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  • 基于ARM的TimeToCount輻射測量儀的研究

    隨著半導體工藝的飛速發展和芯片設計水平的不斷進步,ARM微處理器的性能得到大幅度地提高,同時其芯片的價格也在不斷下降,嵌入式系統以其獨有的優勢,己經廣泛地滲透到科學研究和日常生活的各個方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心,結合蓋革一彌勒計數管對Time-To-Count輻射測量方法進行研究。ARM結構是基于精簡指令集計算機(RISC)原理而設計的,其指令集和相關的譯碼機制比復雜指令集計算機要簡單得多,使用一個小的、廉價的ARM微處理器就可實現很高的指令吞吐量和實時的中斷響應?;贏RM7TDMI-S核的LPC2132微處理器,其工作頻率可達到60MHz,這對于Time-To-Count技術是非常有利的,而且利用LPC2132芯片的定時/計數器引腳捕獲功能,可以直接讀取TC中的計數值,也就是說不再需要調用中斷函數讀取TC值,從而大大降低了計數前雜質時間。本文是在我師兄呂軍的《Time-To-Count測量方法初步研究》基礎上,使用了高速的ARM芯片,對基于MCS-51的Time-To-Count輻射測量系統進行了改進,進一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計數器的測量范圍與測量精度。 首先,討論了傳統的蓋革-彌勒計數管探測射線強度的方法,并指出傳統的脈沖測量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測量方法,對Time-To-Count測量方法的理論基礎進行分析。指出Time-To-Count方法與傳統的脈沖計數方法的區別,以及采用Time-To-Count方法進行輻射測量的可行性。 接著,詳細論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測量儀的原理、功能、特點以及輻射測量儀的各部分接口電路設計及相關程序的編制。 最后得出結論,通過高速32位ARM處理器的使用,Time-To-Count輻射測量儀的精度和量程均得到很大的提高,對于Y射線總量測量,使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測量儀的量程約為20 u R/h到1R/h,數據線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測量儀要好。所以在使用Time-To-Count方法進行的輻射測量時,如何減少雜質時間以及如何提高計數前時間的測量精度,是決定Time-To-Count輻射測量儀性能的關鍵因素。實驗用三只相同型號的J33G-M計數管分別作為探測元件,在100U R/h到lR/h的輻射場中進行試驗.每個測量點測量5次取平均,得出隨著照射量率的增大,輻射強度R的測量值偏小且與輻射真實值之間的誤差也隨之增大。如果將測量誤差限定在10%的范圍內,則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h,量程跨度近六個數量級。而用J33型G-M計數管作常規的脈沖測量,量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h,充分體現了運用Time-To-Count方法測量輻射強度的優越性,也從另一個角度反應了隨著計數前時間的逐漸減小,雜質時間在其中的比重越來越大,對測量結果的影響也就越來越嚴重,盡可能的減小雜質時間在Time-To-Count方法輻射測量特別是測量高強度輻射中是關鍵的。筆者用示波器測出此輻射儀器的雜質時間約為6.5 u S,所以在計算定時器值的時候減去這個雜質時間,可以增加計數前時間的精確度。通過實驗得出,在標定儀器的K值時,應該在照射量率較低的條件下行,而測得的計數前時間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過儀器標定來檢驗。這是因為在照射量率較低時,計數前時間較大,雜質時間對測量結果的影響不明顯,數據線斜率較穩定,適宜于確定標定系數K值,而在照射量率較高時,計數前時間很小,雜質時間對測量結果的影響較大,可以明顯的在數據線上反映出來,從而可以很好的反應出儀器的性能與量程。實驗證明了Time-To-Count測量方法中最為關鍵的環節就是如何對計數前時間進行精確測量。經過對大量實驗數據的分析,得到計數前時間中的雜質時間可分為硬件雜質時間和軟件雜質時間,并以軟件雜質時間為主,通過對程序進行合理優化,軟件雜質時間可以通過程序的改進而減少,甚至可以用數學補償的方法來抵消,從而可以得到比較精確的計數前時間,以此得到較精確的輻射強度值。對于本輻射儀,用戶可以選擇不同的工作模式來進行測量,當輻射場較弱時,通常采用規定次數測量的方式,在輻射場較強時,應該選用定時測量的方式。因為,當輻射場較弱時,如果用規定次數測量的方式,會浪費很多時間來采集足夠的脈沖信號。當輻射場較強時,由于輻射粒子很多,產生脈沖的頻率就很高,規定次數的測量會加大測量誤差,當選用定時測量的方式時,由于時間的相對加長,所以記錄的粒子數就相對的增加,從而提高儀器的測量精度。通過調研國內外先進核輻射測量儀器的發展現狀,了解到了目前最新的核輻射總量測量技術一Time-To-Count理論及其應用情況。論證了該新技術的理論原理,根據此原理,結合高速處理器ARM7 LPC2132,對以G-計數管為探測元件的Time-To-Count輻射測量儀進行設計。論文以實驗的方法論證了Time-To-Count原理測量核輻射方法的科學性,該輻射儀的量程和精度均優于以前以脈沖計數為基礎理論的MCS-51核輻射測量儀。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優點。用戶可以定期的對儀器的標定,來減小由于電子元件的老化對低儀器性能參數造成的影響,通過Time-To-Count測量方法的使用,可以極大拓寬G-M計數管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計數管而言,G-M計數管廠家參考線性測量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h,而用了Time-To-Count測量方法后,結合高速微處理器ARM7 LPC2132,此核輻射測量儀的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內,核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍,而且精度也比傳統的脈沖計數方法要高,測量結果的線性程度也比傳統的方法要好。G-M計數管的使用壽命被大大延長。 綜上所述,本文取得了如下成果:對國內外Time-To-Count方法的研究現狀進行分析,指出了Time-To-Count測量方法的基本原理,并對Time-T0-Count方法理論進行了分析,推導出了計數前時間和兩個相鄰輻射粒子時間間隔之間的關系,從數學的角度論證了Time-To-Count方法的科學性。詳細說明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測量儀的硬件設計、軟件編程的過程,通過高速微處理芯片LPC2132的使用,成功完成了對基于MCS-51單片機的Time-To-Count測量儀的改進。改進后的輻射儀器具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等特點。本論文根據實驗結果總結出了Time-To-Count技術中的幾點關鍵因素,如:處理器的頻率、計數前時間、雜質時間、采樣次數和測量時間等,重點分析了雜質時間的組成以及引入雜質時間的主要因素等,對國內核輻射測量儀的研究具有一定的指導意義。

