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H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會的視頻專家組和國際標準化組織的運動圖像專家組組成的聯(lián)合視頻小組制定的下一代視頻壓縮標準。新標準采用了一些先進算法，因此具有優(yōu)異的壓縮性能和極好的網(wǎng)絡親和性，滿足低碼率情況下的高質量視頻的傳輸。 H.264/AVC采用的先進算法包括多模式幀間預測、1/4像素精度預測、整數(shù)變換量化、去方塊濾波和熵編碼。本論文著重對整數(shù)變換與量化、去方塊濾波做了研究。整數(shù)變換是一種只有加法和移位的運算，量化可以通過查表和乘法操作就可以完成，避免了反變換的時候失配問題，沒有精度損失；去方塊濾波是一種用來去除低碼率情況下的每個宏塊的塊效應，提高了解碼圖像的外觀。 本文主要從算法研究和硬件實現(xiàn)兩方面著手，在算法研究方面設計了一個可視化測試軟件，在硬件實現(xiàn)方面主要對整數(shù)變換、量化和去方塊濾波做了研究和實現(xiàn)。視頻壓縮技術的關鍵在于視頻壓縮算法及其芯片的實現(xiàn)，F(xiàn)PGA可重復使用，設計修改靈活，片內資源豐富，具備DSP模塊等優(yōu)勢。在本論文的目標實現(xiàn)部分模塊FPGA的硬件設計，用Verilog完成了關鍵部分的設計。首先簡要介紹了視頻壓縮基本原理，常用視頻壓縮標準及其特性以及國內外的研究動態(tài)，并對H.264標準基本檔次所涉及的核心技術進行了詳細介紹，兩種分層結構分別討論。其次在掌握了H.264.算法及編解碼流程的基礎上，設計了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺。然后詳細介紹了整數(shù)變換、量化、反變換和反量化核心模塊的設計和實現(xiàn)，并在Altera的軟件和開發(fā)板上進行了仿真驗證；對去方塊濾波算法做了軟件研究測試，并給出了一種改進的硬件整體結構設計。最后，對全文工作進行了總結和對未來研究工作做了展望。我在課題中所做的主要工作有： 1.查閱相關文獻，熟悉H.264.標準及整數(shù)變換、量化和去方塊濾波等算法。 2.用VC++完成了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺設計。 3.用Verilog完成了整數(shù)變換量化、反變換反量化模塊FPGA設計與驗證。 4.去方塊濾波器的算法研究、仿真和硬件整體結構設計。
標簽： FPGA 264 變換
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：lanjisu111
隨著科學技術的發(fā)展，指紋識別技術被廣泛應用到各種不同的領域。對于一般的指紋識別系統(tǒng)，其設計要求具有很高的實時性和易用性，因此識別算法應該具有較低的復雜度，較快的運算速度，從而滿足實時性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識別算法采用不同的實現(xiàn)平臺，使得指紋識別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實時性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera．公司開發(fā)的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入到FPGA內部，與用戶自定義邏輯組建成一個基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應用情況的基礎上，以網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、指紋識別技術和嵌入式系統(tǒng)技術為理論基礎，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構方案。對指紋識別技術中各個環(huán)節(jié)的算法和原理進行了深入研究，合理的改進了部分指紋識別算法；同時為了提高系統(tǒng)的實時性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、特征提取和特征匹配算法原理進行闡述，同時改進了指紋圖像的細化算法，提高了算法的性能，并設計了一套實用的指紋特征數(shù)據(jù)結構； 2、針對指紋圖像預處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向濾波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實現(xiàn)。實驗結果表明，在保證系統(tǒng)誤識率較低、可靠性高的基礎上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識別方法，提出采用多枚指紋唯一標識身份，大大降低了識別系統(tǒng)的誤識率； 4、改進了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準點的方法，同時結合可變界限盒思想進行指紋特征匹配。 5、結合COM+技術、數(shù)據(jù)庫技術和網(wǎng)絡技術，開發(fā)了后臺指紋特征匹配服務系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式指紋識別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫的實時信息交換。 實驗結果表明，本文所提出的系統(tǒng)構架方案有效可行，基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、擴展性等方面具有獨特的優(yōu)勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標簽： FPGA 嵌入式 指紋識別
上傳時間： 2013-08-04
上傳用戶：laozhanshi111
