隨著信息技術的不斷發(fā)展，安全、可靠的身份識別技術成為許多系統(tǒng)首先考慮的問題。指紋具有唯一性和穩(wěn)定性，因此指紋采集技術是指紋識別技術中的最為重要的一個環(huán)節(jié)，伴隨著生物識別技術的不斷提高，以及指紋傳感器的性能不斷提升，指紋識別技術的應用越來越廣泛。因此，高質量的采集指紋圖像技術已經(jīng)成為一個重要的研究課題。 本文的內容是基于ARM的指紋采集系統(tǒng)的設計。按照設計思想，系統(tǒng)主要包括兩個大的模塊：指紋圖像采集模塊、指紋圖像傳輸模塊。在設計工作中，根據(jù)系統(tǒng)的實現(xiàn)要求和本專業(yè)領域內最新技術的發(fā)展狀況，確定了以Samsung公司的ARM7處理器S3C44BOX和ALTERA公司的復雜可邏輯編程器件EPM240為核心的系統(tǒng)組成方案。 本文主要做的工作有：首先介紹了指紋識別技術的基本原理和方法，通過對不同類型指紋傳感器的比較選擇了性價比較高的電容式指紋傳感器。設計了以Samsung ARM和MBF200電容式指紋傳感器為主要組成部分的電容式指紋采集系統(tǒng)。在ADS1.2編譯環(huán)境下對ARM進行基于C語言和匯編語言混合編程的初始化程序，指紋采集程序以及數(shù)據(jù)傳輸程序；采用了USB技術實現(xiàn)系統(tǒng)與計算機之間的通訊，大大提高了指紋圖像數(shù)據(jù)的傳輸速度；采用CPLD對系統(tǒng)各個芯片之間的信號進行邏輯控制；采用SST公司的閃爍存儲器SST39VF160存放系統(tǒng)啟動程序Boot loader。 本文首先描述了整個系統(tǒng)的總體方案，然后主要從硬件電路設計和軟件編程兩個方面對系統(tǒng)進行了詳細的描述，硬件設計包括芯片的選型、核心芯片接口電路設計以及處理器的外圍電路設計，軟件設計包括系統(tǒng)主程序、指紋采集程序以及指紋數(shù)據(jù)通訊的流程圖。最后列舉了一些在調試過程中碰到的一些問題以及解決辦法，并為系統(tǒng)進一步優(yōu)化提出了建議。
標簽： ARM 指紋采集 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-07-23
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隨著信息技術和電子技術的進步和日益成熟，計算機數(shù)據(jù)采集技術得到了廣泛應用。由于ISA數(shù)據(jù)采集卡的固有缺陷，PCI接口的數(shù)據(jù)采集卡將逐漸取代ISA數(shù)據(jù)采集卡，成為數(shù)據(jù)采集的主流。為了簡化PCI數(shù)據(jù)采集卡結構，提高數(shù)據(jù)采集可靠性，本文研究并開發(fā)了一種基于FPGA的PCI結構的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)。 論文對PCI對目標設備數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)的原理和方法進行了深入研究，設計了基于FPGA的PCI數(shù)據(jù)采集卡的硬件電路，通過在FPGA中嵌入了PCI目標設備的IP核與用戶邏輯部分，構成了SOPC系統(tǒng)。使用Verilog硬件描述語言設計并實現(xiàn)了FPGA內部采集數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)管理寄存器和FIFO數(shù)據(jù)緩沖隊列等模塊電路。利用ModelSim對PCI系統(tǒng)進行了仿真。完成了系統(tǒng)硬件電路PCB板的設計，最終制作了PCI數(shù)據(jù)采集卡。 論文針對PCI結構的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)軟件需求，研究了WDM設備驅動軟件、Windows環(huán)境的簡易虛擬示波器以及簡易虛擬邏輯儀實現(xiàn)原理和方法。利用DriverStudio+Windows DDK for XP+VC6的軟件平臺，開發(fā)了WDM設備驅動程序。實現(xiàn)了Windows環(huán)境的簡易虛擬示波器，和簡易虛擬邏輯儀。系統(tǒng)測試結果表明該系統(tǒng)設計正確，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，功能和指標達到了設計要求。
標簽： FPGA PCI 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時間： 2013-07-22
