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基于FPGA的超聲波避障系統(tǒng)設(shè)計

  • 基于FPGA的全數字擴頻收發機

    軟件無線電(SDR)

    標簽: FPGA 全數字 擴頻 收發機

    上傳時間: 2013-06-13

    上傳用戶:linlin

  • 基于FPGA的數據采集與處理技術的研究

    目前,數字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領域,信號處理算法理論己趨于成熟,但其具體硬件實現方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應用的超大規模、超高速的可編程邏輯器件,由于其具有高集成度、高速、可編程等優點,大大推動了數字系統設計的單片化、自動化,縮短了單片數字系統的設計周期、提高了設計的靈活性和可靠性,在超高速信號處理和實時測控方面有非常廣泛的應用。本文對FPGA的數據采集與處理技術進行研究,基于FPGA在數據采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統發展的新熱點,把FPGA作為整個數據采集與處理系統的控制核心。主要研究內容如下: FPGA的單片系統研究。針對數據采集與處理,對FPGA進行選型,設計了基于FPGA的單片系統的結構。把整個控制系統分為三個部分:多通道采樣控制模塊,數據處理模塊,存儲控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設計。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進行周期采樣,分別設計了通道選擇控制模塊和A/D轉換控制模塊,并進行了仿真,完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數據處理模塊的設計。FFT算法在數字信號處理中占有重要的地位,因此本文研究了FFT的硬件實現結構,提出了用FPGA實現FFT的一種設計思想,給出了總體實現框圖。分別設計了旋轉因子復數乘法器,碟形運算單元,存儲器,控制器,并分別進行了仿真。重點設計實現了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設計實現了蝶形處理單元中的旋轉因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運算速度,降低了運算復雜度。理論分析和仿真結果表明,狀態機控制器成功地對各個模塊進行了有序、協調的控制。 存儲控制模塊的設計。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數據進行存儲,設計了FPGA與閃存的硬件連接,設計了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實現進行了研究,結合單片系統的特點,把整個系統分為多通道采樣控制模塊,數據處理模塊,存儲控制模塊進行設計和仿真。設計采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結果表明,此FPGA單片系統可完成對實時信號的高速采集與處理。

    標簽: FPGA 數據采集 處理技術

    上傳時間: 2013-07-06

    上傳用戶:eclipse

  • 基于FPGA的數字視頻光纖傳輸系統

    隨著計算機技術和通信技術的迅速發展,數字視頻在信息社會中發揮著越來越重要的作用,視頻傳輸系統已經被廣泛應用于交通管理、工業監控、廣播電視、銀行、商場等多個領域。同時,FPGA單片規模的不斷擴大,在FPGA芯片內部實現復雜的數字信號處理系統也成為現實,因此采用FPGA實現視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術和光纖傳輸技術相結合,設計了一種基于無損壓縮算法的多路數字視頻光纖傳輸系統,系統利用時分復用和無損壓縮技術,采用串行數字視頻傳輸的方式,可在一根光纖中同時傳輸8路以上視頻信號。系統在總體設計時,確定了基于FPGA的設計方案,采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實現A/D轉換和D/A轉換,在FPGA里實現系統的時分復用/解復用、視頻數據壓縮/解壓縮和線路碼編解碼,利用光收發一體模塊實現電光轉換和光電轉換。視頻壓縮采用LZW無損壓縮算法,用Verilog語言設計了壓縮模塊和解壓縮模塊,利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數據,光纖線路碼采用CIMT碼,設計了編解碼模塊,解碼過程中,利用數字鎖相環來實現發射與接收的幀同步,在ISE8.2和Modelsim仿真環境下對FPGA模塊進行了功能仿真和時序仿真,并在Spartan-3E開發板和視頻擴展板上完成了系統的硬件調試與驗證工作,實驗證明,系統工作穩定,圖像清晰,實時傳輸效果好,可用于交通、安防、工業監控等多個領域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實現,利用FPGA的并行處理優勢,大大提高了系統的處理速度,使系統具有集成度高、靈活性強、調試方便、抗干擾能力強、易于升級等特點。

