<sup id="0aiig"></sup> FPGA 技術(shù)是圖像處理領(lǐng)域的一個重要的研究課題，近年來倍受人們的關(guān)注。本文研究了視頻信號的采集、顯示以及通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸?shù)姆椒?。并提出了一套基于FPGA 的實現(xiàn)方案。 系統(tǒng)可以分為采集控制模塊、顯示控制模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制模塊3 部分。視頻信號的采集用到了視頻處理芯片SAA7113，通過FPGA 對其初始化，可以得到經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換的YUV 格式視頻信號，利用采集控制模塊可以將這些視頻信號保存到SRAM 中去。顯示控制模塊讀出SRAM 中的視頻信號，進行YUV 格式到RGB 格式的轉(zhuǎn)換以及幀頻變換等操作，再利用VGA 顯示芯片THS8134 就可以將采集到的視頻信號在LCD 上顯示出來。基于IEEE802.3 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制模塊將YUV 格式的視頻信號進行添加報頭、CRC 校驗碼等操作后，將其變成一個MAC 幀，可以在以太網(wǎng)絡(luò)中傳輸。 設(shè)計選用硬件描述語言Verilog HDL，在開發(fā)工具QuartusII 中完成軟核的綜合、布局布線、匯編，并最終在QuartusII 和Active-HDL 中進行時序仿真驗證。 對設(shè)計的驗證采取的是由里及外的方式，先對系統(tǒng)主模塊的功能進行驗證，再模擬外部器件對設(shè)計的接口進行驗證。驗證流程是功能仿真、時序仿真、板級調(diào)試，最終通過了系統(tǒng)測試，驗證了該設(shè)計的功能。
標簽： FPGA 視頻采集 傳輸 實現(xiàn)技術(shù)
上傳時間： 2013-07-21
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視頻圖像處理的應(yīng)用越來越廣泛，各種處理算法也日趨成熟，相關(guān)的硬件技術(shù)不斷地推陳出新。視頻圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來說有三種方式：數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)、專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關(guān)電路組成。最近幾年，隨著電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得基于FPGA的可編程片上系統(tǒng)(System On a Programmable Chip)逐漸成為嵌入式系統(tǒng)。應(yīng)用的一種趨勢。特別地，在視頻圖像處理系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)量大，要求處理速度快，靈活性高，F(xiàn)PGA有其獨特的優(yōu)勢。鑒于此，本文對基于FPGA和SOPC技術(shù)的視頻圖像處理系統(tǒng)進行了研究。 本文介紹了Xilinx公司FPGA的結(jié)構(gòu)和功能特點，以及可編程片上系統(tǒng)的開發(fā)工具和片內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計流程。根據(jù)視頻信號的相關(guān)知識，編寫了視頻圖像處理IP核，構(gòu)建了視頻圖像處理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)以FPGA為核心器件，內(nèi)嵌PowerPC405處理器模塊，通過ⅡC總線完成視頻解碼芯片的初始化，總體上實現(xiàn)了對視頻圖像信號的采集、處理、存儲和顯示。 本文最后對系統(tǒng)進行了調(diào)試。經(jīng)過實驗驗證，系統(tǒng)能正確和可靠地工作。整個系統(tǒng)的邏輯資源消耗占FPGA的百分之十幾，剩余的資源可以做許多硬件算法或其它方面的應(yīng)用。
標簽： 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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當(dāng)今的船用導(dǎo)航雷達具有數(shù)字化、多功能、高性能、多接口、網(wǎng)絡(luò)化。同時要求具有高可靠性、高集成度、低成本，信號處理單元的小型化，產(chǎn)品更新周期短。要同時滿足上述需求，高集成度的器件應(yīng)用是必須的。同時開發(fā)周期要短，需求軟件的可移植性要強，并且是模塊化設(shè)計，現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)已經(jīng)成為設(shè)計首選。 現(xiàn)場可編程門陣列是基于通過可編程互聯(lián)連接的可配置邏輯塊(CLB)矩陣的可編程半導(dǎo)體器件。與為特殊設(shè)計而定制的專用集成電路(ASIC)相對，F(xiàn)PGA可以針對所需的應(yīng)用或功能要求進行編程。雖然具有一次性可編程(OTP)FPGA，但是主要是基于SRAM的，其可隨著設(shè)計的演化進行重編程。CLB是FPGA內(nèi)的基本邏輯單元。實際數(shù)量和特性會依器件的不同而不同，但是每個CLB都包含一個由4或6個輸入、一些選型電路(多路復(fù)用器等)和觸發(fā)器組成的可配置開關(guān)矩陣。開關(guān)矩陣是高度靈活的，可以進行配置以便處理組合邏輯、移位寄存器或RAM。當(dāng)今的FPGA已經(jīng)遠遠超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能(如RAM、時鐘管理和：DSP)的硬(ASIC型)塊。由于具有可編程特性，所以FPGA是眾多市場的理想之選。它高集成度，以及用于設(shè)計的強大軟件平臺、IP核、在線升級可滿足需求。 本文介紹了基于FPGA實現(xiàn)船用導(dǎo)航雷達數(shù)字信號處理的設(shè)計，這是一個具體的、已經(jīng)完成并進行小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，對指導(dǎo)實踐具有一定意義。