隨著移動終端、多媒體、通信、圖像掃描技術的發(fā)展，圖像應用日益廣泛，壓縮編碼技術對圖像處理中大量數(shù)據(jù)的存儲和傳輸至關重要。同時， FPGA單片規(guī)模的不斷擴大，在FPGA芯片內實現(xiàn)復雜的數(shù)字信號處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實，因此采用FPGA實現(xiàn)圖像壓縮已成為一種必然趨勢。JPEG靜態(tài)圖像壓縮標準應用非常廣泛，是圖像壓縮中主要的標準之一。研究JPEG圖像壓縮在FPGA上的實現(xiàn)，具有廣闊的應用背景。 論文從實際工程應用出發(fā)，通過設計圖像壓縮的IP核，完成JPEG壓縮算法在FPGA上的實現(xiàn)。首先闡述JPEG基本模式的壓縮編碼的標準，然后在設計規(guī)劃過程中，采用SOC的設計思想，給出整個系統(tǒng)的內部結構、層次劃分，對各個模塊的HDL實現(xiàn)進行詳細的描述，最后完成整體驗證。方案采用了IP核復用的設計技術，基于Xilinx公司本身的IP核，進行了再次開發(fā)。在研究JPEG標準的核心算法DCT的基礎上，加以改進，設計了適合器件結構的基于DA算法的DCT變換的IP核。通過結構和算法的優(yōu)化，提高了速度，減少占用過多的片內資源。 設計基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平臺,在ISE7.1中編譯綜合，最后通過Modelsim仿真驗證。分辨率為352×288大小的源圖像，在不同的壓縮等級設置下，均測試通過。仿真驗證的結果表明：基于FPGA的JPEG壓縮編碼占用較少的硬件資源，可在較高的工作頻率下運行，設計在速度和資源利用率方面達到了較優(yōu)的狀態(tài)，能夠滿足一般圖像壓縮的要求。 整個設計可以作為單獨的JPEG編碼芯片也可以作為IP核添加到其他系統(tǒng)中去，具有一定的使用價值。
標簽： FPGA JPEG 壓縮編碼
上傳用戶：nairui21
隨著信息技術和計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關鍵的技術科學。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫(yī)學、軍事、信息安全等領域得到廣泛的應用。圖像處理特別是高分辨率圖像實時處理的實現(xiàn)技術對相關領域的發(fā)展具有深遠意義。另外，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結合，大大變革了電子系統(tǒng)的設計方法，加速了系統(tǒng)的設計進程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個方面的內容： (1)結合某工程的具體需求，設計了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語言實現(xiàn)了JPEG-LS標準中的基本算法，為課題組成員進行算法改進提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設計并實現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問片外存儲器。 (4)構建了圖像壓縮系統(tǒng)的測試平臺，對實現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進行了軟件仿真測試和硬件測試，驗證了其功能的正確性。
標簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳用戶：a3318966
本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉換器部分、通訊部分的電路設計。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內用VHDL語言實現(xiàn)。通過上述設計實現(xiàn)了“準單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設計的數(shù)據(jù)采集器可以和結構類似的上位機通訊，本課題完成了在上位機中用VHDL語言實現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個FPGA內部，形成一個可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關量驅動芯片。FPGA內部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺數(shù)據(jù)采集器與服務器構成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實時采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個通用的片上系統(tǒng)設計可以解決各類系統(tǒng)的應用問題，達到“設計復用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設計的更加突出的優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)設計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。
標簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
上傳用戶：a155166
本文首先研究了常規(guī)的數(shù)據(jù)采集的方法，針對由單片機構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力弱的問題提出了基于現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)為邏輯控制芯片對三片A/D芯片進行控制的遠程多路數(shù)據(jù)采集的解決方案。 本文利用VisualBasic編寫串口通信程序，通過串行端口向FPGA數(shù)據(jù)采集板發(fā)送數(shù)據(jù)采集的參數(shù)指令,FPGA數(shù)據(jù)采集板接受指令后進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，并通過串行通信將數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機，在通信過程中完全遵守RS-232協(xié)議，具有較強的通用性和推廣價值。然后本文重點介紹了該采集系統(tǒng)的硬件設計原理和軟件設計框架，實現(xiàn)實時嵌入式微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件和硬件設計方法，將部分軟件的功能改由硬件實現(xiàn)，從邏輯上大大簡化了嵌入式軟件的設計。