    標簽: FPGA 數字視頻 光纖傳輸系統

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:gzming

  • 基于FPGA的圖像處理加速研究

    隨著微電子技術的高速發展,實時圖像處理在多媒體、圖像通信等領域有著越來越廣泛的應用。FPGA就是硬件處理實時圖像數據的理想選擇,基于FPGA的圖像處理專用系統的研究將成為信息產業的新熱點。 本文詳細介紹了一種實時監控圖像處理系統的設計方案,實現了具有前端視頻采集系統、圖像預處理功能系統、圖像顯示系統。該系統采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器,由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、視頻解碼模塊、I

    標簽: FPGA 圖像處理

    上傳時間: 2013-06-20

    上傳用戶:wc412467303

  • 基于FPGA的圖像處理系統

    圖像處理技術是信息科學中近幾十年來發展最為迅速的學科之一。目前,數字圖像處理技術被廣泛應用于航空航體、通信、醫學及工業生產領域中。圖像處理系統的硬件實現一般來講有三種方式:專用的圖像處理器件主要有專用集成芯片(Application SpecificIntegrated Circuit)、數字信號處理器(Digital Signal Process)和現場可編程門陣列(FieldProgrammable GateArray)以及相關電路組成。它們可以實時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中,低層的圖像預處理的數據量很大,要求處理速度快,但運算結果相對比較簡單。相對于其他兩種系統,基于FPGA的圖像處理系統非常合適用于圖像的預處理。 本文設計了一種基于FPGA的圖像處理系統。它的主要功能有:對攝像頭送來的視頻數據進行采集,并把它數字化;實現中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像增強算法;將數字視頻信號轉換為模擬信號。 圖像處理系統由主處理器單元、圖像編碼單元和圖像解碼單元三部分組成。FPGA作為整個系統的核心器件,不僅要模擬出12C總線協議,完成視頻解碼芯片和編碼芯片的初始化;還要對視頻流同步信號提取,實現圖像采集控制,并將圖像信號存儲在SRAM中;圖像增強算法也是在FPGA中實現。采用PHILIPS公司的專用視頻解碼芯片SAA7111A將模擬視頻轉化數字視頻;視頻編碼芯片SAA7121完成數字視頻到模擬視頻的轉化。

    標簽: FPGA 圖像處理系統

    上傳時間: 2013-07-19

    上傳用戶:標點符號

  • 基于FPGA的旋轉變壓器解碼算法

    由于旋轉變壓器的高精度高可靠性等特點,廣泛的應用于如航空、航天、船舶、兵器、雷達、通訊等領域。旋轉變壓器輸出模擬量交流信號,經過數字處理轉換為數字角度信號才能進入計算機或其他控制系統,而這種數字處理比較復雜,采用專用的旋轉變壓器解碼芯片想達到理想的精度通常需要較高的成本,限制了它在其他領域的應用。傳統的角測量系統面臨的問題有:體積、重量、功耗偏大,調試、誤差補償試驗復雜,費用較高。 現場可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應用和發展,也使電子設計的規模和集成度不斷提高。同時也帶來了電子系統設計方法和設計思想的不斷推陳出新。 本文的目的是研究利用FPGA實現旋轉變壓器的硬件解碼算法,設計基于FPGA的旋轉變壓器解碼系統。 在本文所設計的系統中,通過FPGA芯片產生旋轉變壓器的激勵信號,再控制A/D轉換器對旋轉變壓器的模擬信號的數據進行采樣和轉換,并對轉換完的數據進行濾波處理,使用基于CORDIC算法流水線結構設計的反正切函數模塊解算出偏轉角θ,最后通過串行口將解算的偏差角數據輸出。本文還分析了該系統誤差產生的原因和提高系統精度的方法。 實驗結果表明,本文所設計的旋轉變壓器解碼器的硬件組成和軟件實現基本能夠較精確的完成上述的信號轉換和數據運算。

