隨著列車自動(dòng)化控制和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，基于分布式控制系統(tǒng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)TCN（IEC-61375）在現(xiàn)代高速列車上得到廣泛應(yīng)用。TCN協(xié)議將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為絞線式列車總線WTB和多功能車輛總線MVB，其中WTB實(shí)現(xiàn)對開式列車中的互聯(lián)車輛間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，MVB實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備的協(xié)同工作和互相交換信息。 本文介紹了國內(nèi)外列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況和各自優(yōu)勢，分析了MVB一類設(shè)備底層協(xié)議。研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)MVB控制芯片MVBC，用ARM作為微處理器實(shí)現(xiàn)MVB一類設(shè)備的嵌入式解決方案。其中，在FPGA芯片中主要采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，RLT硬件描述語言實(shí)現(xiàn)MVB控制芯片MVBC一類設(shè)備的主要功能，包括幀編碼器、幀解碼器和邏輯接口單元。ARM主要完成了軟件程序的編寫和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植。在eCos實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上，完成了驅(qū)動(dòng)和上層應(yīng)用程序，包括端口初始化、端口配置、幀收發(fā)指令和報(bào)文分析。 為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，在設(shè)計(jì)的硬件平臺基礎(chǔ)上，搭建了MVB通信網(wǎng)絡(luò)的最小系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)功能測試。測試結(jié)果表明：設(shè)計(jì)方案正確，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種，它的出現(xiàn)是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來獨(dú)立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們更愿意自己設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)．芯片，而且希望ASIC的設(shè)計(jì)周期盡可能短，最好是在實(shí)驗(yàn)室里就能設(shè)計(jì)出合適的ASIC芯片，并且立即投入實(shí)際應(yīng)用之中?，F(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地運(yùn)用于通信領(lǐng)域、消費(fèi)類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個(gè)大模塊之一，它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口，將外部信號引入FPGA內(nèi)部進(jìn)行邏輯功能的實(shí)現(xiàn)并把結(jié)果輸出給外部電路，并且根據(jù)需要可以進(jìn)行配置來支持多種不同的接口標(biāo)準(zhǔn)。FPGA允許使用者通過不同編程來配置實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，在IO端口中它可以通過選擇配置方式來兼容不同信號標(biāo)準(zhǔn)的I/O緩沖器電路。總體而言，可選的I/O資源的特性包括：IO標(biāo)準(zhǔn)的選擇、輸出驅(qū)動(dòng)能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時(shí)間控制等。 本文是關(guān)于FPGA中多標(biāo)準(zhǔn)兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該課題是成都華微電子系統(tǒng)有限公司FPGA大項(xiàng)目中的一子項(xiàng)，目的為在更新的工藝水平上設(shè)計(jì)出能夠兼容單端標(biāo)準(zhǔn)的I/O電路模塊；同時(shí)針對以前設(shè)計(jì)的I/O模塊不支持雙端標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，要求新的電路模塊中擴(kuò)展出雙端標(biāo)準(zhǔn)的部分。文中以低壓雙端差分標(biāo)準(zhǔn)(LVDS)為代表構(gòu)建雙端標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，與單端標(biāo)準(zhǔn)比較，LVDS具有很多優(yōu)點(diǎn)： (1)LVDS傳輸?shù)男盘枖[幅小，從而功耗低，一般差分線上電流不超過4mA，負(fù)載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。 (2)LVDS信號擺幅小，從而使得該結(jié)構(gòu)可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號電壓可以從0V到2.4V變化，單端信號擺幅為400mV，這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內(nèi)變化，也就是說LVDS允許收發(fā)兩端地電勢有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝，輔助Xilinx公司FPGA開發(fā)軟件ISE，設(shè)計(jì)完成了可以用于Virtex系列各低端型號FPGA的IOB結(jié)構(gòu)，它有靈活的可配置性和出色的適應(yīng)能力，能支持大量的I/O標(biāo)準(zhǔn)，其中包括單端標(biāo)準(zhǔn)，也包括雙端標(biāo)準(zhǔn)如LVDS等。它具有適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結(jié)構(gòu)特征，這些特點(diǎn)可以改進(jìn)和簡化系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)，為最終的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中對包括20種IO標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的各電器參數(shù)按照用戶手冊描述進(jìn)行仿真驗(yàn)證，性能參數(shù)已達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)簽： FPGA 標(biāo)準(zhǔn) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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自20世紀(jì)80年代以來，正交頻分復(fù)用技術(shù)不但在廣播式數(shù)字音頻和視頻領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而且已經(jīng)成為無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(例如IEEE802.11a和HiperLAN/2等)的一部分。