標簽： FPGA WEB 遠程 多路數(shù)據(jù)采集
上傳用戶：yaohe123
上傳時間： 2013-05-30
上傳用戶：1193169035
頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)是一種測試電路頻率特性的儀器，它廣泛應用于無線電、電視、雷達及通信等領域，為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統(tǒng)的掃頻儀由多個模塊構成，電路復雜，體積龐大，而且在高頻測量中，大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此，本文提出了集成化設計的方法，針對可編程邏輯器件的特點，對硬件實現(xiàn)方法進行了探索。 本文對三大關鍵技術進行了深入研究： 第一，由掃頻信號發(fā)生器的設計出發(fā)，對直接數(shù)字頻率合成技術(DDS)進行了系統(tǒng)的理論研究，并改進了ROM壓縮方法，在提高壓縮比的同時，改進了DDS系統(tǒng)的雜散度，并且利用該方法實現(xiàn)了幅度和相位可調制的DDS系統(tǒng)-掃頻信號發(fā)生器。 第二，為了提高系統(tǒng)時鐘的工作頻率，對流水線算法進行了深入的研究，并針對累加器的特點，進行了一系列的改進，使系統(tǒng)能在100MHz的頻率下正常工作。 第三，從系統(tǒng)頻率特性測試的理論出發(fā)，研究如何在FPGA中提高多位數(shù)學運算的速度，從而提出了一種實現(xiàn)多位BCD碼除法運算的方法—高速串行BCD碼除法；隨后，又將流水線技術應用于該算法，對該方法進行改進，完成了基于流水線技術的BCD碼除法運算的設計，并用此方法實現(xiàn)了頻率特性的測試。 在研究以上理論方法的基礎上，以大規(guī)模可編程邏輯器件EP1K100QC208和微處理器89C52為實現(xiàn)載體，提出了基于單片機和FPGA體系結構的集成化設計方案；以VerilogHDL為設計語言，實現(xiàn)了頻率特性測試儀主要部分的設計。該頻率特性測試儀完成掃頻信號的輸出和頻率特性的測試兩大主要任務，而掃頻信號源和頻率特性測試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中，充分體現(xiàn)了可編程邏輯器件的優(yōu)勢。 本文首先對相關的概念理論進行了介紹，包括DDS原理、流水線技術等，進而提出了系統(tǒng)的總體設計方案，包括設計工具、語言和實現(xiàn)載體的選擇，而后，簡要介紹了微處理器電路和外圍電路，最后，較為詳細地闡述了兩個主要模塊的設計，并給出了實現(xiàn)方式。
標簽： FPGA 頻率特性 測試 儀的研制
上傳時間： 2013-06-08
上傳用戶：xiangwuy
隨著圖像處理和模式識別技術的進步，基于生物特征的識別技術成為蓬勃發(fā)展的高技術之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計和預測，該領域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術由于其獨特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內部，與用戶自定義邏輯結合構成一個基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環(huán)節(jié)的算法進行了較為深入的研究，結合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統(tǒng)硬件設計方案。 論文的內容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結構；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結果表明本文所提出的系統(tǒng)設計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設計繼續(xù)改進的思路和下一步研究的內容。
標簽： FPGA 指紋識別 法的研究 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-07
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顯示技術被定義為新世紀世界朝陽產(chǎn)業(yè)之一。幾十年來，LED顯示技術成為一項使用最廣泛和最普及的技術，由于其極高的性價比、高亮度、主動發(fā)光等特性，使得LED構成的大屏幕已經(jīng)被廣泛的應用于車站、碼頭、廣場等各種場合以及各企事業(yè)單位，成為各單位、部門很好的信息發(fā)布與交流工具。傳統(tǒng)的顯示技術以簡單的8位或者16位單片微控制器為核心，其運算速度、內存容量、存儲空間和通訊方式等方面存在著很大的局限性，很難實現(xiàn)高難度圖文動態(tài)特技顯示和高灰度級顯示，并且無法滿足信息容量大和處理速度很高的場所。 本文在分析LED顯示控制原理、灰度級實現(xiàn)以及彩色顯示實現(xiàn)原理的基礎上，制定了ARM+FPGA的LED點陣顯示控制方案，采用三星公司S3C2410芯片上的LCD顯示接口，設計了顯示數(shù)據(jù)重組、非線性占空比γ反校正等邏輯，結合FPGA技術實現(xiàn)了高性能的LED點陣顯示控制；同時研究了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在實驗基礎上詳細論述基于Linux操作系統(tǒng)的幀緩存設備模塊加載模式下的控制技術，并開發(fā)基于ARM平臺的LED顯示屏播放以及管理應用程序。 本文的創(chuàng)新之處在于提出并系統(tǒng)研究了改善LED顯示效果的數(shù)據(jù)重組技術以及非線性占空比下的γ反校正技術，并通過軟硬件調試系統(tǒng)達到預期顯示效果。
標簽： ARM LED 顯示控制 技術研究
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