隨著嵌入式系統以及流媒體技術的快速發展,基于嵌入式系統實現可視電話、視頻點播、視頻會議等功能已經成為當前的熱點研究領域。這樣的系統通常具有小型化、低功耗、低成本、穩定可靠、便于攜帶等特點。 本文旨在研究流媒體以及嵌入式系統的相關技術,基于ARM9處理器平臺實現一種基于嵌入式系統的流媒體播放器。該播放器的硬件平臺以32位高性能ARM9處理器為核心進行規劃,在此基礎上,采用嵌入式Linux操作系統、MPEG-4視頻解碼技術和流媒體網絡傳輸技術進行設計。 本文的主要貢獻體現在以下六個方面: l、分析嵌入式流媒體播放器的功能需求和技術特點,對嵌入式流媒體播放器的總體實現方案進行設計。 2、研究嵌入式Linux系統設計方法,基于ARM處理器平臺構建嵌入式Linux操作系統。這部分的工作包括嵌入式BootLoader的移植、Linux內核的配置與編譯以及根文件系統的創建。 3、研究MPEG-4視頻壓縮標準,基于ARM-Linux系統平臺移植MPEG-4視頻解碼器。 4、研究ARM體系結構以及基于ARM平臺的嵌入式軟件優化方法,對所移植的MPEG-4視頻解碼器進行平臺相關優化。 5、研究視頻通信中的錯誤隱藏技術,針對錯誤隱藏過程中傳統邊界匹配算法對邊緣匹配的局限性,提出了一種改進的基于時域與空域平滑性的邊界匹配算法。 6、研究流媒體網絡傳輸的相關技術協議,基于RTSP/RTP/RTCP協議實現了一個基本的MPEG-4視頻流實時傳輸系統。
上傳時間: 2013-05-16
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本論文介紹了毫米波通信系統中常用的上變頻方案和調制方式,比較了它們的性能和特點,最終在發射系統中選擇了DQPSK調制方式。提出了一種利用數字上變頻技術進行基帶信號的數字域上變頻調制的方法。系統設計采用了現場可編程邏輯器件FPGA和通用正交上變頻器AD9857相結合的方案。 本設計硬件平臺以AD公司的AD9857為核心,在數字域完成了基帶數字信號內插濾波、正交調制、D/A變換等功能;選用ALTERA公司的Cyclone系列EPlC6Q240C8完成了基帶數字信號的處理,并實現了對AD9857的控制。軟件部分,應用Quartus Ⅱ和硬件描述語言VHDL在FPGA中完成了基帶數字信號處理模塊(串并轉換模塊、差分編碼模塊)和與AD9857的通信模塊(串口通信模塊、并口通信模塊)的設計,并進行了仿真,仿真結果達到了設計要求。整個系統實現了在70MHz中頻載波上的DQPSK調制。系統具有結構簡單,控制靈活,頻率分辨率高,頻率變化速率高等優點。
上傳時間: 2013-07-18
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糾錯碼技術是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強的糾錯能力,既能糾正隨機錯誤,也能糾正突發錯誤,在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數字視頻廣播(DVB)等系統中具有廣泛的應用。 DVD是一種高容量的存儲媒質。DVD技術的應用很廣泛,在數字技術中占有重要地位。DVD系統中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC:Reed-Solomon ProductCode)進行糾錯,RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發階段具有安全、方便、可隨時修改設計等不可替代的優點,在電子系統中采用FPGA可以極大的提升硬件系統設計的靈活性,可靠性,同時提高硬件開發的速度和降低系統的成本。FPGA的固有優點使其得到越來越廣泛的應用,FPGA設計技術也被越來越多的設計人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法,提出RS編碼器實現方案,詳細分析了譯碼器的ME算法和改進BM算法的實現,針對ME算法提出了一種流水線結構的糾刪糾錯RS譯碼器實現方案,在譯碼器復雜度和延時上作了折衷,降低了譯碼器的復雜度并提高了最高工作頻率,利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進行優化。這些技術的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率,節省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設計并成功實現了RS(208,192)編譯碼器。
上傳時間: 2013-07-20
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隨著頻率合成理論和高速大規模集成電路的發展,信號發生器作為一類重要的儀器,在通信、檢測、導航等領域有著廣泛的應用。特別是在高壓電力系統的檢測領域,常常需要模擬電網諧波的標準信號源對檢測設備的性能進行校驗,例如高壓電力線路的相位檢測,避雷器的性能檢測,用戶電能表的性能校驗等。為此,本文圍繞一種新型的參數可調諧波信號發生器進行了研究和設計,課題得到了常州市科技攻關項目的資助。 本文首先論述了頻率合成技術的發展,并將直接數字頻率合成技術與傳統的頻率合成技術進行了比較。然后深入研究了DDS的工作原理和基本結構,從頻域角度分析了理想參數和實際參數兩種情況下DDS的輸出頻譜。在此基礎上,詳細分析了引起輸出雜散的三個主要因素,并對DDS的雜散抑制方法進行了仿真研究。最后對參數可調諧波信號發生器進行了軟硬件設計。 在系統設計的過程中,本文以Altera公司的FPGA芯片EPF10K70RC240-2為核心,利用開發工具MAX+PLUSⅡ并結合硬件描述語言VHDL設計了一種頻率、相位、幅度、諧波比例可調的諧波信號發生器。詳細闡述了該信號發生器的體系結構,并進行了軟硬件的設計和具體電路的實現。實驗結果表明,系統的性能指標均達到了設計要求,且具有使用簡單、集成度高等特點。