OFDM由于其頻譜利用率高，成本低等原因越來越受到人們的關(guān)注。隨著人們對通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個(gè)人化和移動(dòng)化需求的增強(qiáng)，OFDM技術(shù)在綜合無線接入領(lǐng)域?qū)?huì)獲得越來越廣泛的應(yīng)用。人們開始集中越來越多的精力開發(fā)OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用，本文也是基于無線通信平臺上的OFDM技術(shù)的運(yùn)用。 本文的所有內(nèi)容都是建立在空地?cái)?shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)下行鏈路FPGA實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上的。本文作者的主要工作集中在鏈路接收端的FPGA實(shí)現(xiàn)和調(diào)試上。主要包括幀同步(時(shí)間同步)算法的研究與設(shè)計(jì)、OFDM頻率同步算法的研究與設(shè)計(jì)以及同步模塊、OFDM解調(diào)模塊、QAM解調(diào)模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)。最終實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)下行鏈路在無線環(huán)境中連通。 對于無線移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，多普勒頻移、收發(fā)設(shè)備的本地載頻偏差均可能破壞OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性，從而導(dǎo)致ICI，影響系統(tǒng)性能。另外，由于OFDM系統(tǒng)大多采用IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)，因此在接收方確定FFT的起點(diǎn)對數(shù)據(jù)的正確解調(diào)也至關(guān)重要。同步技術(shù)即是針對系統(tǒng)中存在的定時(shí)偏差、頻率偏差進(jìn)行定時(shí)、頻偏的估計(jì)與補(bǔ)償，來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。在OFDM實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)中，同步技術(shù)是十分重要的一部分。本文花費(fèi)了三個(gè)章節(jié)闡述了同步技術(shù)的原理、算法和實(shí)現(xiàn)方法。 目前OFDM系統(tǒng)的載波同步方案，可以歸納為三大類：輔助數(shù)據(jù)類，盲估計(jì)類和基于循環(huán)前綴的半盲估計(jì)類。本文首先分析了各種載波同步方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并舉例說明了各個(gè)載波同步方式的實(shí)現(xiàn)方法。然后具體闡述了本文在FPGA平臺上實(shí)現(xiàn)的OFDM接收端同步的同步方式，包括其具體算法和FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。本文所采用的幀同步和頻率同步方案都是采用輔助數(shù)據(jù)類的，在闡述其具體算法的同時(shí)對算法在不同參數(shù)和不同形式下的性能做出了仿真對比分析。 OFDM的解調(diào)采用FFT算法，在FPGA上的實(shí)現(xiàn)是十分方便的。本文主要闡述其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)放在提取有效數(shù)據(jù)部分有效數(shù)據(jù)位置的推導(dǎo)過程。最后介紹了本文實(shí)現(xiàn)QAM軟解調(diào)的解調(diào)方法。 本文闡述算法采用先提出原理，然后給出具體公式，再根據(jù)公式中的系數(shù)和變量分析算法性能的方式。在闡述實(shí)現(xiàn)方式時(shí)首先給出實(shí)現(xiàn)框圖，然后對框圖中比較重要或者復(fù)雜的部分進(jìn)行詳細(xì)闡述。在介紹完每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)方式之后給出了仿真或者上板結(jié)果，最后再給出整體測試結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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無線傳感器網(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)測區(qū)域內(nèi)通過無線通信方式，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)測對象的信息，并發(fā)送給觀察者，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護(hù)理、軍事、商業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。 媒體訪問控制（Medium Access Control，MAC）協(xié)議處于無線傳感器網(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，對傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)不同，提高能量效率和可擴(kuò)展性是無線傳感器網(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IEEE802．15．4 MAC層功能的實(shí)現(xiàn)。首先介紹了無線傳感器網(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NS2平臺對MAC層協(xié)議進(jìn)行了仿真，研究不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下信道訪問機(jī)制的各個(gè)參數(shù)對吞吐量，丟包率，傳輸延時(shí)的影響，分析了隱蔽站問題、確認(rèn)幀機(jī)制。 本文對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開發(fā)板中。 對設(shè)計(jì)的驗(yàn)證采取的是由里及外的方式，先對系統(tǒng)主模塊的功能進(jìn)行驗(yàn)證，然后下載到與CC2430開發(fā)板相連接的FPGA中對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證測試。驗(yàn)證流程是功能仿真、時(shí)序仿真和板級調(diào)試，最終通過測試，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的功能。測試結(jié)果表明，該模塊能滿足無線傳感器網(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 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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虛擬儀器技術(shù)是以傳感器、信號測量與處理、微型計(jì)算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。