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隨著計算機科學和視頻技術的廣泛發(fā)展,數(shù)字圖像采集在電子通信與信息處理領域得到了廣泛的應用,例如廣播電視的數(shù)字化、網(wǎng)絡視頻、監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)等. 視頻圖像采集卡作為計算機視頻應用的前端設備,承擔著模擬視頻信號向數(shù)字視頻信號轉換的任務,在多媒體時代占據(jù)著重要的位置.設計一種功能靈活,使用方便,便于嵌入到系統(tǒng)中的視頻信號采集電路具有重要的實用意義. 本文首先介紹數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景,提出了本次設計的目標: 完成基于PCI總線的高分辨率圖像采集卡設計.然后簡單介紹了本次設計用到的基本理論:數(shù)據(jù)采集理論,特別說明了采樣和量化的定義與區(qū)別,以及量化的幾種方式和量化與AD技術之間的關系. 圖像采集系統(tǒng)的基本構成,是以數(shù)字信號處理器為核心,控制外圍的A/D、D/A轉換器和外圍存儲器.本文對比了當下流行的DSP芯片和IFPGA芯片作為數(shù)字處理核心的優(yōu)缺點,并根據(jù)系統(tǒng)實際需要,選用FPGA作為數(shù)字信號處理器.然后列舉了幾款常用A/D視頻芯片,還介紹了SDRAM控制的基本流程,最后提出了系統(tǒng)的整體設計方案. 圖像采集卡的硬件設計分為A/D前端模擬通道設計和FPGA數(shù)字信號傳輸及外圍電路設計.本文重點介紹了A/D芯片外圍電路連接和使用方法,對PCI總線和它的控制電路也做了詳細闡述.對圖像采集卡的PCB布局布線也有詳細說明. 圖像采集卡FPGA內部程序構成也是本文的一個重點.本次的程序設計主要分為數(shù)據(jù)采集模塊,即與A/D接口模塊,數(shù)據(jù)暫存模塊,即SDRAM讀寫控制模塊,數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊,即PCI控制模塊.重點在于對的SDRAM的連續(xù)讀寫控制和各個模塊間的協(xié)調工作.說明了.A/D采集數(shù)據(jù)從接收到存儲詳細過程,以及對SDRAM讀寫狀態(tài)機和PCI總線的操控. 最后介紹了硬件調試和FPGA程序驗證結果.詳細說明了以Modelsim為平臺的前端功能仿真和后端時序仿真,以及以SignalTapⅡ為平臺,程序下載到FPGA中進行的實時驗證.結果表明整個圖像采集系統(tǒng)基本達到了系統(tǒng)設計中所給出的性能指標,證明了整個系統(tǒng)設計的正確性和合理性.
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式圖像采集、處理與傳輸系統(tǒng)具有體積小、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在智能交通、電力、通訊、計算機視覺等領域應用廣泛。隨著DSP技術的發(fā)展，在DSP上用軟件實現(xiàn)實時視頻壓縮成為數(shù)字視頻壓縮標準應用的亮點，這種應用比起專門的壓縮芯片更具有靈活性和升級潛力。 本文主要研究一種基于DSP TMS320VC5402脫機視頻采集、壓縮編碼和視頻數(shù)據(jù)通信的方法和DSP外圍硬件系統(tǒng)設計。 在本設計中，圖像采集部分利用SAA7111視頻采集芯片完成視頻信號的精確采集；利用FPGA完成復雜且高速的邏輯控制及時序設計，完成DSP外擴RAM，F(xiàn)lash等高速硬件電路設計，同時完成DSP的地址譯碼電路，將采集的數(shù)字視頻信號存儲在DSP外擴存儲空間中；用FPGA基于N1OSⅡ來虛擬設計了I
上傳時間： 2013-07-02
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圖像采集和處理技術在機器視覺和圖像分析等諸多領域應用十分廣泛，大部分情況下，采集卡只需將前端相機捕獲的圖像信息正確地傳回計算機即可。但是在要求較高的應用場合需要采集卡能準確控制外部光源和相機，完成圖像采集，預處理，數(shù)據(jù)傳輸。只有這樣，用戶才可以根據(jù)不同的興趣和需求對特定的某些圖像進行采集、傳輸以及處理，以達到某種分析目的。 本文根據(jù)國家985二期項目“三維粒子圖像測速系統(tǒng)”的圖像采集與處理需要，設計開發(fā)了一款以FPGA為核心控制芯片的嵌入式圖像采集卡。采集卡以FPGA為邏輯和算法實現(xiàn)的核心器件，不僅實現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上的圖像采集，而且實現(xiàn)了CCD相機控制和激光器同步曝光功能，打破了以往單純靠增加硬件設備實現(xiàn)同步控制的方法，簡化了系統(tǒng)硬件結構并節(jié)約系統(tǒng)成本。此外，在系統(tǒng)中嵌入了圖像增強算法和采用PCI接口與計算機連接滿足了高速采集的要求。同時，采用市場上廣泛應用的Camera Link作為采集卡的圖像輸入接口，提高了系統(tǒng)的通用性、傳輸速率和抗干擾能力，簡化圖像獲取設備和模擬攝像頭之間需要視頻解碼等連接。具有嵌入式處理功能，光源同步和相機控制的采集卡將使機器視覺系統(tǒng)，圖像測速等諸多領域的圖像采集應用變得更為便捷。 論文首先對圖像采集卡系統(tǒng)的組成、整體方案和可行性進行了論證。然后給出了圖像采集卡的硬件設計。在此部分結合整體設計方案，討論芯片的選型問題。根據(jù)所選芯片的本身特點，分模塊地對圖像采集卡的硬件設計原理進行了詳細的闡述。接下來是圖像采集卡的軟件設計部分。