視頻目標識別與跟蹤技術是當今世界重要的研究課題,它涉及圖像處理、自動控制、計算機應用等學科,該文主要論述該項目的具體實現(xiàn)及相關理論分析,重點在于該系統(tǒng)的硬件模塊實現(xiàn)及分析.該系統(tǒng)的硬件模塊是典型的高速數(shù)字電路,這也是當今世界電路設計的一大熱點.同時,該系統(tǒng)的硬件模塊不同于傳統(tǒng)的模擬、數(shù)字電路.嚴格的說它是基于可編程芯片的系統(tǒng)(System On Programmable Chip).它與傳統(tǒng)電路的最大不同在于,硬件模塊本身不具備任何功能,但該硬件模塊可以與相應的軟件結合(此處,我們將FPGA中的可編程指令也廣義的歸入軟件范疇),實現(xiàn)相應的功能.換言之,該硬件模塊通過換用其他軟件,可以實現(xiàn)其他功能.所以從這個意義上講,我們也可以將其稱為基于可編程芯片的通用平臺系統(tǒng)(General System On Programmable Chip).此外,該文還對該系統(tǒng)進行了嘗試性的層狀結構描述,這種描述同樣適用于其它IT目的或電子系統(tǒng).
上傳時間： 2013-04-24
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近年來,隨著微電子技術的高速發(fā)展,數(shù)字圖像壓縮編碼技術的逐漸成熟,實時圖象處理在多媒體、HDTV、圖像通信等領域有著越來越廣泛的應用,圖像壓縮/解壓的IC芯片也已成為多媒體技術的核心,實現(xiàn)這些算法芯片的研究成為信息產業(yè)的新熱點.該文基于FPGA設計了JPEG圖像壓縮編解碼芯片,通過改進算法優(yōu)化結構,在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內在的并行性.在JPEG編碼器設計中,改進了JEONG的DCT變換算法,采用流水線優(yōu)化算法解決時間并行性問題,提高了DCT/IDCT模塊的運算速度;設計了基于查找表結構的定點乘法器,便于在設計中共享乘法單元,以適應流水線設計的要求;依據(jù)Huffman編碼表的規(guī)律性,采用并行查找表結構,用較少的存儲單元完成Huffman編解碼的運算,同時也提高了編解碼速度.在JPEG解碼器設計中,根據(jù)Huffman碼字本身的特點和JPEG標準,設計了一種Huffman碼字分組結構,基于該結構提出分組Huffman查找表及地址編碼的設計方法,進而完成了新的快速Huffman解碼算法及其模塊設計.整個設計及其各個模塊都在ALTERA公司的EDA工具QUARTUSII平臺上進行了邏輯綜合及功能和時序仿真.綜合和仿真結果表明,基于FPGA的JPEG圖像編解碼芯片消耗很少的FPGA硬件資源,達到了較高的工作頻率,在速度和資源利用率方面均達到了較優(yōu)的狀態(tài),可滿足實時JPEG圖像編解碼的要求.在邏輯設計的基礎上,該設計可以進一步作硬件仿真和實驗,將源代碼燒錄進FPGA芯片,作為獨立器件或有自主知識產權的JPEG IP模塊,應用于可視電話、手機和會議電視等低成本JPEG編解碼系統(tǒng)的實現(xiàn).
