隨著網(wǎng)絡(luò)、通信和微電子技術(shù)的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、方便和信息內(nèi)容豐富的特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。本文利用ARM+DSP的雙核結(jié)構(gòu)，對(duì)基于ARM+DSP嵌入式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。 本系統(tǒng)大致分成兩部分-DSP圖像采集處理部分和ARM實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分兩部分。子系統(tǒng)分別選用TMS320DM642和AT91RM9200作為兩部分的主控芯片，利用它們各自的優(yōu)勢(shì)在系統(tǒng)中發(fā)揮不同的功能。 DSP的圖像采集處理部分通過CCD攝像頭對(duì)特定的區(qū)域采集視頻圖像，并由視頻解碼芯片進(jìn)行視頻解碼處理。處理后的數(shù)字視頻信號(hào)放入DSP內(nèi)通過視頻運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法進(jìn)行圖像處理，以掌握是否有異常的情況發(fā)生。如果有異常情況發(fā)生，則立刻由DSP向ARM實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分施加中斷信號(hào)，并將識(shí)別處理后的結(jié)果全部發(fā)送過去。 ARM的實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分實(shí)現(xiàn)對(duì)DSP圖像采集處理部分的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)支持Linux平臺(tái)的硬件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)口、串口和USB等接口用于數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示和友好的人機(jī)界而等等。ARM實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分本身不參與圖像識(shí)別和處理相關(guān)的算法實(shí)現(xiàn)，而只是配合DSP將圖像處理的結(jié)果顯示出來，并在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)觸發(fā)外部控制器實(shí)現(xiàn)一定的對(duì)外控制功能。 基于ARM+DSP架構(gòu)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)原理，本系統(tǒng)分為控制模塊和視頻處理模塊，二者獨(dú)立開發(fā)和調(diào)試，通過HPI并行方式連接，提高了軟硬件任務(wù)的模塊化程度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，符合嵌入式視頻監(jiān)控的功能要求，可以面對(duì)日益復(fù)雜的視頻應(yīng)用。本文還介紹了基于AT91RM9200處理器子系統(tǒng)開發(fā)板的底層BootLoader程序的開發(fā)和對(duì)Linux操作系統(tǒng)移植的過程。最后論文在設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)提出了一些新的方法和建議。
標(biāo)簽： ARMDSP 嵌入式視頻 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-19
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現(xiàn)階段，中國(guó)的自動(dòng)售貨行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為自動(dòng)服務(wù)的核心部件，基于單片機(jī)的紙幣識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足市場(chǎng)需求。 本文對(duì)基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識(shí)別系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行了研究。研究表明，紙幣識(shí)別系統(tǒng)要求能滿足硬實(shí)時(shí)性，但uClinux操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。由于uClinux功能強(qiáng)大，免費(fèi)且資源豐富，如能成功改進(jìn)本紙幣識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，紙幣識(shí)別系統(tǒng)將在成本，性能和功能性等方面有更大的優(yōu)勢(shì)，所以對(duì)實(shí)時(shí)性進(jìn)行改進(jìn)將非常有意義。 在本紙幣識(shí)別系統(tǒng)中，紙幣特征采集子系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，需要滿足硬實(shí)時(shí)的要求，所以是否能滿足該子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性的要求，將是本紙幣識(shí)別系統(tǒng)能否很好工作的關(guān)鍵所在。通過對(duì)當(dāng)前多種uClinux實(shí)時(shí)性改進(jìn)方案進(jìn)行了解和研究，參考了RTAI和RTLinux的工作原理，提出了基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性改進(jìn)方案。紙幣特征采集子系統(tǒng)主要依靠碼盤光耦產(chǎn)生的反饋信號(hào)生成硬件中斷，然后通過處理該中斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)紙幣特征的采集。在本文提出的方案中，為了提高系統(tǒng)對(duì)硬件中斷的反應(yīng)速度，避開uClinux對(duì)中斷的慢處理，在操作系統(tǒng)與硬件之間建立了一個(gè)特殊的硬件抽象層來管理中斷，并將紙幣特征采集功能與操作系統(tǒng)剝離，放入一個(gè)單獨(dú)的處理單元。通過這樣的處理，使得中斷產(chǎn)生時(shí)，硬件抽象層暫停uClinux操作系統(tǒng)的運(yùn)行，直接將中斷交由紙幣特征采集處理單元處理，實(shí)時(shí)的完成紙幣特征數(shù)據(jù)的采集。
標(biāo)簽： uClinux ARM 識(shí)別系統(tǒng) 實(shí)時(shí)性
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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作為一種全數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)總線以其可控性強(qiáng)、可靠性高、開放性好等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中常常需要在不同種類的現(xiàn)場(chǎng)總線間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信以及用戶需要對(duì)不同種類的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備進(jìn)行操作和控制。同時(shí)，工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)在控制層采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，而在管理層采用以太網(wǎng)構(gòu)成的企業(yè)信息網(wǎng)
