(gòu)上由電源、時(shí)鐘、復(fù)位電路，存儲(chǔ)器系統(tǒng)，液路控制系統(tǒng)，光路控制系統(tǒng)，恒溫控制系統(tǒng)(包括溫度測量和溫度控制)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)(包括鍵盤、觸摸屏、液晶顯示器LCD和微型打印機(jī))和其他一些接口等組成，對于這些外圍硬件模塊本文給出了詳細(xì)設(shè)計(jì)。 在半自動(dòng)生化分析儀軟件設(shè)計(jì)方面，本文詳細(xì)介紹了交叉編譯調(diào)試環(huán)境的建立，引導(dǎo)裝載程序U-Boot的移植，Linux內(nèi)核的裁減與移植，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)，文件系統(tǒng)的建立與移植，應(yīng)用程序的編寫與移植。 本生化分析儀的功能包括MiniGUI圖形用戶界面、運(yùn)動(dòng)控制、溫度控制、數(shù)據(jù)處理、打印功能及SQLite數(shù)據(jù)庫管理等。該新型半自動(dòng)生化分析儀使用方便，性價(jià)比高，適用于國內(nèi)的中小型醫(yī)療機(jī)構(gòu)。
標(biāo)簽： Linux ARM 半自動(dòng) 生化分析儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。本文即從未來工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要出發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有1路以太網(wǎng)接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1個(gè)CAN總線擴(kuò)展卡、1個(gè)RS485擴(kuò)展卡、1個(gè)RS422擴(kuò)展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一個(gè) 240×320TFT LCD 顯示觸摸屏的功能強(qiáng)大的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE建立了一個(gè)嵌入式軟件開發(fā)平臺。 在深入研究和分析CANopen協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協(xié)議棧，大大提高了嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器在現(xiàn)場總線上的通信和控制能力，為新型的網(wǎng)絡(luò)控制算法研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺。在探討了TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧，掌握了Windows CE 平臺的網(wǎng)絡(luò) Socket 通信編程，使控制器能夠通過以太網(wǎng)接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器硬件與軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將控制器應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的中央數(shù)控單元中，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)等數(shù)控設(shè)備小型化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的需要。并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，構(gòu)建了三層(信息層、控制層和設(shè)備層)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備真正的網(wǎng)絡(luò)互連，為網(wǎng)絡(luò)控制研究提供了一個(gè)高性能的平臺。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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GPS技術(shù)在導(dǎo)航、定位及精確打擊等方面產(chǎn)生了重要影響，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種武器平臺上。但是，在干擾環(huán)境下也顯現(xiàn)出許多問題。由于其到達(dá)地球表面的信號極其微弱(-160dBW)，在現(xiàn)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中容易受到干擾，尤其是C/A碼信號更易受到干擾，并且隨著導(dǎo)航戰(zhàn)的發(fā)展對GPS的抗干擾已成為爭取導(dǎo)航資源的有效措施。因此，研究干擾環(huán)境下的GPS接收機(jī)設(shè)計(jì)具有重要意義。 本文首先簡要介紹了GPS信號的結(jié)構(gòu)及構(gòu)成，通過對GPS信號特征以及接收機(jī)抗干擾能力的分析，結(jié)合干擾對接收機(jī)的作用方式及效果，確定GPS最易受的干擾類型為阻塞式干擾，然后針對這種干擾類型提出了一種有效的抗干擾技術(shù)-----自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)。接下來，著重研究了GPS接收機(jī)在此抗干擾技術(shù)前提下的若干抗干擾方法，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論。 研究過程中，通過對最佳化準(zhǔn)則和空域自適應(yīng)濾波的理解，首先對不同天線陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了性能仿真和比較分析，然后在對稱圓形天線陣列的基礎(chǔ)上對空域自適應(yīng)算法進(jìn)行了仿真分析，針對其自由度有限的問題接著對空時(shí)濾波方法做了詳細(xì)討論，在7元對稱圓形陣列的基礎(chǔ)上仿真說明了二者各自的優(yōu)缺點(diǎn)。考慮到實(shí)際的干擾環(huán)境和本課題研究的初期階段，因此選用了適合本課題干擾環(huán)境的空域?yàn)V波方法，并對其自適應(yīng)算法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使得其抗干擾性能獲得了一定程度的改善。 最后，詳細(xì)說明了該接收機(jī)抗干擾模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)原理。詳細(xì)給出了頂層及各子模塊的設(shè)計(jì)流程與RTL視圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性。
標(biāo)簽： FPGA GPS 接收機(jī) 天線陣列