    標簽: TimeToCount ARM 輻射測量儀

    上傳時間: 2013-06-24

    上傳用戶:pinksun9

  • 基于ARM的家庭自動化系統的研究

    隨著嵌入式技術的發展,ARM處理器以其獨特的優勢在計算機、電子和通信的各個領域得到廣泛應用,將網絡技術、控制技術和視頻監控技術相融合,在更大程度上促進了家庭生活的信息化和自動化。系統采用先進的ARM處理器作為控制平臺,與使用C51單片機相比,提高了性能,縮短了開發周期;與使用傳統的PC機相比,兼顧了系統功能,又節約了成本,在家庭自動化領域具有較好的理論價值和廣闊的應用前景。 本文在分析國內外家庭自動化發展現狀的基礎上,采用先進的ARM技術,給出了多模式網絡通信方案,解決了家庭自動化系統對不同通信網絡的兼容性問題,在公用電話網語音通信中,提出了通信狀態機模型,討論了電話按鍵檢測和超時無選擇的問題,對語音處理技術的實現進行了研究;在無線網絡通信中,通過短消息的發送和接收,實現了遠程用戶和系統之間的信號傳輸,對系統無線GPRS通信的實現進行了技術研究;在遠程圖像監控的實現中,給出了單幀圖像采集的實現方法,對C/S模式下遠程監控技術進行了研究;為實現系統與終端之間的信號傳輸,給出了家庭內部控制網絡接口設計方案,實現了家電設備控制和自動報警功能,在系統安全問題方面,給出了系統身份認證的實現方法。在此基礎上,構建了一個低成本、高性能、高可靠性的家庭自動化系統。

