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單片機(jī)硬件

  • 視頻圖像處理系統的研究

    視頻圖像處理的應用越來越廣泛,各種處理算法也日趨成熟,相關的硬件技術不斷地推陳出新。視頻圖像處理系統的硬件實現一般來說有三種方式:數字信號處理器(Digital Signal Processor)、專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和現場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關電路組成。最近幾年,隨著電子設計自動化(Electronic Design Automation)技術的迅速發展,使得基于FPGA的可編程片上系統(System On a Programmable Chip)逐漸成為嵌入式系統。應用的一種趨勢。特別地,在視頻圖像處理系統設計中,數據量大,要求處理速度快,靈活性高,FPGA有其獨特的優勢。鑒于此,本文對基于FPGA和SOPC技術的視頻圖像處理系統進行了研究。 本文介紹了Xilinx公司FPGA的結構和功能特點,以及可編程片上系統的開發工具和片內系統設計流程。根據視頻信號的相關知識,編寫了視頻圖像處理IP核,構建了視頻圖像處理系統。整個系統以FPGA為核心器件,內嵌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。 本文最后對系統進行了調試。經過實驗驗證,系統能正確和可靠地工作。整個系統的邏輯資源消耗占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用。

    標簽: 視頻圖像 處理系統

    上傳時間: 2013-05-24

    上傳用戶:kaka

  • 實驗開發評估板設計與實現

    信號與信息處理是信息科學中近幾年來發展最為迅速的學科之一,隨著片上系統(SOC,System On Chip)時代的到來,FPGA正處于革命性數字信號處理的前沿。基于FPGA的設計可以在系統可再編程及在系統調試,具有吞吐量高,能夠更好地防止授權復制、元器件和開發成本進一步降低、開發時間也大大縮短等優點。然而,FPGA器件是基于SRAM結構的編程工藝,掉電后編程信息立即丟失,每次加電時,配置數據都必須重新下載,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系統設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設備提出了更高的要求。 本論文基于IEEE1149.1標準和USB2.0技術,完成了FPGA配置接口電路及實驗開發板的設計與實現。作者在充分理解IEEE1149.1標準和USB技術原理的基礎上,針對Altcra公司專用的USB數據配置電纜USB-Blaster,對其內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芯片開發實驗電路的完整軟硬件設計及功能時序仿真。作者最后進行了軟硬件調試,完成測試與驗證,實現了對Altera系列PLD的配置功能及實驗開發板的功能。 本文討論的USB下載接口電路被驗證能在Altera的QuartusII開發環境下直接使用,無須在主機端另行設計通信軟件,其兼容性較現有設計有所提高。由于PLD(Programmable Logic Device)廠商對其知識產權嚴格保密,使得基于USB接口的配置電路應用受到很大限制,同時也加大了自行對其進行開發設計的難度。 與傳統的基于PC并口的下載接口電路相比,本設計的基于USB下載接口電路及FPGA實驗開發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試NiosII嵌入式軟核處理器等明顯優勢。從成本來看,本設計的USB配置接口電路及FPGA實驗開發板與其同類產品相比有較強的競爭力。

    標簽: 實驗 評估板

    上傳時間: 2013-06-07

    上傳用戶:2525775

  • 視頻圖像采集和預處理系統的FPGA實現

    本文研究的視頻處理系統是上海市科委技術攻關基金項目“計算機視覺及其芯片化實現”的一部分,主要完成計算機視覺系統的一些基本工作,即視頻圖像的采集、預處理和顯示等。 視頻圖像采集和預處理系統以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件,結合視頻模數轉換芯片和VGA顯示器,完成視頻圖像的實時采集、預處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道,是構成計算機視覺系統必不可少的一部分;圖像預處理則是計算機視覺系統進行高層處理的基礎,優秀的預處理算法能有效改善圖像質量,提高系統分析判斷的準確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預處理系統整體架構的基礎上,圍繞以下四個方面展開了工作: 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設計方案用于實現YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉換; 2.針對采集的視頻圖像,根據VGA顯示的要求,給出了一種實現圖像去隔行的方案; 3.分析了一系列圖像濾波的預處理算法,如均值濾波、中值濾波和自適應濾波等,在比較和總結各算法特點的基礎上,提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法:混合自適應濾波法; 4.根據算法特點設計了多種采用FPGA實現的圖像濾波算法,并對硬件算法進行RTL級的功能仿真和驗證,還給出了各種濾波算法的實驗結果,在此基礎上對各種算法的效果進行直觀的比較。 文中,預處理算法的實現充分利用了FPGA的片內資源,體現了FPGA在圖像處理方面的特點及優勢。同時,視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現,從而簡化了系統整體結構。視頻采集和預處理系統在FPGA上的成功實現為“計算機視覺及其芯片化實現”奠定了必要的基礎、提供了一定理論依據。