用VHDL和原理圖結合的方法對FPGA進行編程，實現(xiàn)了圖像采集系統(tǒng)的各個功能模塊。根據(jù)圖像采集系統(tǒng)的要求用DriverWorks軟件設計了圖像采集卡的WDM底層驅動程序和上層應用程序。最后是用FPGA實現(xiàn)了帶修改參數(shù)的硬件嵌入式圖像處理算法——圖像增強。論文中使用QUARTUS軟件嵌入的邏輯分析儀SignalTap對FPGA設計的模塊進行了硬件調試，給出了調試的時序圖和調試結果，經(jīng)測試分析該采集卡滿足“三維粒子圖像測速系統(tǒng)”的要求，達到了預期目標。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字信號處理是信息科學中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學科之一。常用的實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、邏輯實現(xiàn)能力強、速度快、設計靈活性好等眾多優(yōu)點，尤其在并行信號處理能力方面比DSP更具優(yōu)勢。在信號處理領域，經(jīng)常需要對多路信號進行采集和實時處理，為解決這一問題，本文設計了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。 本文首先介紹數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成和數(shù)字信號處理的優(yōu)點，然后通過FFT算法的比較選擇和硬件實現(xiàn)方案的比較選擇，進行總體方案的設計。在硬件方面，特別討論了信號調理模塊、模數(shù)轉換模塊、FPGA芯片配置等功能模塊的設計方案和硬件電路實現(xiàn)方法。信號處理單元的設計以Xilinx ISE為軟件平臺，采用VHDL和IP核的方法，設計了時鐘產生模塊、數(shù)據(jù)滑動模塊、FFT運算模塊、求模運算模塊、信號控制模塊，完成信號處理單元的設計，并采用ModelSim仿真工具進行相關的時序仿真。最后利用MATLAB對設計進行驗證，達到技術指標要求。
標簽： 同步數(shù)據(jù)采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設計SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設計，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應性、可擴展性和可調試性。 在時序數(shù)字邏輯設計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進行修正。 在存儲器設計上，采用FPGA片內存儲器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時進行設置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調整。 在傳輸接口設計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實時準確的驗證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設計進行了詳細分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設計、并行接口設計、PCI接口設計、PC端控制軟件設計以及用于調試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結果和測試結果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設計圖、實物圖及注釋詳細的相關源程序清單。
標簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-09
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數(shù)據(jù)采集處理技術是現(xiàn)代信號處理的基礎，廣泛應用于雷達、聲納、軟件無線電、瞬態(tài)信號測試等領域。隨著信息科學的飛速發(fā)展，人們面臨的信號處理任務越來越繁重，對數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的要求也越來越高。近年來FPGA由于其設計靈活性、更強的適應性及可重構性，結合SDRAM的高速、大容量、價格優(yōu)勢，在設計高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時受到了廣泛的關注。 本課題重點研究了基于FPGA與DDR2-SDRAM的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)技術，為需要大容量存儲器的系統(tǒng)設計提供了新的思路。在深入研究了DDR2-SDRAM器件的基本構造與工作原理的基礎上，結合成熟的商業(yè)化IP核，提出了基于FPGA與DDR2-SDRAM的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計方案，并從總體設計構想到各邏輯細節(jié)實現(xiàn)都進行了詳細描述。根據(jù)DDR2-SDRAM的特點，選擇合適的內存調度方案，采用Verilog HDL語言設計實現(xiàn)了該高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對系統(tǒng)功能進行驗證與分析，結果表明本設計完全能夠滿足系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 高速實時數(shù) 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-24