上傳時間: 2013-05-20
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隨著科技的發展和社會的進步,數字電視已逐漸成為現代電視的主流。利用今年是奧運年的契機,研究和推廣數字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國出臺的數字多媒體/電視廣播(DMB-T)標準,確立了中國自己的技術標準。以此來發展擁有自主知識產權的數字電視事業,不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質、文化要求,還可以帶動相關產業快速發展。 本課題在深入研究DMB-T國家標準的基礎上,首先對系統的調制系統進行了設計規劃,然后對信道調制的星座映射、系統信息插入、幀體數據處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進行了設計和仿真,并驗證了其正確性。 3780個子載波的時域同步正交多載波技術(TDS-OFDM)是DMB-T調制系統的關鍵技術之一。由于載波數不是2的整數次冪,考慮到實現的有效性,不能采用現已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對調制系統中特有的3780點IFFT,課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點和性能,綜合利用了三種算法優勢,考慮了算法的復雜度、運算的速度、資源的消耗,設計出一種新的算法,進行了Matlab驗證和基于FPGA(現場可編程門陣列)的仿真。分析表明,該算法所需的加法、乘法次數已很逼近4096點FFT算法。 DMB-T發射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波,由于其0.05的滾降系數在實現中比較苛刻,所以是設計的難點之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優濾波的方法設計了169階數字濾波器,其阻帶衰減達到了46.9dB,完全符合標準的要求;利用四倍插值的方法實現了I、Q合路的該濾波器的FPGA設計,并進行了設計優化,顯著降低了濾波器的運算量,大大節約了實現該濾波器所需的乘法器資源。
上傳時間: 2013-06-28
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隨著紅外探測技術和超大規模專用集成電路的發展,實時紅外成像系統得到了越來越廣泛的應用。如何針對紅外圖像的特性對紅外圖像進行實時處理,得到能真實反映探測場景、適合觀察分析的紅外圖像是目前紅外成像技術的研究熱點。針對紅外圖像在被采集后立即進行預處理,簡化后級數字信號處理單元的繁重任務,在紅外成像技術中具有重要意義。本論文主要工作如下: (1)對紅外成像的原理、紅外圖像的形成過程、紅外圖像的特征以及紅外圖像與可見光圖像的區別進行了闡述。 (2)簡要介紹了頻域中圖像的增強算法,以及圖像的灰度變換原理。 (3)通過對時域中各種算法的分析對比,以及時域處理與頻域處理的對比,選擇數種適合紅外圖像預處理的算法進行硬件實現,然后再根據硬件實現的難易程度和算法對硬件資源的占用率,以及最終對圖像的處理效果,選擇一種最佳的平滑和銳化方法。 (4)針對FPGA的特點,采用了模塊化結構設計,方便構成并行運算,充分體現了實時處理的要求。 (5)分析了紅外圖像灰度變換的硬件構成,實現了對紅外圖像的直方圖統計。 (6)闡述了I2C總線標準,使用I2C總線對SAA7115視頻圖像處理芯片的控制,對模擬的紅外圖像采集、量化成數字圖像信號;由于采用SDRAM進行數據的存儲,所以針對數據的存儲及讀取方式設計了SDRAM存儲器的控制器,將量化后的數據存儲到SDRAM存儲器。 (7)詳細闡述了圖像頻域處理的硬件實現方法,并特別說明了DFT的FPGA硬件構成方法及這種方法與DSP處理器構成方法的區別。然后針對整個系統的時序構成及時序要求,采用了PLL核構成了系統的時序部分,并對系統進行了優化,以提高運行速度及減少資源占用率。
上傳時間: 2013-07-12
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本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統工作原理的基礎上,根據紅外圖像處理系統的實際應用,研究了相應的圖像處理算法,為使其實時實現,本文對算法基于FPGA的高效硬件實現進行了深入研究。首先對IRFRA器件的工作原理和讀出電路結構進行了分析,敘述了相應的驅動電路設計原理和相關模擬電路的處理技術。然后,以本文設計的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統為運行平臺,針對紅外溫差成像圖像高背景、低對比度的特點和系統中主要存在的非均勻性圖案噪聲,研究了非均勻性校正和直方圖投影增強算法的實時實現技術。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實現技術,拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強算法作為重點,引入了一種易于FPGA實現、基于雙閾值調節、可有效改善系統成像質量的增強算法。并在FPGA硬件平臺上成功地實現了該算法。最后,本系統還將處理后的圖像數據轉化成了全電視信號,實時地顯示在監視器上。實驗結果表明,本文設計的系統,能夠很好地完成大容量數據流的實時處理,有效地改善了圖像質量,顯著提高了圖像顯示效果。