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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糾錯(cuò)碼技術(shù)是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯(cuò)碼，在線性分組碼中，它具有最強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，既能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤，也能糾正突發(fā)錯(cuò)誤，在深空通信、移動(dòng)通信、磁盤陣列、光存儲(chǔ)及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 DVD是一種高容量的存儲(chǔ)媒質(zhì)。DVD技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，在數(shù)字技術(shù)中占有重要地位。DVD系統(tǒng)中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC：Reed-Solomon ProductCode)進(jìn)行糾錯(cuò)，RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發(fā)階段具有安全、方便、可隨時(shí)修改設(shè)計(jì)等不可替代的優(yōu)點(diǎn)，在電子系統(tǒng)中采用FPGA可以極大的提升硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性，可靠性，同時(shí)提高硬件開發(fā)的速度和降低系統(tǒng)的成本。FPGA的固有優(yōu)點(diǎn)使其得到越來越廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)技術(shù)也被越來越多的設(shè)計(jì)人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法，提出RS編碼器實(shí)現(xiàn)方案，詳細(xì)分析了譯碼器的ME算法和改進(jìn)BM算法的實(shí)現(xiàn)，針對ME算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的糾刪糾錯(cuò)RS譯碼器實(shí)現(xiàn)方案，在譯碼器復(fù)雜度和延時(shí)上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了最高工作頻率，利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進(jìn)行優(yōu)化。這些技術(shù)的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率，節(jié)省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)了RS(208，192)編譯碼器。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)系的一門核心課程。但是它涉及的知識面非常廣，內(nèi)容包括中央處理器、指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、總線和輸入輸出系統(tǒng)等方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，普遍覺得內(nèi)容抽象難于理解。但借助于該計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以進(jìn)一步融會(huì)貫通學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握計(jì)算機(jī)各模塊的工作原理，相互關(guān)系的來龍去脈。 為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的靈活性，降低實(shí)驗(yàn)成本，我們采用FPGA芯片技術(shù)來徹底更新現(xiàn)有的計(jì)算器組成原理實(shí)驗(yàn)平臺。該技術(shù)可根據(jù)用戶要求為芯片加載由VHDL語言所編寫出的不同的硬件邏輯，F(xiàn)PGA芯片具有重復(fù)編程能力，使得系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能可以像軟件一樣被編程，這種稱為“軟”硬件的全新系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有極強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。它不僅使該系統(tǒng)性能的改進(jìn)和擴(kuò)充變得十分簡易和方便，而且使學(xué)生自己設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)變?yōu)榭赡堋Ｓ?jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)的最終目的是讓學(xué)生能夠設(shè)計(jì)CPU，但首先，學(xué)生必須知道CPU的各個(gè)功能部件是如何工作，以及相互之間是如何配合構(gòu)成CPU的。因此，我們必須先設(shè)計(jì)出一個(gè)教學(xué)用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺，然后在此基礎(chǔ)上開發(fā)出VHDL部件庫及主要邏輯功能，并設(shè)計(jì)出一套實(shí)驗(yàn)。 本文重點(diǎn)研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統(tǒng)，由于VHDL的高標(biāo)準(zhǔn)化和硬件描述能力，現(xiàn)代CPU的主要功能如計(jì)算，存儲(chǔ)，I/O操作等均可由VHDL來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括時(shí)序電路的組成及控制原理實(shí)驗(yàn)、八位運(yùn)算器的組成及復(fù)合運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)、浮點(diǎn)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)、多流水線處理器實(shí)驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)先由教師講解原理及原理圖，學(xué)生根據(jù)教師提供的原理圖，自己用MAX+PLUSII完成電路輸入，學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是編寫VHDL，不需要寫得很復(fù)雜，只要能調(diào)用接口，然后將程序燒入平臺，這樣既不會(huì)讓學(xué)生花太多的時(shí)間在畫電路圖上，又能讓學(xué)生更好的理解每個(gè)部件的工作原理和工作過程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實(shí)驗(yàn)平臺，即實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件組成。系統(tǒng)采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244，74LS275)組成。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求，規(guī)劃不同實(shí)驗(yàn)控制邏輯。用戶可選擇不同的實(shí)驗(yàn)邏輯，通過把實(shí)驗(yàn)邏輯下載到FPGA芯片中構(gòu)成自己的實(shí)驗(yàn)平臺。 其次，論文詳細(xì)的闡述了VHDL模塊化設(shè)計(jì)，如何運(yùn)用VHDL技術(shù)來依次實(shí)現(xiàn)CPU的各個(gè)功能部件。VHDL語言作為一種國際標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語言，自1987年獲得IEEE批準(zhǔn)以來，經(jīng)過了1993年和2001年兩次修改，至今已被眾多的國際知名電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具研發(fā)商所采用，并隨同EDA設(shè)計(jì)工具一起廣泛地進(jìn)入了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)領(lǐng)域，目前已成為電子業(yè)界普遍接受的一種硬件設(shè)計(jì)技術(shù)。