    標簽: FPGA 旋轉變壓器 解碼 算法

    上傳時間: 2013-05-23

    上傳用戶:gdgzhym

  • 基于FPGA的運動目標檢測系統

    視頻序列中運動目標的檢測是計算機視覺和圖像編碼研究領域的一個重要課題,在機器人導航、智能監視系統、交通監測、醫學圖像處理以及視頻圖像壓縮和傳輸等領域都有廣泛的應用。FPGA作為當今主流的大規模可編程專用集成電路,可以滿足高速圖像處理的需要。使用FPGA可以充分利用硬件上的并行性,從本質上改善圖像處理的速度,使對大數據量的圖像處理達到實時性。本文提出基于FPGA的運動目標檢測系統,對以后算法的改進,輸入輸出圖像大小的變化,圖像采集和顯示設備更換等都具有靈活性。 本文對目前運動目標檢測的主要算法研究分析,根據背景減法的適用環境和特點提出改進的W4運動檢測算法。該算法具備背景減法的優點,并且克服了W4運動檢測算法在環境變化較快或環境變化較頻繁條件下對運動目標進行檢測的局限性。 本文首先在MATLAB中對改進的W4運動檢測算法進行仿真,然后將算法移植到FPGA中實現。設計圖像采集、圖像檢測和VGA顯示等模塊,完善運動目標檢測系統。根據算法和運動目標檢測系統的特點提出一種基于改進的W4算法的快速檢測方法,該方法以塊為單位進行運動目標檢測,可以有效地提高圖像處理的速度,使系統滿足實時性要求。

    標簽: FPGA 運動目標 檢測系統

    上傳時間: 2013-07-20

    上傳用戶:sn2080395

  • 基于FPGA的軟件無線電通信平臺

    軟件無線電技術作為一種新的通信技術,其基本思想是構造一個通用硬件平臺,使寬帶A/D,D/A盡量靠近天線,在數字域完成信號處理,通過選用不同軟件模塊即可實現不同的通信功能,這樣大大縮短了電臺的研發周期。該技術在通信(尤其是在移動通信)領域有著迫切的需求和廣闊的應用前景。 本文闡述了軟件無線電的基礎理論,對信號采樣理論、多速率信號處理技術、高效數字濾波器、數字正交變換理論進行了分析和研究。從目前器件發展水平和實驗研究條件出發,設計了一個基于FPGA的軟件無線電通信平臺。設計采用了中頻數字化處理的硬件平臺結構,選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號處理和總體控制配置的核心,并結合專用通信芯片,數字上變頻器AD9856和數字下變頻器AD6654來實現該平臺。采用VHDL和Verilog HDL語言對時分復用模塊、信道編解碼模塊、調制解調模塊等進行了模塊化設計,并對電路板設計過程中系統的配置和控制、無源濾波器設計、阻抗匹配電路設計等問題進行了詳細的討論,最后對印制電路板進行測試和調試,獲得了預期的效果。 本文給出的設計方案,大大簡化了數字通信系統的硬件設備,具有較強的通用性和靈活性,通過修改系統參數和配置程序,即可適應不同的通信模式和信道狀況,充分體現了軟件無線電的優勢。該平臺不僅僅能應用在通信設備上,在許多系統驗證平臺、測試設備中均可應用,頗具實用價值。

