卷積碼是廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、無(wú)線通信等多種通信系統(tǒng)的信道編碼方式。Viterbi算法是卷積碼的最大似然譯碼算法，該算法譯碼性能好、速度快，并且硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，是最佳的卷積碼譯碼算法。隨著可編程邏輯技術(shù)的不斷發(fā)展，使用FPGA實(shí)現(xiàn)Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)方法逐漸成為主流。不同通信系統(tǒng)所選用的卷積碼不同，因此設(shè)計(jì)可重配置的Viterbi譯碼器，使其能夠滿足多種通信系統(tǒng)的應(yīng)用需求，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文設(shè)計(jì)了基于FPGA的高速Viterbi譯碼器。在對(duì)Viterbi譯碼算法深入研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了Viterbi譯碼器核心組成模塊的電路實(shí)現(xiàn)算法。本設(shè)計(jì)中分支度量計(jì)算模塊采用只計(jì)算可能的分支度量值的方法，節(jié)省了資源；加比選模塊使用全并行結(jié)構(gòu)保證處理速度；幸存路徑管理模塊使用3指針偶算法的流水線結(jié)構(gòu)，大大提高了譯碼速度。在Xilinx ISE8.2i環(huán)境下，用VHDL硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)(2，1，7)卷積碼的Viterbi譯碼器。在(2，1，7)卷積碼譯碼器基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了Viterbi譯碼器的通用性，使其能夠?qū)Σ煌木矸e碼譯碼。譯碼器根據(jù)不同的工作模式，可以對(duì)(2，1，7)、(2，1，9)、(3，1，7)和(3，1，9)四種廣泛運(yùn)用的卷積碼譯碼，并且可以修改譯碼深度等改變譯碼器性能的參數(shù)。 本文用Simulink搭建編譯碼系統(tǒng)的通信鏈路，生成測(cè)試Viterbi譯碼器所需的軟判決輸入。使用ModelSim SE6.0對(duì)各種模式的譯碼器進(jìn)行全面仿真驗(yàn)證，Xilinx ISE8.2i時(shí)序分析報(bào)告表明譯碼器布局布線后最高譯碼速度可達(dá)200MHz。在FPGA和DSP組成的硬件平臺(tái)上進(jìn)一步測(cè)試譯碼器，譯碼器運(yùn)行穩(wěn)定可靠。最后，使用Simulink產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對(duì)本文設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器的譯碼性能進(jìn)行了分析，仿真結(jié)果表明，在同等條件下，本文設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器與Simulink中的Viterbi譯碼器模塊的譯碼性能相當(dāng)。
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隨著信息時(shí)代的到來(lái)，用戶對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號(hào)經(jīng)信道傳輸后，到達(dá)接收端不可避免地會(huì)受到干擾而出現(xiàn)信號(hào)失真。因此需要采用差錯(cuò)控制技術(shù)來(lái)檢測(cè)和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯(cuò)誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯(cuò)控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，性能強(qiáng)，不但可以糾正隨機(jī)差錯(cuò)，而且對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)能力也很強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以滿足對(duì)數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計(jì)一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識(shí)，重點(diǎn)介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進(jìn)行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進(jìn)行八倍并行擴(kuò)展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計(jì)了一種便于硬件實(shí)現(xiàn)的脈動(dòng)關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實(shí)現(xiàn)。由于進(jìn)行了超前運(yùn)算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時(shí)延時(shí)更小。 本論文設(shè)計(jì)了C++仿真平臺(tái)，并與HDL代碼結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。Verilog HDL代碼經(jīng)過(guò)modelsim仿真驗(yàn)證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進(jìn)行綜合驗(yàn)證以及靜態(tài)時(shí)序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗(yàn)證及測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時(shí)傳輸，達(dá)到性能指標(biāo)要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實(shí)現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
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無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)通過(guò)無(wú)線通信方式，形成的一個(gè)多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的作用是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療護(hù)理、軍事、商業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。 媒體訪問(wèn)控制（Medium Access Control，MAC）協(xié)議處于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層和路由層之間，用于在傳感器節(jié)點(diǎn)間公平有效地共享通信媒介，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響。與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同，提高能量效率和可擴(kuò)展性是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。 