再次，論文針對實(shí)驗(yàn)平臺中遇到的較為棘手的多流水線等問題，也進(jìn)行了深入的闡述和剖析。學(xué)生需要什么樣的實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟才能了解當(dāng)今CPU所采用的核心技術(shù)，才能掌握CPU的設(shè)計(jì)，運(yùn)行原理。另外，本論文的背景是需要學(xué)生熟悉基本的VHDL知識或技能，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下，基本上較為完整的實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FPGA的實(shí)驗(yàn)平臺方案。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了部分功能的測試和部分性能方面的分析。本論文的研究，為FPGA在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用提供研究思路和參考方案。論文的研究結(jié)果將對FPGA與VHDL標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： 計(jì)算機(jī)組成 實(shí)驗(yàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電子科學(xué)、圖像傳輸處理技術(shù)與理論的迅速發(fā)展，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)的實(shí)際研究與應(yīng)用曰益得到重視，并不斷地在許多領(lǐng)域取得驕人的成果。特別是近年來，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)已成為高技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。 本論文詳細(xì)介紹了一種機(jī)器人視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了具有前端視頻采集、圖像傳輸處理功能的FPGA系統(tǒng)。該系統(tǒng)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
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)器人 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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在圖像處理及檢測系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術(shù)及方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和圖像處理技術(shù)，以交通信息視頻檢測系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了基于FPGA架構(gòu)的圖像并行處理和檢測系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)處理能力，能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定地檢測出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實(shí)時(shí)性是一個(gè)較好的選擇。 本文主要研究的內(nèi)容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測技術(shù)，針對傳統(tǒng)基于PC構(gòu)架和DSP處理器的視頻檢測系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 2．應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了新一代嵌入式視頻檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉(zhuǎn)換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像檢測模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)膯栴}，并為以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用VHDL硬件描述語言編程、實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運(yùn)算速度，增強(qiáng)了檢測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測算法，重點(diǎn)討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對圖像進(jìn)行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測精度。并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)處理技術(shù)，在FPGA系統(tǒng)上研究設(shè)計(jì)了這些算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，用VHDL語言實(shí)現(xiàn)，并對各個(gè)模塊及相應(yīng)算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗(yàn)證是整個(gè)FPGA設(shè)計(jì)流程中最重要的步驟，針對現(xiàn)有仿真工具用手動(dòng)設(shè)置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測試基準(zhǔn)(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問題，用TEXTIO程序包設(shè)計(jì)了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動(dòng)輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測試結(jié)果的分析與調(diào)試。系統(tǒng)測試的結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測基本符合要求，可以排除行走路人等移動(dòng)物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測出正確的目標(biāo)。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測技術(shù)，針對FPGA技術(shù)的特點(diǎn)對某些算法提出了改進(jìn)，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺上仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文的研究對智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測做了有益探索，對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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