標(biāo)簽： ARMVxWorks BSP 現(xiàn)場(chǎng)總線 網(wǎng)關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與公共安全保障需求的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術(shù)、H．264壓縮編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴(kuò)展性等方面都有著突出的優(yōu)勢(shì)，具有重要的學(xué)術(shù)意義與實(shí)用意義， 本課題所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ?yàn)楹诵牡那度胧綀D像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機(jī)客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實(shí)時(shí)采集圖像，采用H．264 編碼算法進(jìn)行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機(jī)客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實(shí)時(shí)顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場(chǎng)情況， 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計(jì)階段，本文首先進(jìn)行了芯片選型與開發(fā)平臺(tái)選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng)，采用雙緩存乒乓交換的方法設(shè)計(jì)圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計(jì)雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設(shè)計(jì)中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時(shí)完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計(jì)，采用μC/OS-Ⅱ進(jìn)行多任務(wù)的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是本文的重點(diǎn)。文中首先分析H．264．標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計(jì)了16×16幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法，并設(shè)計(jì)宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進(jìn)行預(yù)測(cè)模式選擇。然后設(shè)計(jì)4×4子塊掃描方式，編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案，針對(duì)除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實(shí)現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對(duì)編碼算法設(shè)計(jì)相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗(yàn)證，并進(jìn)行測(cè)試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗(yàn)證完成后，本文進(jìn)行了PC機(jī)客戶端設(shè)計(jì)，使其具有遠(yuǎn)程訪問、H．264解碼與實(shí)時(shí)顯示的功能。同時(shí)將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務(wù)器與若干客戶端接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)視頻壓縮率高，監(jiān)控圖像質(zhì)量良好，充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設(shè)計(jì)成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴(kuò)展性好及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景十分廣闊。
標(biāo)簽： FPGA 264 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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激光測(cè)距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應(yīng)用，自1961．年美國(guó)休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺(tái)激光測(cè)距機(jī)之后，激光測(cè)距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高我國(guó)激光測(cè)距水平，研制更高性能激光測(cè)距機(jī)依然是我國(guó)國(guó)防科技研究中的重要課題之一。其中，測(cè)距精度是激光測(cè)距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測(cè)距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測(cè)激光回波信號(hào)將直接影響測(cè)距精度。 脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測(cè)子系統(tǒng)、回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設(shè)計(jì)高精度激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測(cè)距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，電路復(fù)雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設(shè)計(jì)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測(cè)精度，同時(shí)簡(jiǎn)化了整個(gè)測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文研究了將激光回波信號(hào)直接送入FPGA進(jìn)行檢測(cè)的方案。同時(shí)，采用這種方案設(shè)計(jì)了一種激光回波檢測(cè)系統(tǒng)，并把它成功運(yùn)用在一引信項(xiàng)目中。這種方案電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測(cè)子系統(tǒng)只是完成由光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換及簡(jiǎn)單放大，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果均表明，采用該方案進(jìn)行回波檢測(cè)的精度較低，這種回波檢測(cè)方法也只能應(yīng)用在測(cè)距精度要求低的項(xiàng)目中。 為了滿足另一高精度測(cè)距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測(cè)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測(cè)系統(tǒng)。文中介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達(dá)到的回波檢測(cè)精度及整機(jī)測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達(dá)lGsps，該方案實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設(shè)計(jì)，到器件的選型，硬件電路板的實(shí)現(xiàn)等方面做了詳細(xì)的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。接著介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。后面給出了試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應(yīng)用，為其他相關(guān)設(shè)計(jì)提供了參考。最后，對(duì)全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對(duì)激光回波信號(hào)檢測(cè)方向取得了一定的成果，為進(jìn)一步研究提供了參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 激光 回波 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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本論文主要對(duì)無線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計(jì)中的信道編解碼算法進(jìn)行研究并對(duì)其FPGA實(shí)現(xiàn)思路和方法進(jìn)行相關(guān)研究。 