本文主要闡述基于FPGA對(duì)IEEE802．15．4 MAC層功能的實(shí)現(xiàn)。首先介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)要求以及已有的MAC層協(xié)議，討論了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層的主要要求和功能。然后詳細(xì)介紹和分析了IEEE802．15．4的MAC協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)NS2平臺(tái)對(duì)MAC層協(xié)議進(jìn)行了仿真，研究不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下信道訪問(wèn)機(jī)制的各個(gè)參數(shù)對(duì)吞吐量，丟包率，傳輸延時(shí)的影響，分析了隱蔽站問(wèn)題、確認(rèn)幀機(jī)制。 本文對(duì)MAC層中的主要功能，諸如數(shù)據(jù)收發(fā)、幀處理、信道接入方式以及幀檢驗(yàn)等提出了基于FPGA的硬件解決方法。設(shè)計(jì)選用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL，在QuartusⅡ中完成模塊的綜合和布局布線，在QuartusⅡ和Modelsim中進(jìn)行時(shí)序仿真驗(yàn)證，最終下載到自主設(shè)計(jì)Altera公司的Cyclone開(kāi)發(fā)板中。 對(duì)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證采取的是由里及外的方式，先對(duì)系統(tǒng)主模塊的功能進(jìn)行驗(yàn)證，然后下載到與CC2430開(kāi)發(fā)板相連接的FPGA中對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。驗(yàn)證流程是功能仿真、時(shí)序仿真和板級(jí)調(diào)試，最終通過(guò)測(cè)試，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的功能。測(cè)試結(jié)果表明，該模塊能滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低速率應(yīng)用環(huán)境的需要，具有優(yōu)良的擴(kuò)展性能，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA MAC 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)的日益發(fā)展，測(cè)量?jī)x器和計(jì)算機(jī)的關(guān)系日益密切。計(jì)算機(jī)的很多成果很快就應(yīng)用到測(cè)量和儀器領(lǐng)域，與計(jì)算機(jī)相結(jié)合已經(jīng)成為測(cè)量?jī)x器和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。高度集成的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）是超大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，由于FPGA器件具備集成度高、體積小、可以利用基于計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用編寫(xiě)軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)專門(mén)硬件的功能等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性。 本文研究基于網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。論文完成了以FPGA結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)硬件平臺(tái)，uClinux為核心的系統(tǒng)的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，進(jìn)行信號(hào)的采集和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的功能。 論文從軟硬件兩方面入手，闡述了基于FPGA器件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以及基于uClinux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 硬件方面，F(xiàn)PGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片，用verilog HDL硬件描述語(yǔ)言在Xilinx公司提供的ISE輔助設(shè)計(jì)軟件中實(shí)現(xiàn)FPGA編程。將微處理器MicroBlaze、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器等數(shù)字邏輯電路通過(guò)CoreConnect技術(shù)用OPB總線集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)（SOPC）。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級(jí)，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。 軟件方面，為了更好更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，移植了uClinux到MicroBlaze軟處理器上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)上的ADC設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序。并通過(guò)修訂內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了利用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)采集程序獲得的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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近年來(lái)，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備主要是機(jī)械硬盤(pán)，機(jī)械硬盤(pán)采用機(jī)械馬達(dá)和磁片作為載體，存在抗震性能低、高功耗和速度提升難度大等缺點(diǎn)。固態(tài)硬盤(pán)是以半導(dǎo)體作為存儲(chǔ)介質(zhì)及控制載體，無(wú)機(jī)械裝置，具有抗震、寬溫、無(wú)噪、可靠和節(jié)能等特點(diǎn)，是目前存儲(chǔ)領(lǐng)域所存在問(wèn)題的解決方案之一。本文針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于FPGA的固態(tài)硬盤(pán)控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲(chǔ)。 文章首先介紹硬盤(pán)技術(shù)的發(fā)展，分析固態(tài)硬盤(pán)的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡述課題研究意義，并概述了本文研究的主要內(nèi)容及所做的工作。然后從分析固態(tài)硬盤(pán)控制器的關(guān)鍵技術(shù)入手，研究了SATA接口協(xié)議和NANDFLASH芯片特性。