    標簽: FPGA 視頻圖像 采集

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:我好難過

  • H264視頻編碼器幀內預測系統設計

    H.264視頻編解碼標準以其高壓縮比、高圖像質量、良好的網絡適應性等優點在數字電視廣播、網絡視頻流媒體傳輸、視頻實時通信等許多方面得到了廣泛應用。提高H.264幀內預測的速度,對于實時性要求較高的場合具有重大的意義。為此,論文在總結國內外相關研究的基礎上,針對H.264幀內預測的軟件實現具有運算量大、實時性差等缺點,提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結構的幀內預測算法的硬件實現。    論文在詳細闡述H.264幀內預測編碼技術的基礎上,分析了17種預測模式算法,通過Matlab仿真建模,直觀地給出了預測模式的預測效果,并在JM12.2官方驗證平臺上測試比較各種預測模式對編碼性能的影響,以此為根據對幀內預測模式進行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內預測系統的設計方案,將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉換模塊轉換成YCbCr圖像,存入片外SDRAM中,控制模塊負責讀寫數掘送入幀內預測模塊進行處理。幀內預測模塊中,采用一種并行結構的可配置處理單元,即先求和再移位最后限幅的電路結構,來計算各預測模式下的預測值,極大地減小了預測電路的復雜度。針對預測模式選擇算法,論文采用多模式并行運算的方法,即多個結構相同的殘差計算模塊,同時計算各種預測模式對應的SATD值,充分發揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法,采用蝶形快速變換、流水線設計提高硬件的工作效率。最后,論文設計了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預測模式。    整個幀內預測系統被劃分成多個功能模塊,采用層次化、模塊化的設計思想,并采用流水線結構和乒乓操作來提高系統的并行性、運行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設計,由Modelsim仿真和集成開發環境ISE9.1綜合。仿真與綜合結果表明,系統時鐘頻率最高達到106.7MHz。該設計在完成功能的基礎上,能夠較好地滿足實時性要求。論文對于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統進行了有益的探索,具有一定的實用價值。

    標簽: H264 視頻編碼器 幀內預測 系統設計

    上傳時間: 2013-07-21

    上傳用戶:ABCD_ABCD

  • \2812硬件設計指南

    \2812硬件設計指南\2812硬件設計指南\2812硬件設計指南

    標簽: 2812 硬件 設計指南

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:rockjablew

  • 基于FPGA的遺傳算法的硬件實現

    遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優化算法,在很多領域有著廣泛的應用。但是,遺傳算法使用計算機軟件實現時,會隨著問題復雜度和求解精度要求的提高,產生很大的計算延時,這種計算的延時限制了遺傳算法在很多實時性要求較高場合的應用。為了提升運行速度,可以使用FPGA作為硬件平臺,設計數字系統完成遺傳算法。和軟件實現相比,硬件實現盡管在實時性和并行性方面具有很大優勢,但同時會導致系統的靈活性不足、通用性不強。本文針對上述矛盾,使用基于功能的模塊化思想,將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊:系統功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題,可以在保持系統功能模塊不變的前提下,選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優化運算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺,使用VerilogHDL語言實現了偽隨機數發生模塊、隨機數接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統控制模塊等系統功能模塊,以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉變異算子模塊等遺傳算法功能模塊,構建了系統功能構架和遺傳算子庫。該設計方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時具有更高的靈活性和通用性,而且維持了系統架構的穩定。本文設計了多峰值、不連續、不可導函數的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進行了測試。根據測試結果,該硬件平臺表現良好,所求取的最優解誤差均在1%以內。相對于軟件實現,該系統在求解一些復雜問題時,速度可以提高2個數量級。最后,本文使用FPGA實現了粗粒度并行遺傳算法模型,并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運行速度在上述基礎上提高了近1倍,取得了顯著的效果。關鍵詞:遺傳算法,硬件實現,并行設計,FPGA,TSP

    標簽: FPGA 算法 硬件實現

    上傳時間: 2013-06-15

    上傳用戶:hakim

  • 自適應環路濾波器的硬件設計

    基于H.264的自適應環路濾波器的硬件設計與FPGA驗證

    標簽: 環路濾波器 硬件設計

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:372825274

  • ChenMobius通信系統的FPGA硬件實現

    自上個世紀九十年代以來,我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的物理學中的逆問題,開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法,其工作在1990年當時就得到了世界著名的《NATURE》雜志的高度評價。 華僑大學蘇武潯教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖,奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數的逆變換運算,得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開;并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族,以用于各展開系數的計算與信息的解調;而后把它們應用到通信系統中,提出了一種新的通信系統,即新型Chen-Mobius通信系統。 本文主要完成了兩個方面的工作,Chen-Mobius多路通信系統的FPGA硬件設計實現和基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信系統的實現。首先,利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder軟件對Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系統進行仿真分析,對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算,并繪出了信噪比-錯誤概率曲線;其次,利用DSPBuilder中的Signalcompiler將Chen-Mobius多路通信系統的主體模塊(函數及積分器的產生等)轉化成HDL硬件語言,后在QuartusⅡ軟件平臺上,結合利用VHDL編程的硬件程序模塊(分頻、延時、控制模塊等)構架完整的Chen-Mobius通信系統,并對此系統設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等;最后,在Altera公司的Stratix 芯片上,實現硬件的編程和下載,從而完成了Chen-Mobius多路通信系統的FPGA硬件實現。 另外,利用Chen-Mobius單路通信系統的調制、解調系統分別對語音信號進行加密與解密,在兩塊DE2的FPGA開發板上成功實現了基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信。完成本設計意義重大,它為今后Chen-Mobius通信系統應用于通信領域的各個方面,邁開堅實的一步。