    標簽: FPGA 軟件無線電 通信平臺

    上傳時間: 2013-07-21

    上傳用戶:淺言微笑

  • 基于FPGA的實時圖像融合處理系統

    隨著多媒體技術發展,數字圖像處理已經成為眾多應用系統的核心和基礎。圖像處理作為一種重要的現代技術,已經廣泛應用于軍事指揮、大視場展覽、跟蹤雷達、電視會議、導航等眾多領域。因而,實現高分辨率高幀率圖像實時處理的技術不僅具有廣泛的應用前景,而且對相關領域的發展也具有深遠意義。 大視場可視化系統由于屏幕尺寸很大,只有在特制的曲面屏幕上才能使細節得到充分地展現。為了在曲面屏幕上正確的顯示圖像,需要在投影前實時地對圖像進行幾何校正和邊緣融合。而現場可編程門陣列(FPGA)則是用硬件處理實時圖像數據的理想選擇,基于FPGA的圖像處理技術是世界范圍內廣泛關注的研究領域。 本課題的主要工作就是設計一個以FPGA為核心的硬件系統,該系統可對高分辨率高刷新率(1024*768@60Hz)的視頻圖像實時地進行幾何校正和邊緣融合。 論文首先介紹了圖像處理的幾何原理,然后提出了基于FPGA的大視場實時圖像融合處理系統的設計方案和模塊功能劃分。系統分為算法與軟件設計,硬件電路設計和FPGA邏輯設計三個大的部分。本論文主要負責FPGA的邏輯設計。圍繞FPGA的邏輯設計,論文先介紹了系統涉及的關鍵技術,以及使用Verilog語言進行邏輯設計的基本原則。 論文重點對FPGA內部模塊設計進行了詳細的闡述。仲裁與控制模塊是頂模塊的主體部分,主要實現系統狀態機和時序控制;參數表模塊主要實現SDRAM存儲器的控制器接口,用于圖像處理時讀取參數信息。圖像處理模塊是整個系統的核心,通過調用FPGA內嵌的XtremeDSP模塊,高速地完成對圖像數據的乘累加運算。最后論文提出并實現了一種基于PicoBlaze核的12C總線接口用于配置FPGA外圍芯片。 經過對寄存器傳輸級VerilogHDL代碼的綜合和仿真,結果表明,本文所設計的系統可以應用在大視場可視化系統中完成對高分辨率高幀率圖像的實時處理。

    標簽: FPGA 實時圖像 處理系統

    上傳時間: 2013-05-19

    上傳用戶:戀天使569

  • 基于FPGA的視頻圖像處理系統

    隨著電子技術和計算機技術的飛速發展,視頻圖像處理技術近年來得到極大的重視和長足的發展,其應用范圍主要包括數字廣播、消費類電子、視頻監控、醫學成像及文檔影像處理等領域。當前視頻圖像處理主要問題是當處理的數據量很大時,處理速度慢,執行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗證的靈活性低。 本論文首先根據視頻信號的處理過程和典型視頻圖像處理系統的構成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統總體框圖;其次選擇視頻轉換芯片SAA7113,完成視頻圖像采集模塊的設計,主要分三步完成:1)配置視頻轉換芯片的工作模式,完成視頻轉化芯片SAA7113的初始化:2)通過分析輸出數據流的格式標準,來識別奇偶場信號、場消隱信號和有效行數據的開始和結束信號三種控制信號,并根據控制信號,用Verilog硬件描述語言編程實現圖像數據的采集;3)分析SRAM的讀寫控制時序,采用兩塊SRAM完成圖像數據的存儲。然后編寫軟件測試文件,在ISE Simulator仿真環境進行程序測試與運行,并分析仿真結果,驗證了數據采集和存儲的正確性;最后,對常用視頻圖像算法的MATLAB仿真,選擇適當的算子,采用工具MATLAB、System Generator for DSP和ISE,利用模塊構建方式,搭建視頻算法平臺,實現圖像平滑濾波、銳化濾波算法,在Simulink中仿真并自動生成硬件描述語言和網表,對資源的消耗做簡要分析。 本論文的創新點是采用新的開發環境System Generator for DSP實現視頻圖像算法。這種開發視頻圖像算法的方式靈活性強、設計周期短、驗證方便、是視頻圖像處理發展的必然趨勢。

    標簽: FPGA 視頻圖像 處理系統

    上傳時間: 2013-07-28

    上傳用戶:lingzhichao

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