上傳時間： 2013-05-31
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MPEG-4是目前非常流行的視頻壓縮標準,基于MPEG-4的視頻處理系統(tǒng)有兩種體系結構:可編程結構和專用結構.可編程結構靈活,適用范圍廣,易于升級,但電路復雜,電路功耗大.專用視頻編解碼器結構硬件開銷小,處理速度高.該文主要研究專用的MPEG-4視頻編解碼芯片設計方法.目前市場上MPEG-4視頻編解碼芯片主要是Simple Profile級別的,而我們設計的芯片要實現(xiàn)Advanced Simple Profile級別.該文采用了一種基于大規(guī)模FPGA的軟硬件相結的芯片設計方案,我們設計了基于FPGA的MPEG-4芯片設計開發(fā)平臺,完成算法的硬件仿真與測試.論文圍繞基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)設計,分為兩個部分.第一部分介紹了目前國內外實現(xiàn)MPEG-4視頻處理系統(tǒng)的主要方法和應用,概述了國際上MPEG-4視頻編解碼芯片設計的一般方法及其發(fā)展趨勢,詳細描述了我們的基于FPGA的MPEG-4編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)的結構.第二部分重點講述了基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)各個電路模塊的設計,包括電源模塊、FPGA配置模塊、時鐘生成模塊、視頻輸入/輸出模塊、RS232串口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、USB接口模塊等.同時也介紹了I
標簽： MPEG4 FPGA 編解碼芯片 開發(fā)系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-15
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摘要:"紅外弱小目標檢測"是紅外搜索跟蹤系統(tǒng)、紅外雷達預警系統(tǒng)、紅外成像跟蹤系統(tǒng)的核心技術,因此紅外小目標的檢測是當前一項重要的研究課題.目前的發(fā)展方向是研究運算量小、性能高、利于硬件實時實現(xiàn)的檢測和跟蹤算法.該文在前人研究的基礎上,著重研究了Marr視覺計算理論在紅外小目標檢測技術中的應用.從Marr算法的理論基礎——高斯平滑濾波器與拉普拉斯算子的相關知識以及Marr的計算視覺理論基礎開始,進行了 2G(Laplacian of Gaussian,高斯—拉普拉斯)濾波器、LoG(Laplacian ofGaussian,高斯—拉普拉斯)模板以及 2G濾波器在人類視覺、邊緣檢測、邊緣處理的物理意義以及神經生理學意義方面的分析討論,提出了易于FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)的基于Marr計算視覺的紅外圖像小目標檢測方法.該方法可根據(jù)目標大小自動設計檢測模板,在濾除不相關的噪聲的同時又保留閉合的目標邊緣,從而檢測出目標.將該方法用FPGA實現(xiàn),滿足了檢測過程中的實時性.考慮到工程中的應用,該文對該方法在FPGA中的具體實現(xiàn)給出了設計總體思路和詳細流程.由于FPGA具有對圖像數(shù)據(jù)的實時處理能力,而且該算法在FPGA中的具體實現(xiàn)中對資源的合理使用進行了綜合考慮,因此該算法能夠實時、有效地實現(xiàn)目標檢測.并在此基礎上對小目標的檢測研究前景進行展望.
上傳時間： 2013-07-04
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利用混沌的對初值和參數(shù)敏感、偽隨機以及遍歷等特性設計的加密方案,相對傳統(tǒng)加密方案而言,表現(xiàn)出許多優(yōu)越性能,尤其在快速置亂和擴散數(shù)據(jù)方面.目前,大多數(shù)混沌密碼傾向于軟件實現(xiàn),這些實現(xiàn)方案中數(shù)據(jù)串行處理且吞吐量有限,因而不適合硬件實現(xiàn).該論文分別介紹了適合FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)并行實現(xiàn)的序列密碼和分組密碼方案.序列密碼方案,對傳統(tǒng)LFSR(線性反饋移位寄存器)進行改進,采用非線性的混沌方程代替LFSR中的線性反饋方程,進而構造出基于混沌偽隨機數(shù)發(fā)生器的加密算法.分組密碼方案,從圖像置亂的快速性考慮,將兩維混沌映射擴展到三維空間;同時,引入另一種混沌映射對圖像數(shù)據(jù)進行擴散操作,以有效地抵抗統(tǒng)計和差分攻擊.對于這兩種方案,文中給出了VHDL(硬件描述語言)編程、FPGA片內功能模塊設計、加密效果以及硬件性能分析等.其中,序列密碼硬件實現(xiàn)方案,在不考慮通信延時的情況下,可以達到每秒61.622兆字節(jié)的加密速度.實驗結果表明,這兩種加密算法的FPGA實現(xiàn)方案是可行的,并且能夠得到較高的安全性和較快的加密速度.