目前虛擬儀器大部分是基于PC機(jī)，利用PCI等總線技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)卡插拔不便，便攜性差。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)平臺已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，而市場上的嵌入式虛擬儀器系統(tǒng)還相當(dāng)少，各種研究工作才剛剛起步，各種高性能的虛擬儀器和處理系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)控制和科學(xué)研究中已成為必不可少的部分。因此在我國開發(fā)具有較高性能、接口靈活、功能多樣化、低成本的虛擬儀器裝置勢在必行。 針對目前虛擬儀器系統(tǒng)發(fā)展趨勢和特點(diǎn)，采用FPGA技術(shù)，進(jìn)行一種支持多種平臺的高速虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，并針對高速虛擬儀器系統(tǒng)中的一些技術(shù)難點(diǎn)提出解決方案。首先進(jìn)行了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，確定了采用FPGA作為系統(tǒng)的控制核心，并選取了Labview作為PC平臺應(yīng)用程序開發(fā)工具，利用USB2.0接口來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；同時(shí)選取嵌入式處理器S3C2410以及WinCE作為嵌入式系統(tǒng)硬軟件平臺。隨后進(jìn)行了各個(gè)具體模塊的設(shè)計(jì)，在硬件方面，分別設(shè)計(jì)了前端處理電路，ADC電路以及USB接口電路。在軟件方面，進(jìn)行了FPGA控制程序的設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)了對各個(gè)模塊和接口電路的控制功能。在上層應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)了Labview應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了波形顯示和頻譜分析等儀器功能，人機(jī)界面良好。在嵌入式平臺上面，進(jìn)行了WinCE下GPIO驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，并在上層應(yīng)用程序中調(diào)用驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。為了解決高速ADC與數(shù)據(jù)緩存器的速度不匹配的問題，提出利用多體交叉式存儲器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并在FPGA內(nèi)對控制程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對其時(shí)序進(jìn)行了仿真。 最后對系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試工作，利用上層軟件對輸入波形進(jìn)行采集。根據(jù)調(diào)試結(jié)果看，該系統(tǒng)對輸入信號進(jìn)行了較好的采樣和存儲，還原了波形，達(dá)到了預(yù)期效果。課題研究并且對設(shè)計(jì)出一種支持多平臺的新型虛擬儀器系統(tǒng)，具有性能好、使用靈活，節(jié)省成本等特點(diǎn)，具有較高的研究價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著人們對于高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的急切需求以及新的無線通信技術(shù)的發(fā)展，頻譜資源匱乏問題日益嚴(yán)重。無線頻譜的緊缺已經(jīng)成為限制無線通信與服務(wù)應(yīng)用持續(xù)發(fā)展的瓶頸。認(rèn)知無線電技術(shù)(Cognitive Radio)改變了傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式，它以頻譜利用的高效性為目標(biāo)，允許非授權(quán)用戶擇機(jī)利用授權(quán)用戶的頻譜空洞傳輸數(shù)據(jù)，以此來解決無線頻譜資源短缺的問題。它是具有自主尋找和使用空閑頻譜資源能力的智能無線電技術(shù)。本文的目標(biāo)是在基于FPGA+DSP的系統(tǒng)硬件平臺上，以軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?軟件無線電是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電的理想平臺。本文首先闡述了軟件無線電的基本工作原理及關(guān)鍵技術(shù)途徑，對多速率信號處理中的內(nèi)插和抽取、帶通采樣、數(shù)字下變頻、濾波等技術(shù)進(jìn)行了分析與探討，為設(shè)計(jì)多速率調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。然后針對軟件無線電的要求給出了基于FPFA+DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件框圖，并對其中的部分硬件(FPGA、AD9857、AD9235)做了簡要的描述并給出其初始化過程。在理解基本概念和原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)平臺上實(shí)現(xiàn)的π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)。本文給出了調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中的各個(gè)功能模塊(差分編、解碼，加同步頭、內(nèi)插和成形濾波，下變頻，系統(tǒng)同步等)具體的設(shè)計(jì)方案和通過硬件編程實(shí)現(xiàn)了板級的仿真和最后的硬件實(shí)現(xiàn)，并對其中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗(yàn)證方案的可行性。最后介紹了通信板同頻譜感知板協(xié)同工作原理，依據(jù)頻譜感知板獲取的各個(gè)信道狀況自適應(yīng)的選擇π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調(diào)制解調(diào)方式并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了其中部分功能。
標(biāo)簽： FPGA 多速率 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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這篇文章介紹了MSP430系列多單片機(jī)間的SPI主從通信原理和相關(guān)例程