標簽： 導(dǎo)航雷達 數(shù)字信號處理
上傳時間： 2013-04-24
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信號與信息處理是信息科學(xué)中近幾年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一,隨著片上系統(tǒng)(SOC,System On Chip)時代的到來,FPGA正處于革命性數(shù)字信號處理的前沿。基于FPGA的設(shè)計可以在系統(tǒng)可再編程及在系統(tǒng)調(diào)試,具有吞吐量高,能夠更好地防止授權(quán)復(fù)制、元器件和開發(fā)成本進一步降低、開發(fā)時間也大大縮短等優(yōu)點。然而,FPGA器件是基于SRAM結(jié)構(gòu)的編程工藝,掉電后編程信息立即丟失,每次加電時,配置數(shù)據(jù)都必須重新下載,并且器件支持多種配置方式,所以研究FPGA器件的配置方案在FPGA系統(tǒng)設(shè)計中具有極其重要的價值,這也給用于可編程邏輯器件編程的配置接口電路和實驗開發(fā)設(shè)備提出了更高的要求。 本論文基于IEEE1149.1標準和USB2.0技術(shù),完成了FPGA配置接口電路及實驗開發(fā)板的設(shè)計與實現(xiàn)。作者在充分理解IEEE1149.1標準和USB技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,針對Altcra公司專用的USB數(shù)據(jù)配置電纜USB-Blaster,對其內(nèi)部工作原理及工作時序進行測試與詳細分析,完成了基于USB配置接口的FPGA芯片開發(fā)實驗電路的完整軟硬件設(shè)計及功能時序仿真。作者最后進行了軟硬件調(diào)試,完成測試與驗證,實現(xiàn)了對Altera系列PLD的配置功能及實驗開發(fā)板的功能。 本文討論的USB下載接口電路被驗證能在Altera的QuartusII開發(fā)環(huán)境下直接使用,無須在主機端另行設(shè)計通信軟件,其兼容性較現(xiàn)有設(shè)計有所提高。由于PLD(Programmable Logic Device)廠商對其知識產(chǎn)權(quán)嚴格保密,使得基于USB接口的配置電路應(yīng)用受到很大限制,同時也加大了自行對其進行開發(fā)設(shè)計的難度。 與傳統(tǒng)的基于PC并口的下載接口電路相比,本設(shè)計的基于USB下載接口電路及FPGA實驗開發(fā)板具有更高的編程下載速率、支持熱插拔、體積小、便于攜帶、降低對PC硬件傷害,且具備其它下載接口電路不具備的SignalTapII嵌入式邏輯分析儀和調(diào)試NiosII嵌入式軟核處理器等明顯優(yōu)勢。從成本來看,本設(shè)計的USB配置接口電路及FPGA實驗開發(fā)板與其同類產(chǎn)品相比有較強的競爭力。
上傳時間： 2013-06-07
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隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點使得GPS接收機的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實時性的要求，而FPGA以其快速并行計算越來越受到青睞。 本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設(shè)計思想，由同步?jīng)]計方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計方法實現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標變換，最終到kalman濾波遞推計算減小定位誤差，實現(xiàn)實時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下： 基于FPGA設(shè)計了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標的投影變換。根掘GPS輸出信息標準和格式，通過串口接收模塊實現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M制整數(shù)型，實現(xiàn)利用移位和加法運算達到代替乘法運算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點小數(shù)，再進行坐標轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運算，以此簡化公式運算量，達到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進行卡爾曼濾波設(shè)計，并通過Matlab進行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計算。在滿足實時性的基礎(chǔ)上，通過IP核、模塊的分時復(fù)用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設(shè)計中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達到100MHZ以上，滿足實時性信號處理要求，在保證精度的前提下達到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗證了該設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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[Atmel 8051 Microcontrollers Hardware Manual]Atmel公司的8051微處理器的硬件手冊，分兩個部分，第一部分詳細描述了51核單片機匯編指令系統(tǒng)，第二部分描述片上硬件特性。對于初學(xué)者是個很好的參考。
上傳時間： 2013-06-16
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ultiboard自動完成電源層的添加中文名: 虛擬電子實驗室10.0. 英文名: NI.Multisim 10.0. 別名: 電路仿真與繪制10.0.