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電子技術和EDA技術的發(fā)展,大規(guī)模可編程邏輯器件PLD(Programmable Logic Device)、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gates Array)完全可以取代大規(guī)模集成電路芯片,實現(xiàn)計算機可編程接口芯片的功能,并可將若干接口電路的功能集成到一片PLD或FPGA中.基于大規(guī)模PLD或FPGA的計算機接口電路不僅具有集成度高、體積小和功耗低等優(yōu)點,而且還具有獨特的用戶可編程能力,從而實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的功能重構.該課題以Altera公司FPGA(FLEX10K)系列產品為載體,在MAX+PLUSⅡ開發(fā)環(huán)境下采用VHDL語言,設計并實現(xiàn)了計算機可編程并行接芯片8255的功能.設計采用VHDL的結構描述風格,依據(jù)芯片功能將系統(tǒng)劃分為內核和外圍邏輯兩大模塊,其中內核模塊又分為RORT A、RORT B、OROT C和Control模塊,每個底層模塊采用RTL(Registers Transfer Language)級描述,整體生成采用MAX+PLUSⅡ的圖形輸入法.通過波形仿真、下載芯片的測試,完成了計算機可編程并行接芯片8255的功能.
上傳時間： 2013-06-08
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傳統(tǒng)PLC使用時會出現(xiàn)一些問題，如程序死循環(huán)、程序跑飛、需要龐大的編譯系統(tǒng)作支持和不能實現(xiàn)精確位置控制等等；而發(fā)展到OPENPLC后，這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題，本文提出一種全新的可編程控制器現(xiàn)場集成技術，用FPGA來實現(xiàn)PLC的功能，拋棄傳統(tǒng)PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實現(xiàn)控制功能，不論在經濟上還是在性能上都具有更大的優(yōu)勢。 本課題在對國內外可編程控制器，重點是HardPLC的開發(fā)和應用的進展進行概述和分析的基礎上，系統(tǒng)開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻為： 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結構的兩個創(chuàng)新概念，指出了其優(yōu)越性能的結構基礎； 2.系統(tǒng)分析了用HardPLC實現(xiàn)控制系統(tǒng)時的一些通用模塊，對每個模塊的工作原理進行了深入的探討，用VHDL語言建立了每個模塊的模型，在此基礎上進行了仿真、綜合，為進一步研究可編程控制器的現(xiàn)場集成奠定了基礎； 3.在仿真綜合的基礎上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統(tǒng)的控制要求，充分展示了其實際應用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎上，確定了應用于實際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對于開發(fā)具有我國自主知識產權的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對特定系統(tǒng)的控制實現(xiàn)，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現(xiàn)場集成技術可以廣泛應用于工控領域，加大推廣力度和建立更多的IP庫，在許多應用場合可以取代傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，為工控領域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案，這將帶來巨大的社會經濟效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應用于對FPGA芯片配置數(shù)據(jù)的加載，在實踐生產中具有重要的實用價值。
上傳時間： 2013-05-30