上傳時間: 2013-07-02
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渦流無損檢測技術作為五大常規無損檢測技術之一,不僅能夠探測導體表面的涂層厚度,材料成分,組織狀態以及某些物理量和機械量,還能檢測材料或構件中是否有缺陷并判斷缺陷的形狀、大小、分布、走向。脈沖渦流無損檢測技術因其激勵信號的頻域特點,具有有效率高,檢測準確的特性,因而有著廣泛的應用前景。 用無損檢測方法進行鋼鐵材質檢測的研究工作取得了大量成果,然而對于鋼材及其制品的混料、硬度和裂紋質量檢測還存在許多難題,如用傳統檢測方法檢測齒輪毛坯的硬度效果不夠理想,而且人工記錄方法較慢。 本文以渦流檢測技術理論為基礎,系統地分析了脈沖渦流檢測的基本理論。在此基礎上設計了一套用于檢測鋼鐵材硬度的脈沖渦流檢測儀器。該脈沖渦流檢測系統可分為硬件、軟件兩個子系統。整個系統由激勵源、渦流傳感器、數據處理、結果顯示這四個主要部分組成。在渦流探傷中,影響渦流的因素很多,產生大量噪聲使得信號分析相對困難。系統以FPGA為開發平臺,使得信號激勵和信號的采集可以在同一電路中實現,從而提高了信號處理的精確性,接著利用主成分分析方法去除噪音,提取信號的特征值,建立回歸方程,利用最小二乘法實現對鋼鐵材質硬度的測量。實驗結果表明,以FPGA為開發平臺,采用脈沖渦流激勵的方式及相關的脈沖渦流的主成分分析處理方法,使鋼鐵材質硬度的判別準確率有了很大提高。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著網絡技術的發展和視頻編碼標準受到廣泛接受,視頻點播、視頻流和遠程教育等基于網絡的多媒體業務逐漸普及。為了對擁有不同終端資源,不同接入網絡以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數據訪問服務,多媒體數據的內容需要根據應用環境動態調整,轉碼正是實現這一挑戰性任務的關鍵技術之一。 視頻轉碼對時間的要求非常苛刻,以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規定的時間內完成必要的運算。因此,必須為這樣的運算設計一個專用的高速硬線邏輯電路,在高速FPGA器件上實現或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構成完成轉碼算法所需的電路系統,實現專用集成電路的功能,因其成本低、設計周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優點而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據MPEG-2中可變長編碼(VLC)理論,采用了兩級查找表減少了VLC存儲空間的使用,完成VLC編碼的實現。根據MPEG-2中關于System Packet的定義,針對FPGA可實現性,以空間換取復雜度的減少,實現了PES包的打包模塊。根據MPEG-2相應的轉碼理論,完成了對系統解碼模塊相應的連接和調試,對解碼模塊以真實的bit流進行了貼近板級的情況的仿真。根據MPEG-2中TM5的算法的局限性,分析得出只需要對P幀進行相應處理即可改進場景變換對視頻質量的影響,完成對TM5的算法的改進。通過性能估算和電路仿真,各模塊的吞吐率能夠滿足轉碼系統的要求。
上傳時間: 2013-07-22
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圖像增強技術是數字圖像處理領域中的一項重要內容,隨著數字圖像處理應用領域的不斷擴大,快速、實時圖像處理技術成為研究的熱點。超大規模集成電路技術的飛速發展為數字圖像實時處理技術提供了硬件基礎,尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構和基于查找表的獨特結構等優點使得在數字信號處理領域的應用持續上升。國內外,越來越多的實時圖像處理應用逐漸轉向FPGA平臺。 本文基于FPGA的圖像增強技術研究主要是針對空間域方法,這種方法是指在空間域內直接對像素灰度值進行運算處理,算法簡單并且存在并行性,非常適合于用硬件實現。FPGA可以靈活地實現并行、實時處理圖像數據,正是利用這一特點,本文提出了一種基于FPGA的圖像增強處理系統設計。該系統采用SOPC技術,完成圖像增強處理。文中給出了系統設計思路,并分析了該系統的結構及功能實現,說明了系統實現過程。其硬件平臺的核心部分是Altera公司Stratix系列的.FPGA EPlS40芯片,采用自頂向下的設計方法構造圖像增強處理功能模塊,利用硬件描述語言vHDL對圖像增強模塊進行電路描述,并進行設計優化、仿真,在生成系統配置文件后加載到FPGA上進行板級調試。完成了基于FPGA的圖像增強算法模塊的設計,重點設計實現了點運算增強處理模塊、中值濾波器模塊,并對中值濾波器進行了改進設計實現,采用FPGA完成了對圖像增強算法的硬件加速。
上傳時間: 2013-06-16
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