近年來無線局域網(wǎng)IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)建議物理層采用無線擴(kuò)頻技術(shù)，所以開發(fā)一套擴(kuò)頻通信芯片具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信相比，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點(diǎn)。無線信道的特性較復(fù)雜，因此在無線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計(jì)中，加入信道編碼是提高芯片穩(wěn)定性的重要方法。 在了解擴(kuò)頻通信基本原理的基礎(chǔ)上，本文提出了“串聯(lián)級(jí)聯(lián)碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯(lián)的級(jí)聯(lián)碼由外碼——(15，9，4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼，和內(nèi)碼-(2，1，3)卷積碼構(gòu)成，交織則采用交織深度為4的塊交織。重點(diǎn)對(duì)RS碼的時(shí)域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進(jìn)行了詳細(xì)的討論，并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實(shí)現(xiàn)的方法。 計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果表明，采用此信道編碼方案可以較好的改善現(xiàn)有仿真系統(tǒng)的誤符號(hào)率。 本論文的內(nèi)容安排如下：第一章介紹了無線擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)以及國(guó)內(nèi)外開發(fā)擴(kuò)頻通信芯片的現(xiàn)狀，并給出了本論文的研究?jī)?nèi)容和安排。第二章主要介紹了擴(kuò)頻通信的基本原理，主要包括擴(kuò)頻通信的定義、理論基礎(chǔ)和分類，直接序列擴(kuò)頻通信方式的數(shù)學(xué)模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理，信道編碼的分類和各自的特點(diǎn)。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯(lián)級(jí)聯(lián)碼+兩次交織”，詳細(xì)討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實(shí)際參數(shù)。第五章對(duì)第四章提出的編碼方案進(jìn)行了性能仿真。第六章結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，討論了FPGA開發(fā)基帶擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和方法。首先對(duì)FPGA開發(fā)流程以及實(shí)際開發(fā)的工具進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，然后給出了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。對(duì)發(fā)射和接收子系統(tǒng)中信道編碼、解碼等相關(guān)功能模塊的實(shí)現(xiàn)原理和方法進(jìn)行分析。第七章對(duì)論文的工作進(jìn)行總結(jié)。
標(biāo)簽： FPGA 無線擴(kuò)頻 信道編解 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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PWM(脈沖寬度調(diào)制)是一種利用數(shù)字信號(hào)來控制模擬電路的控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電源、電機(jī)、伺服系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子控制器、功率控制等電力電子設(shè)備。PWM技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，也是變頻技術(shù)的核心，同時(shí)在機(jī)床，液壓位置控制系統(tǒng)等機(jī)械裝置中也發(fā)揮著重要的作用。PWM技術(shù)已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，因此研究PWM發(fā)生器對(duì)于基礎(chǔ)理論的發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)都有十分重要的意義。 論文研究的主要內(nèi)容是用任意波形作為調(diào)制信號(hào)通過特定的方法來產(chǎn)生所需要的PWM波形，任意波形的合成和PWM波形的生成是兩個(gè)主要任務(wù)。任意波形的合成是課題設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，也是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。論文中波形合成采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。DDS技術(shù)以相位為地址，通過查找離散幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行波形合成，具有輸出波形相位變化連續(xù)、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速率快的優(yōu)點(diǎn)，而且通過設(shè)置控制字可靈活方便地改變輸出頻率，是目前波形合成的主流方法。 實(shí)現(xiàn)PWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法有多種。在綜合比較了單片機(jī)、DSP、ARM等常用開發(fā)工具特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出了一種以可編程邏輯器件(PLD)為主體，單片機(jī)輔助配合的設(shè)計(jì)方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電了技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程邏輯器件的集成度和容量越來越大，基于PLD的設(shè)計(jì)方法正逐步成為一種主流于段，是近些年來電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)熱點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)分為模擬波形產(chǎn)生、單片機(jī)控制電路、FPGA內(nèi)部功能模塊三大部分。FPGA部分的設(shè)計(jì)是以Altera公司的Quartus Ⅱ軟件為開發(fā)平臺(tái)，采用VHDL語(yǔ)言為主要輸入手段來完成內(nèi)部各功能模塊的設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真等調(diào)試工作，目標(biāo)載體選用性價(jià)比比較高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件；單片機(jī)控制電路主要負(fù)責(zé)控制字的設(shè)置和顯示，波形數(shù)據(jù)的接受與發(fā)送；用MATLAB軟件完成仟意波形的繪制和模擬任務(wù)。 論文共分五章，詳細(xì)介紹了課題的背景、PWM發(fā)生器的發(fā)展和應(yīng)用以及選題的目的和意義等，論述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性，對(duì)外圍電路和FPAG內(nèi)部功能模塊的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了具體說明，并對(duì)仿真結(jié)果、系統(tǒng)的性能、存在的問題和改進(jìn)方法等進(jìn)行了分析和闡述。整個(gè)設(shè)計(jì)滿足PWM發(fā)生器的任務(wù)和功能要求，設(shè)計(jì)方法可行。