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本文主要介紹了如何運用可編程邏輯器件(FPGA)實現(xiàn)電機的變頻調速控制系統(tǒng)。 目前，電機控制芯片主要有兩種選擇。一種是專用集成芯片(ASIC)，一種是單片機(MCU)或數(shù)字信號處理器(DSP)。而FPGA的數(shù)字資源豐富、工作頻率高、可在系統(tǒng)編程等特點使得開發(fā)靈活、開發(fā)周期相對短，可以取代前二種通用的方式。本文利用80C196KC和FPGA控制感應電機，簡化了硬件和軟件設計，并充分利用了FPGA的快速性，利用FPGA，除本身可以用來控制電機以外：可以制成通用的“IP核”應用到MCU(或DSP)，或是作為片內外設，這樣就節(jié)約了片內資源；另外，它還是ASIC設計的驗證的必經階段，這是本文選題和工作的意義。本文設計的FPGA調速控制系統(tǒng)以及2個IP核，下載到芯片，通過驗證。 本文第一章緒論介紹了可編程邏輯器件的發(fā)展、應用，以及EDA的發(fā)展歷程，還介紹了ASIC等。針對FPGA的快速發(fā)展，論述了它在變頻調速技術應用中的優(yōu)勢。 第二章介紹了交流電動機變頻調速技術及其相關技術的發(fā)展和應用情況。著重介紹了電壓空間矢量調制方式，以及矢量控制技術、技術發(fā)展。 第三章詳細介紹了SVPWM調速系統(tǒng)整個系統(tǒng)的FPGA設計，給出了設計思路、具體方案、邏輯時序分析；最后給出了軟件仿真結果和實驗波形對照。文中還給出了SVPWM調速系統(tǒng)運用的FPGA設計結果，驅動電機，得到實驗波形。論證了FPGA在調速系統(tǒng)應用中的可行性和意義。 第四章介紹了作者針對課題相關的一些內容所設計出的IP核，給出的實驗結果等。 論文最后，對本課題所做的工作進行了簡單的總結。
標簽： FPGA 全數(shù)字 交流變頻 調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著星載電子系統(tǒng)復雜度、小型化需求的提高，SoC已經成為應對未來星載電子系統(tǒng)設計需求的解決途徑。為了簡化設計流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC設計中引入了稱之為平臺的體系結構模板，用它來描述采用已有的標準核來開發(fā)SoC的方法。在星載電子系統(tǒng)中常用部件的分類設計，最終建立一個包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設計平臺，從而有效的提高星載電子系統(tǒng)的設計能力。在當前NASA和ESA的空間應用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統(tǒng)設計平臺要提供的一個互連部件對其進行設計。 針對這一需求，本論文采用自項向下的設計方法對PCI總線從設備控制器的設計與實現(xiàn)進行了研究，對PCI總線協(xié)議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標設備控制器的設計，采用Verilog HDL對其進行了RTL級的描述。 在該課題的研究中，采用了目前集成電路設計中常見的自頂向下設計方法，使用硬件描述語言Verilog HDL對其進行描述，重點分析了PCI總線設備控制器的設計。以PCI總線協(xié)議的分析和理解為基礎，對PCI總線設備控制器進行了功能分析和結構劃分。根據(jù)PCI總線設備控制器的功能和結構劃分，對PCI總線目標設備控制器的設計思路和各個子模塊電路的設計和實現(xiàn)進行了詳細的分析闡述，并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真。應用FPGA作為物理驗證和實現(xiàn)載體，進行了面向FPGA的電路綜合，進行了布局布線后的時序仿真，證明所實現(xiàn)的PCI目標設備控制器符合基本功能要求，在以上基礎上完成了PCI目標設備控制器的FPGA實現(xiàn)。通過這整個論文的工作，按照設計、仿真、綜合驗證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標設備控制器IP軟核的設計。
上傳時間： 2013-06-07
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在無線通信系統(tǒng)中,信號在傳輸過程中由于多徑效應和信道帶寬的有限性以及信道特性的不完善性導致不可避免地產生碼間串擾(Intersymbol Interference).為了克服碼間串擾所帶來的信號畸變,則必須在接收端增加均衡器,以補償信道特性,正確恢復發(fā)送序列.盲均衡器由于不需要訓練序列,僅利用接收信號的統(tǒng)計特性就能對信道特性進行均衡,消除碼間串擾,成為近年來通信領域研究的熱點課題.本課題采用已經取得了很多研究成果的Bussgang類盲均衡算法,主要因為它的計算復雜度小,便于實時實現(xiàn),具有較好的性能.本文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺,使用Verilog HDL(Hardware Description Language)語言設計并實現(xiàn)基于Bussgang類型算法的盲均衡器的硬件系統(tǒng).本文簡要介紹了Bussgang類型盲均衡算法中的判決引導LMS(DDLMS)和常模(CMA)兩種算法和FPGA設計流程.并詳細闡述了基于FPGA的信道盲均衡器的設計思想、設計結構和Verilog設計實現(xiàn),以及分別給出了各個模塊的結構框圖以及驗證結果.本課題所設計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為電子設計自動化(EDA)技術做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間： 2013-07-25
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