標簽： ultiBOARD7 110
上傳時間： 2013-05-21
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隨著數(shù)字電視全國范圍丌播時間表的臨近，數(shù)字電視技術(shù)得到很大發(fā)展，數(shù)字電視信號在信源基帶數(shù)據(jù)和信道傳輸?shù)确矫嬉呀?jīng)進一步標準化，數(shù)字電視傳播途徑也越來越廣，在衛(wèi)星、地面及有線電視網(wǎng)中傳輸數(shù)字電視信號得到迅速發(fā)展。借著2008年奧運的東風(fēng)，數(shù)字電視領(lǐng)域的應(yīng)用研究方興未艾。 本課題目的是完成有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的重要設(shè)備--調(diào)制器的設(shè)計和實現(xiàn)，核心器件選用FPGA芯片。系統(tǒng)硬件實現(xiàn)以國家標準GY/T 170-2001(有線數(shù)字電視廣播信道編碼與調(diào)制規(guī)范)為主要依據(jù)，以Xilinx公司的Virtex系列(Virtex 4，Virtex 5)芯片及相關(guān)開發(fā)板(ML402、ML506)為平臺，主要任務(wù)是基于相關(guān)標準對其實用技術(shù)進行研究和開發(fā)。完成了信道編碼和調(diào)制的模塊劃分、Verilog HLD程序的編寫(或IP核的調(diào)用)和仿真以及在板調(diào)試和聯(lián)調(diào)等工作，設(shè)計目的是在提高整個系統(tǒng)集成度的前提下實現(xiàn)多頻點調(diào)制。 本文在研究現(xiàn)有數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，以國標GY/T170-2001為主要依據(jù)并參閱了其他的相關(guān)標準，提出了多頻點QAM調(diào)制器的實現(xiàn)方案。整個工作包括：模塊劃分，完成了基帶物理接口(輸入)、包頭反轉(zhuǎn)與隨機化、RS編碼、卷積交織、碼流變換、差分編碼、星座映射、基帶成型(包括Nyquist濾波器、半帶濾波器、CIC濾波器的設(shè)計或模塊調(diào)用)、高端DAC的配置(輸出)等模塊的Verilog HLD程序的編寫(或者IP核調(diào)用)和仿真等工作；成功進行了開發(fā)板板級調(diào)試，調(diào)試的過程中充分利用Xilinx公司的開發(fā)板和調(diào)試軟件ChipScope，成功設(shè)計了驗證方案并進行了模塊驗證；最后進行了各模塊聯(lián)調(diào)工作，設(shè)計了系統(tǒng)驗證方案并成功完成對整個系統(tǒng)的驗證工作。 經(jīng)測試表明，該系統(tǒng)主要性能達到國家相關(guān)標準GY/T 198-2003(有線數(shù)字電視廣播QAM調(diào)制器技術(shù)要求和測量方法)規(guī)定的技術(shù)指標，可以進入樣機試生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
標簽： 有線數(shù)字電視 廣播系統(tǒng) 信道編碼
上傳時間： 2013-04-24
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本文對嵌入硬核的FPGA布線通道寬度分布和改進FPGA布局算法進行了研究。文章在嵌入硬核的FPGA布線通道寬度分布研究中，引入了四種架構(gòu)，其布線通道寬度分布函數(shù)分別為均勻、脈沖、高斯和三角分布。通過修改VPR工具的源代碼，使平臺適用于具有嵌入硬核的FPGA架構(gòu)，利用MCNC基準電路來測試這四種架構(gòu)的性能。實驗結(jié)果表明：在以網(wǎng)線平均長度作為指標的測試中，通道寬度均勻分布的架構(gòu)具有更短的布線長度、更優(yōu)的性能。
上傳時間： 2013-06-27
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近幾年來，OFDM技術(shù)引起了人們的廣泛注意，根據(jù)這項新技術(shù)，很多相關(guān)協(xié)議被提出來。其中WiMax代表空中接口滿足IEEE802.16標準的寬帶無線通信系統(tǒng)，IEEE標準在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用突發(fā)模式，調(diào)制方式采用OFDM技術(shù)，傳輸速率較高且實現(xiàn)方便、成本低廉，已經(jīng)成為首先推廣應(yīng)用的商業(yè)化標準。本文對IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進行了研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實現(xiàn)了基帶算法。 ⑴探討了OFDM基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無循環(huán)前綴(CP)、多徑數(shù)目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計算法計算量都很大，為了找到適合采用FPGA實現(xiàn)的算法，分析了同步誤差和不同信道估計算法對接收信號的影響，并結(jié)合計算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計算法最適合802.16d系統(tǒng)的結(jié)論。 ⑵完成了基帶發(fā)射機和接收機的FPGA硬件電路實現(xiàn)。為了使系統(tǒng)的時鐘頻率更高，采用了流水線的結(jié)構(gòu)。設(shè)計中采用編寫Verilog程序和使用IP核相結(jié)合的辦法，實現(xiàn)了新的聯(lián)合同步算法，并且通過簡化結(jié)構(gòu)，避免了信道估計算法中的繁瑣除法。利用ISE9.2i和Modelsim6.Oc軟件平臺對程序進行設(shè)計、綜合和仿真，并將仿真結(jié)果和MATLAB軟件計算結(jié)果相對比。結(jié)果表明，采用16位數(shù)據(jù)總線可達到理想的精度。 ⑶采用串口通信的方式對基帶系統(tǒng)進行了驗證。通過串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實可行。
標簽： FPGA OFDM 基帶 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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