    標簽: ARM 自動化系統

    上傳時間: 2013-06-21

    上傳用戶:yy307115118

  • 基于ARMLinux的工控監測系統的研究與實現

    設備狀態監測技術是計算機科學、測試技術、信號分析與數據處理技術等相結合的一種設備運行信息分析處理方法。將嵌入式計算機技術與數據采集技術及數字信號處理技術結合起來,構成一種體積小、便于攜帶、易于網絡化、造價相對較低,集信號采集、處理、存儲和顯示為一體的設備具有廣泛的應用前景。 本文通過對傳統工控監測技術方案以及本項目具體功能和指標的分析,提出了ARM+嵌入式Linux架構的技術方案。采用多個嵌入式設備終端作為監測系統數據的采集終端,然后通過GPRS模塊連入Internet,通過Internet上的多臺主機作為監控中心,各自運行相應的包括網絡管理功能的應用程序,實現監測數據自動、可靠的采集、存儲、處理、實時顯示及實時數據遠程傳輸,進而實現分布式、網絡化和自動化的設備監測系統新模式。 本文首先介紹了嵌入式技術的國內外研發現狀。給出了嵌入式監測系統總體設計方案。根據系統的功能和要求的技術指標,在綜合比較現有各種嵌入式操作系統的基礎上,分析了使用嵌入式Linux操作系統構造嵌入式系統的優點和缺陷,選定了嵌入式Linux操作系統作為本次設計的操作系統;選擇了samsung公司基于ARM920T內核的處理器S3C2410X作為嵌入式處理器;簡單介紹了S3C2410X的工作模式,并設計了系統的硬件和軟件結構方案。 這種基于嵌入式終端的工控監測系統主要由控制中心和嵌入式監測終端兩大部分組成。本文所主要涉及的就是該系統中的嵌入式監測終端部分,主要進行了嵌入式監測終端的硬件設計,嵌入式操作系統ARM-Linux的移植,建立交叉編譯環境,制作根文件系統,軟件部分主要是對驅動程序和終端應用程序的設計與實現進行了研究和介紹。重點介紹并了FPGA設備驅動程序的實現以及應用程序中的液晶顯示部分與實數EFT算法以及幾種數字信號的平均算法的C語言實現,最后,對本論文進行了總結,并指出了后續工作中需要注意的問題。 基于ARM-Linux的工控監測系統的研制對于監測網絡化是一個有益的嘗試,它的研制成功將會給工廠帶來更大的經濟效益。

    標簽: ARMLinux 工控 監測系統

    上傳時間: 2013-07-20

    上傳用戶:gjzeus

  • 基于ARM和嵌入式Linux的汽車儀表盤研制

    汽車儀表是駕駛員獲取汽車狀態信息的關鍵設備,對汽車的安全行駛起著重要的作用。近年來,隨著計算機、微電子和各種現場總線通信技術的廣泛應用,汽車電子技術得到了迅猛的發展,汽車儀表盤上顯示的信息不斷增加,傳統的機械式、電氣式組合儀表越來越無法滿足使用的需求。特別是隨著汽車GPS導航、自動駕駛等新技術的日趨成熟,汽車儀表成為集顯示、控制、通訊、娛樂為一體的汽車綜合信息顯示中心已經指日可待。 本文提出并設計了一種以ARM器件為CPU,以嵌入式Linux為操作系統的車載儀表盤系統。該儀表盤以嵌入式微處理器為核心,對汽車的各種信息狀態,如電池電壓、車速等參數進行采集、處理、顯示和報警提示,駕駛員根據報警提示的結果進行相應的處理,以使汽車安全正常行駛。儀表盤本身作為汽車CAN總線的一個節點,支持CAN通信,可以接收來自其它CAN節點的信息并顯示,也可以發送控制信息至其它CAN節點。該儀表盤在外型上不同于傳統的汽車儀表,其顯示端使用一個LCD顯示屏代替原有的顯示設備,汽車運行的所有狀態信息都在該屏上顯示,但為延續傳統的操作習慣,將原來的車速、發動機轉速等用指針顯示的信息在顯示屏上以模擬表的形式顯示。并對越限工況和各種違規操作,在顯示屏上以圖形指示燈的形式閃爍顯示并同時以真人語音進行提醒。 本文在簡要介紹了汽車儀表發展趨勢的基礎上,重點論述了嵌入式系統的開發流程和模式,包括開發平臺的搭建、驅動程序的開發、圖形顯示界面的開發和應用程序的設計。在嵌入式系統設計中,硬件、軟件的可裁剪是其最大的特點,因此,增加功能模塊(比如本系統中用到的CAN通信模塊、音頻輸出模塊等)是嵌入式系統設計中的一個重點和難點,所以本文重點之一是放在驅動模塊的設計上。同時,作為信息顯示中心,信息顯示要求及時、準確、有美感,因此,圖形界面的開發也是重點之一。 本課題所設計的汽車儀表,作為綜合信息顯示中心的一個雛形,可以方便地擴展GPS導航系統、汽車后視攝像系統、網絡系統等模塊,相信進一步的研究和開發,汽車綜合信息顯示中心將成為未來汽車上重要的一部分。