整體設(shè)計(jì)采用SOPC架構(gòu)，所有功能由單片F(xiàn)PGA完成。移植MicroBlaze嵌入式處理器軟核作為主控制器，利用Verilog HDL語(yǔ)言描述IP核形式設(shè)計(jì)SATA控制器核和NAND FLASH控制器核。SATA控制器核作為高速串行傳輸接口，實(shí)現(xiàn)SATA1.0協(xié)議，根據(jù)協(xié)議劃分四層模型，通過(guò)狀態(tài)機(jī)和邏輯電路實(shí)現(xiàn)協(xié)議功能。NAND FLASH控制器核管理NANDFLASH芯片陣列，將NAND FLASH接口轉(zhuǎn)換成通用的SRAM接口，提高訪問(wèn)效率。控制器完成NAND FLASH存儲(chǔ)管理和糾錯(cuò)算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。最后完成固態(tài)硬盤(pán)控制器的模塊測(cè)試和整體測(cè)試，介紹了測(cè)試方法、測(cè)試工具和測(cè)試流程，給出測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析，得出了驗(yàn)證結(jié)論。 本文設(shè)計(jì)的固態(tài)硬盤(pán)控制器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，易于升級(jí)和二次開(kāi)發(fā)，是實(shí)現(xiàn)固態(tài)硬盤(pán)和固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
標(biāo)簽： FPGA 固態(tài)硬盤(pán) 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-28
上傳用戶：sssnaxie
移動(dòng)無(wú)線信道特性對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)性能具有重要影響，移動(dòng)信道建模和仿真對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的研發(fā)具有重要意義。因此，對(duì)移動(dòng)信道建模與仿真進(jìn)行研究，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本文從無(wú)線電波的傳播特點(diǎn)出發(fā)，分析了無(wú)線電波的傳播模型和描述信道特性的主要參數(shù)，重點(diǎn)分析了移動(dòng)小尺度衰落模型；結(jié)合無(wú)線電波傳輸環(huán)境的特點(diǎn)，研究了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于FPGA的移動(dòng)無(wú)線信道仿真器，同時(shí)給予了軟硬件驗(yàn)證。 本文從衰落的數(shù)學(xué)模型角度研究了信道傳輸特性，以及各項(xiàng)參數(shù)對(duì)信道特性的影響。主要做了以下幾個(gè)方面的工作： 1.簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線電通信的發(fā)展史及信道建模與仿真的意義；論述了信道對(duì)無(wú)線信號(hào)主要的三類影響：自由空間的路徑損失、陰影衰落、多徑衰落；分析了無(wú)線通信傳播環(huán)境，移動(dòng)無(wú)線通信信道仿真的基本模型，同時(shí)介紹了用正弦波疊加法和成型濾波器法建立信道確定型仿真模型的具體實(shí)現(xiàn)方法。 2.對(duì)移動(dòng)無(wú)線信道特性進(jìn)行了Matlab仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)影響信道特性的主要參數(shù)設(shè)置進(jìn)行了分析仿真。 3.設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的移動(dòng)無(wú)線信道仿真器，并對(duì)實(shí)現(xiàn)該仿真器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分析。該信道仿真器能夠?qū)崟r(shí)模擬窄帶信號(hào)條件下無(wú)線信道的主要特點(diǎn)，如多徑時(shí)延、多普勒頻移、瑞利衰落等，其主要的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該模擬器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)可調(diào)，易于擴(kuò)展，通用性強(qiáng)，可以部分或全部集成到處于研制階段的接收機(jī)中，以便于性能測(cè)試，也可應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。
標(biāo)簽： FPGA 移動(dòng) 無(wú)線信道
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：suxuan110425
工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用常規(guī)的PID控制器難以達(dá)到理想的控制效果。作為的重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力，已成為非線性系統(tǒng)建模、辨識(shí)和控制中常用的理論和方法。其中，神經(jīng)元具有很強(qiáng)的信息綜合、學(xué)習(xí)記憶、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，可以處理那些難以用模型和規(guī)則描述的過(guò)程，將神經(jīng)元與PID結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)際的控制中，可以在線調(diào)整PID的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力、自適應(yīng)能力和較好的魯棒性。 目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，這三方面是相互依賴和相互促進(jìn)的關(guān)系。本文主要側(cè)重的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究方面，創(chuàng)新性地利用FPGA嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元PID智能控制器的研究與設(shè)計(jì)，并將其封裝成為一個(gè)專用的IP核供其他的控制系統(tǒng)使用。 首先，對(duì)單神經(jīng)元PID智能控制器的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)算法進(jìn)行了深入的研究與分析；其次，利用MATLAB設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID智能控制器，針對(duì)特定的被控對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲得比較理想的系統(tǒng)輸出；然后，研究基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制算法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)控制器進(jìn)行VHDL語(yǔ)言分層設(shè)計(jì)，使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制器比MATLAB設(shè)計(jì)的單神經(jīng)元PID智能控制器性能優(yōu)良。 