標(biāo)簽： FPGA PWM 發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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近年來，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用越來越廣泛，尤其是三維(3D)繪圖。3D繪圖使用3D模型和各種影像處理產(chǎn)生具有三維空間真實(shí)感的影像，應(yīng)用于虛擬真實(shí)情況以及多媒體的產(chǎn)品上，且多半是使用低成本的實(shí)時(shí)3D計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)。在初期3D圖形學(xué)剛起步時(shí)，由于圖形簡(jiǎn)單，因此可以利用CPU來運(yùn)算，但隨著圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，所要繪制的圖形越來越復(fù)雜，這時(shí)如果單純依賴CPU來處理，不能達(dá)到實(shí)時(shí)的要求，因此需要專門的硬件來加速圖形處理，GPU(圖形處理單元)因此出現(xiàn)了。不過由于3D圖形加速硬件的復(fù)雜性和短壽命，這極大地提高了對(duì)硬件開發(fā)環(huán)境的需要。為了更好的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改和測(cè)試，不能僅僅用專門定制的方法來設(shè)計(jì)，需要其他的方：硬件描述語(yǔ)言(HDL)和FPGA。 隨著計(jì)算機(jī)繪圖規(guī)模的需要，借助輔助硬件資源，來提高圖形處理單元(GPU)處理速度的需求越來越普遍。自從15年前現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)開始出現(xiàn)以來，其在可編程硬件領(lǐng)域所起的作用越來越大。它們?cè)谒俣?、體積和速度方面都有了很大的提高。這意味著FPGA在以前只能使用專用硬件的場(chǎng)合越來越重要。其中一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是3D圖形渲染，在這個(gè)研究領(lǐng)域里人們正在利用具有可編程性能的FPGA來幫助改進(jìn)圖形處理單元(GPU)的性能。 能夠在廉價(jià)、可動(dòng)態(tài)重新配置的FPGA上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法來輔助硬件設(shè)計(jì)。本文的設(shè)計(jì)就是通過在FPGA上實(shí)現(xiàn)3維圖形幾何處理管線部分功能來提高圖形處理速度。具體實(shí)現(xiàn)中使用硬件描述語(yǔ)言(Verilog HDL)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，并發(fā)現(xiàn)問題解決問題。 本文主要特色如下： 1.針對(duì)幾何變換換子系統(tǒng)，提出一種硬件實(shí)現(xiàn)方案，該方案能對(duì)基本的幾何變換如：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和投影進(jìn)行操作。首先構(gòu)造出總體變換矩陣，隨后進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，再進(jìn)行投影變換，最后輸出變換座標(biāo)。提出一種脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)，用于兩個(gè)矩陣的乘法運(yùn)算。找到一種快捷的方法來實(shí)現(xiàn)矩陣相乘，將能大大提高系統(tǒng)的效率。 2.對(duì)于3D圖形裁剪，文中描述了一種裁剪引擎，它能夠處理3D圖形中的裁剪、透視除法以及視口映射的功能。硬件實(shí)現(xiàn)的難度取決于裁剪算法的復(fù)雜程度。我們?cè)赟utherland-Hodgman裁剪算法的基礎(chǔ)上提出一種新的裁剪算法，該算法通過去除冗余頂點(diǎn)以提高處理速度，同時(shí)利用編碼來判斷線段可見性的方法使得硬件實(shí)現(xiàn)變得很容易。 3.最后，我們?cè)贔PGA上實(shí)現(xiàn)了幾何變換以及三維裁剪，并與C語(yǔ)言的模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確，且三維裁剪能夠以3M個(gè)三角形/s的速度運(yùn)行，滿足了圖形流水中的實(shí)時(shí)性要求。
標(biāo)簽： 三維圖形 幾何 算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：yerik
擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗窄帶干擾，抗多徑干擾，抗人為干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點(diǎn)。在近年來得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)處理。論文對(duì)該直擴(kuò)通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了相關(guān)研究，最后用Altera公司的最新的FPGA開發(fā)平臺(tái)Quarus Ⅱ5.0實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)計(jì)。 整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴(kuò)頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴(kuò)解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后，論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法，結(jié)合實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴(kuò)方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析，采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應(yīng)陷波器來進(jìn)行前端窄帶干擾抑制處理，用基于自適應(yīng)門限技術(shù)的滑動(dòng)相關(guān)捕獲和分時(shí)復(fù)用單相關(guān)器跟蹤來改善PN碼同步的性能，用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來減少載波提取的算法復(fù)雜度，用改進(jìn)型CORDIC算法實(shí)現(xiàn)NCO來方便的進(jìn)行擴(kuò)展。 接著，論文給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和它在真實(shí)系統(tǒng)中連機(jī)調(diào)試所得到的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，靈活性好，生產(chǎn)調(diào)試容易，體積小，便于升級(jí)等特點(diǎn)并且達(dá)到課題各項(xiàng)指標(biāo)的要求。 最后是對(duì)論文工作的一些總結(jié)和對(duì)今后工作的展望。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-07-04
上傳用戶：yd19890720
數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢(shì)。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們?cè)敿?xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時(shí)間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對(duì)幅值和相位較平衡的正交信號(hào)，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對(duì)于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲(chǔ)等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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