    標簽: Linux ARM 嵌入式 汽車儀表盤

    上傳時間: 2013-06-13

    上傳用戶:情義強哥

  • AES加、解密算法的FPGA優化設計

    2000年10月2日,美國國家標準與技術研究所宣布采用Rijndael算法作為高級加密標準,并于2002年5月26日正式生效,AES算法將在今后很長一段時間內,在信息安全中扮演重要角色。因此,對AES算法實現的研究就成為了國內外的熱點,會在信息安全領域得到廣泛的應用。用FPGA實現AES算法具有快速、靈活、開發周期短等優點。 本論文就是針對AES加、解密算法在同一片FPGA中的優化實現問題,在深入分析了AES算法的整體結構、基本變換以及加、解密流程的基礎上,對AES算法的加、解密系統的FPGA優化設計進行了研究。主要內容為: 1.確定了實現方案以及關鍵技術,在比較了常用的結構后,采用了適合高速并行實現AES加、解密算法的結構——內外混合的流水線結構,并給出了總體的設計框圖。由于流水線結構不適用于反饋模式,為了達到較高的運算速度,該系統使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式; 2.對各個子模塊的設計分別予以詳細分析,結合算法本身和FPGA的特點,采用查表法優化處理了字節代換運算,列混合運算和密鑰擴展運算。同時,考慮到應用環境的不同,本設計支持數據分組為128比特,密鑰長度為128比特、192比特以及256比特三種模式下的AES算法加、解密過程。完成了AES加、解密算法在同一片FPGA中實現的這個系統的優化設計; 3.利用QLJARTUSII開發工具進行代碼的編寫工作和綜合編譯工作,在 MODELSIM中進行仿真并給出仿真結果,給出了各個模塊和整個設計的仿真測試結果; 4.和其他類似的設計做了橫向對比,得出結論:本設計在保證了速度的基礎上實現了資源和速度的均衡,在性能上具有較大的優勢。

    標簽: FPGA AES 解密 算法

    上傳時間: 2013-05-25

    上傳用戶:wcl168881111111

  • H.264幀內預測算法優化及幾個重要模塊的FPGA實現

    H.264作為新一代視頻編碼標準,相比上一代視頻編碼標準MPEG2,在相同畫質下,平均節約64﹪的碼流。該標準僅設定了碼流的語法結構和解碼器結構,實現靈活性極大,其規定了三個檔次,每個檔次支持一組特定的編碼功能,并支持一類特定的應用,因此。H.264的編碼器的設計可以根據需求的不同而不同。 H.264雖然具有優異的壓縮性能,但是其復雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進行了編碼復雜度分析,并統計了整個軟件編碼中計算量的分布。H.264中采用了率失真優化算法,提高了幀內預測編碼的效率。在該算法下進行幀內預測時,為了得到一個宏塊的預測模式,需要進行592次率失真代價計算。因此為了降低幀內預測模式選擇的計算復雜度,本文改進了幀內預測模式選擇算法。實踐證明,在PSNR值的損失可以忽略不計的情況下,該算法相比原算法,幀內編碼時間平均節約60﹪以上,對編碼的實時性有較大幫助。 為了實現實時編碼,考慮到FPGA的高效運算速度和使用靈活性,本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實現。首先研究了H.264編碼器硬件實現架構,并對影響編碼速度,且具有硬件實現優越性的幾個重要部分進行了算法研究和FPGA.實現。本文主要研究了H.264編碼器中整數DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數DCT變換等部分。分別對這些模塊進行了綜合和時序仿真,并將驗證后通過的系統模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中,進行了在線測試,驗證了該系統對輸入的殘差數據實時壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內預測模式選擇算法的改進,算法實現簡單,對軟件編碼的實時性有很大幫助。本文對在單片FPGA上實現H.264編碼器做出了探索性嘗試,這對H.264編碼器芯片的設計有著積極的借鑒性。

    標簽: FPGA 264 幀內預測 算法優化

    上傳時間: 2013-05-25

    上傳用戶:refent

  • 基于FPGA的可編程控制器現場集成技術應用研究

    傳統PLC使用時會出現一些問題,如程序死循環、程序跑飛、需要龐大的編譯系統作支持和不能實現精確位置控制等等;而發展到OPENPLC后,這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題,本文提出一種全新的可編程控制器現場集成技術,用FPGA來實現PLC的功能,拋棄傳統PLC“程序”的概念,以“硬件線路”來實現控制功能,不論在經濟上還是在性能上都具有更大的優勢。 本課題在對國內外可編程控制器,重點是HardPLC的開發和應用的進展進行概述和分析的基礎上,系統開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻為: 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點,闡明了Xilinx公司FPGA芯片結構的兩個創新概念,指出了其優越性能的結構基礎; 2.系統分析了用HardPLC實現控制系統時的一些通用模塊,對每個模塊的工作原理進行了深入的探討,用VHDL語言建立了每個模塊的模型,在此基礎上進行了仿真、綜合,為進一步研究可編程控制器的現場集成奠定了基礎; 3.在仿真綜合的基礎上,用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統的控制要求,充分展示了其實際應用的可行性; 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎上,確定了應用于實際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對于開發具有我國自主知識產權的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義;對特定系統的控制實現,充分展示了基于FPGA的可編程控制器現場集成技術可以廣泛應用于工控領域,加大推廣力度和建立更多的IP庫,在許多應用場合可以取代傳統的PLC控制系統,為工控領域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案,這將帶來巨大的社會經濟效益;所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應用于對FPGA芯片配置數據的加載,在實踐生產中具有重要的實用價值。