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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寬帶無線通信的持續(xù)高速的需求增長刺激了新的通信技術(shù)的不斷產(chǎn)生，而這些技術(shù)的發(fā)展，很大程度上都來自于不同技術(shù)的互相補(bǔ)充與融合，這也成為新標(biāo)準(zhǔn)的源泉。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)在提供高效的頻譜利用率以及良好的抗多徑性能的同時(shí)，通過多輸入輸出(MIMO)技術(shù)來進(jìn)一步增加信道容量，在不增加信號帶寬的基礎(chǔ)上取得更高的傳輸速率和更好的傳輸質(zhì)量。因此MIMO-OFDM技術(shù)近年來在成為研究熱點(diǎn)的同時(shí)，已被認(rèn)為是下一帶移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)準(zhǔn)中的核心技術(shù)。 本文主要對MIMO-OFDM系統(tǒng)物理層的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并主要對系統(tǒng)的同步和信道估計(jì)算法進(jìn)行了深入的分析，并提出了一些改進(jìn)。最后進(jìn)行了MIMO-OFDM基帶系統(tǒng)基于FPGA的物理層設(shè)計(jì)，對其中一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)，比如信道估計(jì)和空時(shí)譯碼模塊進(jìn)行了詳細(xì)的討論。 第一章緒論部分首先結(jié)合寬帶無線通信技術(shù)發(fā)展的歷史就MIMO-OFDM技術(shù)產(chǎn)生發(fā)展的背景進(jìn)行了分析，指出了MIMO-OFDM研究與發(fā)展方向，最后總結(jié)了本文的工作目標(biāo)和基本要求。 第二章主要是推導(dǎo)分析了MIMO-OFDM系統(tǒng)的基本原理，先分別從OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)兩方面概括性的介紹了其理論以及技術(shù)特點(diǎn)，最后對MIMO與OFDM結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。 第三章是對MIMO-OFDM同步算法的研究，主要針對基于訓(xùn)練序列的同步算法進(jìn)行了深入討論，關(guān)注點(diǎn)是訓(xùn)練序列的設(shè)計(jì)。針對原有的一些算法進(jìn)行了總結(jié)與比較，并主要對基于頻域設(shè)計(jì)的訓(xùn)練序列符號同步算法做出了改進(jìn)。 第四章首先從基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法推導(dǎo)開始，關(guān)注點(diǎn)放在MIMO-OFDM系統(tǒng)下的自適應(yīng)信道估計(jì)算法研究。文章將原有的一些OFDM自適應(yīng)信道估計(jì)算法擴(kuò)展到MIMO領(lǐng)域，結(jié)合基于共軛梯度的自適應(yīng)算法并做出了一些改進(jìn)。 第五章節(jié)是本文的硬件設(shè)計(jì)部分，文章基于一個(gè)2發(fā)2收MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了基帶數(shù)字處理部分的FPGA設(shè)計(jì)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)了發(fā)送端和接收端數(shù)據(jù)處理的基本功能，為完善的和更高性能的MIMO-OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： MIMOOFDM FPGA 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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人臉識別技術(shù)繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術(shù)之后，以其獨(dú)特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會(huì)議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個(gè)行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計(jì)方法的靈活性降低了整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計(jì)成為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點(diǎn)化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺上，達(dá)到實(shí)時(shí)的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計(jì)算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)對檢測算法進(jìn)行耗時(shí)分析確定運(yùn)行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時(shí)間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實(shí)現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點(diǎn)化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點(diǎn)計(jì)算。這里采用的方法是直接對數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測用的級聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在視頻輸入輸出接入的同時(shí)，人臉檢測能夠達(dá)到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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當(dāng)前，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化系統(tǒng)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量日益增大，要求數(shù)據(jù)傳送的速度也越來越快，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已無法滿足目前的要求。在此前提下，采用高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)成為必然，DMA(直接存儲器訪問)技術(shù)就是較理想的解決方案之一，能夠滿足信息處理實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。 本文以EDA工具、硬件描述語言和可編程邏輯器件(FPGA)為技術(shù)支撐，設(shè)計(jì)DMA控制器的總體結(jié)構(gòu)。在通道檢測模塊中，解決了信號抗干擾和請求信號撤銷問題，并提出并行通道檢測算法；在優(yōu)先級管理模塊中提出了動(dòng)態(tài)優(yōu)先級端口響應(yīng)機(jī)制；在傳輸模塊中采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)多個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸。通過各模塊問題的解決及新方法的采用，最終設(shè)計(jì)出基于FPGA的多通道DMA控制器的IP軟核。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，本控制器傳輸速度較快，主頻達(dá)100MHz以上，且工作穩(wěn)定。
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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