本文的設(shè)計(jì)模塊主要包括權(quán)值修改模塊、誤差計(jì)算模塊、權(quán)值產(chǎn)生模塊和輸出模塊。在各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)中進(jìn)行了優(yōu)化處理，使本文的設(shè)計(jì)不僅利用的硬件資源少，而且也有很快的運(yùn)行速度，同時(shí)也改善了傳統(tǒng)控制器的控制性能。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著數(shù)碼技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，其實(shí)時(shí)處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)的特點(diǎn)使其非常適用于進(jìn)行一些基于像素級(jí)的圖像處理。 傳統(tǒng)的圖像顯示系統(tǒng)必須連接到PC才能觀察圖像視頻，存在著高速實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性問(wèn)題。本設(shè)計(jì)脫離高清晰工業(yè)相機(jī)必須與PC連接才可以觀看到高清晰圖像的束縛，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化。針對(duì)130萬(wàn)像素彩色1/2英寸鎂光CMOS圖像傳感器，提出用硬件實(shí)現(xiàn)Bayer格式到RGB格式轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方案，完成由黑白圖像到高清彩色圖像的轉(zhuǎn)換，用SDRAM作緩存，輸出標(biāo)準(zhǔn)VGA信號(hào)，可直接連接VGA顯示器、投影儀等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻圖像觀看，與模擬相機(jī)740X576分辨率(480線)圖像相比，設(shè)計(jì)圖像畫(huà)質(zhì)相當(dāng)于1280X1024分辨率(750線)，最高幀率25fps，整個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)用FPGA作為主控制器，用少量的緩存代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大容量存儲(chǔ)，加快了運(yùn)算速率，減小了電路規(guī)模，滿足圖像實(shí)時(shí)處理的要求，使展現(xiàn)出來(lái)的視頻圖像得到質(zhì)的飛躍。可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域。 論文研究的重點(diǎn)是采用altera公司EP2C芯片前端驅(qū)動(dòng)CMOS圖像傳感器，實(shí)時(shí)采集Bayer圖像象素，分析研究CFA圖像插值算法，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的實(shí)時(shí)線性插值算法，能夠?qū)斎胧敲肯袼?bit、分辨率為1280×1204的Bayer模式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)重構(gòu)，輸出彩色RGB圖像。由端口FIFO作為數(shù)據(jù)緩沖，存儲(chǔ)一幀圖像到高速SDRAM，構(gòu)建VGA顯示控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入是每像素24bit(RGB101010)、分辨率為640×480、幀頻25HZ彩色圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。 整個(gè)模塊結(jié)構(gòu)包括電源模塊單元等、CMOS成像單元、FPGA數(shù)據(jù)處理單元、SDRAM控制單元、VGA顯示接口單元。 最后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)達(dá)到了實(shí)時(shí)性，能正確和可靠的工作。整個(gè)設(shè)計(jì)模塊能夠滿足高幀率和高清晰的實(shí)時(shí)圖像處理，占用系統(tǒng)資源很少，用較少的時(shí)間完成了圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，提高了效率。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)圖像采集 與處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-08
上傳用戶：zhengjian
數(shù)據(jù)采集是信號(hào)與信息系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，也是數(shù)字信號(hào)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本論文主要介紹一種基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提出一種由高速A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA和PCI總線接口組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案及其的硬件電路實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)利用AD器件對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、差分轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用FPGA設(shè)計(jì)內(nèi)部模塊和時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行電路控制及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)傳遞等功能，最后通過(guò)PCI邏輯接口把暫存在FPGA的數(shù)據(jù)傳送到PC主機(jī)。FPGA作為采集系統(tǒng)的核心部件，完成了內(nèi)部數(shù)字電路設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有很高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 本論文從研究數(shù)據(jù)采集的理論出發(fā)，重點(diǎn)研究了A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、FPGA芯片設(shè)計(jì)及PCI總結(jié)接口設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)的各級(jí)電路硬件設(shè)計(jì)，并通過(guò)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：小楊高1
現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無(wú)法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門(mén)陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無(wú)乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無(wú)乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：zgu489
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