    標簽: FPGA 可編程控制器 集成技術 應用研究

    上傳時間: 2013-05-30

    上傳用戶:dtvboyy

  • 基于多相濾波的寬帶DDC及其FPGA實現

    隨著現代雷達技術的不斷發展,電子偵察設備面臨電磁環境日益復雜多變,發展寬帶化、數字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續DSP之間的工作速率總有一到兩個數量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統數字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統的發展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數字電路的設計與開發.這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發,從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數字下變頻結構的硬件實現方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現,不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經過多相濾波下變頻處理后的數據,在速率和數據量上都有大幅減少,達到了現有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現方法加以驗證和比較.

    標簽: FPGA DDC 多相濾波 寬帶

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:moerwang

  • 突發OFDM系統接收機同步算法設計及其FPGA實現

    目前,以互聯網業務為代表的網絡應用,正快速地向包括數據、語音、圖像的綜合寬帶多媒體方向發展,構建寬帶化、大容量、全業務、智能化的現代通信網絡已成為大勢所趨.寬帶無線接入(BWA)憑借其組網快速靈活、運營維護方便及成本較低等競爭優勢,迅速成為市場熱點,各種微波、無線通信領域的先進手段和方法不斷引入,各種寬帶無線接入技術迅速涌現.由于BWA要用于非視距傳輸,所以必須考慮無線信道的多經效應.而OFDM技術憑借著魯棒的對抗頻率選擇性衰落能力和極高頻譜效率引起了學術界和工業界的高度重視.其基本思想是把調制在單載波上的高速串行數據流,分成多路低速的數據流,調制到多個正交載波上并行傳輸,這樣在傳輸時,雖然整個信道是頻率選擇性衰落,但是各個子信道卻是平坦衰落,有效對抗了多經效應,同時由于各個子載波是正交的,極大提高了頻譜效率.可以預料的是,隨著通信系統將向基于IPv6核心網的全IP包的傳輸方向發展,越來越多的通信系統將具有"突發模式"的特征.本文關注的正是突發OFDM系統接收機設計和實現.由于IEEE 802.11a無線局域網是OFDM技術第一次真正的應用于突發系統,實現了面向IP的無線寬帶傳輸,所以基于IEEE 802.11a的突發OFDM系統有著重要的借鑒和研究價值,本文也正是圍繞著這個中心而展開.本文的各章節安排如下:在第一章中主要介紹OFDM的技術原理和在寬帶無線接入中的應用,同時引出本文所關注的突發OFDM接收機設計.在第二章中先介紹了相干接收和信道估計的概念,重點分析了本文所采用的WLAN信道模型和信道估計算法,然后在得到同步誤差表達式的基礎上,先用星座圖直觀的表現OFDM系統中各種同步誤差的影響,再從信噪比損失的角度對符種同步誤差進行分析.第三章是本文的重點之一,在本章中對基于IEEE 802.11a的各種同步算法包括幀檢測和符號定時、載波同步和采樣時鐘同步進行仿真和比較,并針對適合FPGA實現的同步算法進行了重點的分析.第四章也是本文的重點之一,提出了整個OFDM系統平臺的硬件結構和基于IEEE 802.11a的接收機FPGA設計方案,然后從整體上介紹了接收機的實現結構,并給出了接收機各個模塊的具體設計,最后對整個系統調試過程和測試結果進行了分析.

    標簽: OFDM FPGA 接收機

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:zhoujunzhen

  • 指紋識別算法的研究及基于FPGA的硬件實現

    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展的高技術之一,根據IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統計和預測,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片上可編程系統和嵌入式系統是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發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。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對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環節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據結構;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、本著增加系統集成度、減小系統體積、提高便攜性、降低功耗和成本,同時提升系統的性能的原則,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,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,提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發板對硬件設計方案進行了初步的驗證,實現了指紋采集芯片FPS200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設計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優勢,具有廣闊的發展空間。最后提出了對這一設計繼續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

    上傳時間: 2013-07-28

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