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將傳感器輸出的模擬信號進行采集，轉換成數(shù)字信號，然后送入計算機進行處理，并按需要的形式輸出處理結果的系統(tǒng)。隨著計算機技術和電子信息技術的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集結合先進的電子技術，已經(jīng)能利用軟件來處理大量測量數(shù)據(jù)。近年來，對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求與日俱增，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有著非常良好的應用前景。如今的數(shù)據(jù)采集技術已滲透到分析儀器、醫(yī)療器械、雷達、通訊、等技術領域。 本論文在研究了USB總線技術的基礎上，詳細介紹了一個基于USB和FPFA技術的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括硬件設計、固件設計、設備驅動程序設計和主機應用程序設計。在硬件設計部分，本文先介紹了數(shù)據(jù)采集芯片、FPGA以及USB2.0接口芯片F(xiàn)X2 CY7C68013的性能和特點，然后給出了具體的硬件設計方案；在固件設計部分，本文先介紹了FX2的固件架構，隨后詳細地介紹了CY7C68013GPIF接口模式的固件設計；在驅動程序開發(fā)部分，先引入了WDM驅動程序開發(fā)模型，然后介紹了本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的USB設備驅動程序的設計；最后結合驅動程序完成了基于虛擬儀器LabVIEW的主機應用程序。
標簽： 性能 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-16
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三維彩色信息獲取系統(tǒng)目的是獲取對象的三維空間坐標和顏色信息。它是計算機視覺研究的重要內容，也是當前信息科學研究中的一個重要熱點。 本文首先介紹了三維信息獲取技術的意義和實時可重構三維激光彩色信息獲取系統(tǒng)總體方案。該方案合理劃分了系統(tǒng)的圖像處理任務，充分地利用了擁有的硬、軟件資源。闡述了基于FPGA處理器的硬件系統(tǒng)結構及其工作原理和系統(tǒng)工作時序。 本文還研究了圖像處理系統(tǒng)中的數(shù)字邏輯設計，總結出了較完整、規(guī)范化的設計流程和方法，介紹了從圖像處理算法到可編程邏輯器件的規(guī)范化映射方法，總結了在視頻系統(tǒng)中的高級設計技巧，包括并行流水線技術和循環(huán)結構的硬件實現(xiàn)方式等。 為了說明提出的設計方法，本文分析了基于自適應閾值的結構光條紋中心的方向模板快速檢測算法的硬件實現(xiàn)。該算法是把自適應閾值法與可變方向模板法相結合，具有穩(wěn)定性好、精度高、計算簡單、數(shù)據(jù)存儲量小、實現(xiàn)速度快的特點，此外，該方法有利于硬件快速實現(xiàn)。實踐證明這種方法是實用的、有效的。 本文的重點在于研制了具有完全自主知識產權的實時可重構三維激光彩色信息獲取系統(tǒng)中視頻圖像處理專用集成電路。該集成電路是實現(xiàn)系統(tǒng)快速算法的核心，使用現(xiàn)場可編程器FPGA器件EPlK50實現(xiàn)提取激光線、提取人頭輪廓線和提取中心顏色線算法；該集成電路還要實現(xiàn)系統(tǒng)所需的控制邏輯。控制部分包括將視頻采集輸出端口信號轉化為RGB真彩色信號的數(shù)據(jù)鎖存模塊、各FIFO緩存器的輸入輸出控制模塊和系統(tǒng)需要的其它信號控制模塊。提出提取輪廓線快速算法，即由FPGA處理器與主機交互式共同快速完成提取人頭正側影輪廓線算法。該專用集成電路研制是整個實時可重構三維激光彩色信息獲取系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵。
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上傳時間： 2013-07-23
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