    標簽: ChenMobius FPGA 通信系統 硬件實現

    上傳時間: 2013-07-24

    上傳用戶:xaijhqx

  • CCD圖像的顏色插值算法研究

    論文研究了基于Bayer格式的CCD原始圖像的顏色插值算法,并將設計的改進算法應用到以FPGA為核心的圖像采集前端。出于對成本和體積的考慮,一般的數字圖像采集系統采用單片CCD或CMOS圖像傳感器,然后在感光表面覆蓋一層顏色濾波陣列(CFA),經過CFA后每個像素點只能獲得物理三基色(紅、綠、藍)其中一種分量,形成馬賽克圖像。為了獲得全彩色圖像,就要利用周圍像素點的值近似地計算出被濾掉的顏色分量,稱這個過程為顏色插值。由于當前對圖像采集系統的實時性要求越來越高,業內已經開始廣泛采用FPGA來進行圖像處理,充分發揮硬件并行運算的速度優勢,以求在處理速度和成像質量兩方面均達到滿意的效果。。主要的工作內容如下:    本文首先介紹了彩色濾波陣列、圖像色彩恢復和插值算法的概念,然后分析和研究了當下常用的顏色插值算法,如雙線性插值算法、加權系數法等等,指出了各個算法的特點和不足;接下來針對硬件系統并行運算的特性和實時性處理的要求,結合其中兩種算法的思路設計了適用于硬件的改進算法,該算法主要引入了方向標志位的概念以及平滑的邊界仲裁法則來檢測邊界,借鑒利用梯度的三角函數關系來判斷邊界方向,通過簡化且適用于硬件的方法計算加權系數,從而選擇合適的方向進行插值。    在介紹了FPGA用于圖像處理的優勢后,針對FPGA的特點采用模塊化結構設計,詳細闡述了本文算法的軟件實現過程及所使用到的關鍵技術;文章設計了一個以FPGA為核心的前端圖像采集平臺,并將改進插值算法應用到整個系統當中。詳細分析了采集前端的硬件需求,討論了核心芯片的選型和硬件平臺設計中的注意事項,完成了印制電路板的制作。    文章通過MATLAB仿真得到了量化的性能評估數據,并選取幾種算法在硬件平臺上運行,得到了實驗圖片。最后結合圖片的視覺效果和仿真數據對幾種不同算法的效果進行了評估和比較,證明改進的算法對圖像質量有所增強,取得了良好的效果。

    標簽: CCD 圖像 插值 算法研究

    上傳時間: 2013-06-11

    上傳用戶:it男一枚

  • 基于FPGA的PCI接口的設計

    PCI(Peripheral Component Interconnect)局部總線是微型計算機中處理器、存儲器與外圍控制部件、擴展卡之間的互連接口,由于其速度快、可靠性高、成本低、兼容性好等特點,在各種計算機總線標準占有重要地位,基于PCI標準的接口設計已經成為相關項目開發中的一個重要的選擇。    目前,現場可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gates)得到了廣泛應用。由于其具有規模大,開發過程投資小,可反復編程,且支持軟硬件協同設計等特點,因此已逐步成為復雜數字硬件電路設計的首選。    PCI接口的開發有多種方法,主要有兩種:一是使用專用接口芯片,二是使用可編程邏輯器件,如FPGA。本論文基于成本和實際需要的考慮,采用第二種方法進行設計。    本論文采用自上而下(Top-To-Down)和模塊化的設計方法,使用FPGA和硬件描述語言(VHDL和Verilog HDL)設計了一個PCI接口核,并通過自行設計的試驗板對其進行驗證。為使設計準確可靠,在具體模塊的設計中廣泛采用流水線技術和狀態機的方法。    論文最終設計完成了一個33M32位的PCI主從接口,并把它作為以NIOSⅡ為核心的SOPC片內外設,與通用計算機成功進行了通訊。    論文對PCI接口進行了功能仿真,仿真結果和PCI協議的要求一致,表明本論文設計正確。把設計下載進FPGA芯片EP2C8Q208C7之后,論文給出了使用SIGNALTAPⅡ觀察到的信號實際波形,波形顯示PCI接口能夠滿足本設計中系統的需要。本文最后還給出試驗板的具體設計步驟及驅動程序的安裝。

    標簽: FPGA PCI 接口的設計

    上傳時間: 2013-07-28

    上傳用戶:372825274

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