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實時數(shù)據(jù)采集

基于FPGA和PCI接口圖像采集壓縮卡

隨著數(shù)字圖像處理的應用領域不斷擴大，實時處理技術成為研究的熱點。VLSI技術的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術提供了硬件基礎。其中FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的特點使其在圖像采集和處理方面的應用顯得更加經(jīng)濟、靈活、方便。本文設計了一種以FPGA為工作核心，并實現(xiàn)了PCI接口的圖像采集壓縮系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用了自頂向下的設計方案，先把系統(tǒng)分成了三大塊，即圖像采集、PCI接口和圖像壓縮，然后分別設計各個大模塊中的子模塊。首先，利用FPGA對專用視頻轉(zhuǎn)換器SAA7111A進行控制，因為SAA7111A是采用IC總線模塊，從而完成了對SAA7111A的控制，并通過設計圖像采集模塊、讀/寫數(shù)據(jù)模塊、總線管理模塊等，實現(xiàn)把標準的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號并采集的功能。其次，在了解PCI規(guī)范的前提下，深入地分析了PCI時序和地址配置空間等，設計了簡化邏輯的狀態(tài)機，并用VHDL硬件描述語言設計了程序，完成了簡化邏輯的PCI接口設計在FPGA芯片內(nèi)部的實現(xiàn)，達到了一33MHz、32位數(shù)據(jù)寬度、支持猝發(fā)傳輸?shù)腜CI從設備模塊的接口功能，與傳統(tǒng)的使用PCI專用接口芯片來實現(xiàn)的PCI接口比較來看，更加節(jié)約了系統(tǒng)的邏輯資源，降低了成本，增加了設計的靈活性。再次，設計了WINDOWS下對PCI接口的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序可以選擇不同的方法來完成，當然每個方法都有自己的特點，對幾種主要設計驅(qū)動程序的方法作以比較之后，本文選擇了使用DRIVER WORKS工具來完成。通過對配置空間的設計、系統(tǒng)端口和內(nèi)存映射的設計、中斷服務的設計等，用VC++語言編寫了驅(qū)動程序。最后，考慮到增加系統(tǒng)的實用性和完備性，還填加設計了圖像的壓縮部分。這部分需要完成的工作是在上述系統(tǒng)完成后，再額外地把采集來的視頻數(shù)據(jù)通過另一路數(shù)據(jù)通道按照一定的格式壓縮后存儲到硬盤中。本系統(tǒng)中，這部分設計是利用Altera公司提供的IP核來完成壓縮的，同時還用VHDL語言在FPGA上設計了IDE硬盤接口，使壓縮后的數(shù)據(jù)存儲到硬盤中。

標簽： FPGA PCI 接口圖像采集

上傳時間： 2013-06-01

上傳用戶：程嬰sky
多路電壓采集系統(tǒng)

多路電壓采集系統(tǒng)一、實驗目的１．熟悉可編程芯片ADC0809，8253的工作過程，掌握它們的編程方法。２．加深對所學知識的理解并學會應用所學的知識，達到在應用中掌握知識的

標簽： 多路電壓采集

上傳時間： 2013-06-30

上傳用戶：cursor
基于FPGA的USB接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

隨著科學技術水平的不斷提高，在科研和生產(chǎn)過程中為了更加真實的反映被測對象的性質(zhì)，對測試系統(tǒng)的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的測試裝置，由于傳輸速度低或安裝不便等問題已不能滿足科研和生產(chǎn)的實際需要。USB技術的出現(xiàn)很好的解決了上述問題。USB總線具有支持即插即用、易于擴展、傳輸速率高(USB2.0協(xié)議下為480Mbps)等優(yōu)點，已逐漸得到廣泛的應用。本課題研究并設計了一套基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。論文首先詳細介紹了USB總線協(xié)議，然后從系統(tǒng)的總體結構、硬件電路、軟件程序以及系統(tǒng)性能檢測等幾個方面，詳細闡述了系統(tǒng)的設計思想和實現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用雙12位A/D轉(zhuǎn)換器，提供兩條模擬信號通道，可以同時采集雙路信號，最高的采樣率為200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。論文詳細介紹了其在SlaveFIFO接口模式下的電路設計和程序設計。系統(tǒng)應用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和與USB接口芯片的數(shù)據(jù)交換，并產(chǎn)生其中的邏輯控制信號和時序信號。同時應用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制可提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小設備的體積。系統(tǒng)的軟件設計，主要包括FPGA芯片中的邏輯、時序控制程序、8051固件程序、客戶應用程序及其驅(qū)動程序。客戶端選擇了微軟的Visual Studio6.0 C++作開發(fā)平臺，雖然增加了復雜程度，但是軟件執(zhí)行效率及重用性均得到提高。最后，應用基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試標準信號及電木的導熱系數(shù)，以驗證測試系統(tǒng)的可靠信與準確性。

標簽： FPGA USB 接口數(shù)據(jù)采集

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：鳳臨西北
高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

本文分析了當代高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了數(shù)據(jù)采集的A/D方法及理論、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable GateArray，F(xiàn)PGA)技術的發(fā)展及原理，串口通信的原理及實現(xiàn)。在此基礎上，探討了采用FPGA控制24位△∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)思路，對探測傳感器或檢波器后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號A/D轉(zhuǎn)換、FPGA與外部接口設計、串口數(shù)據(jù)通信做了詳細的研究，尤其是在用FPGA來完成與外部ADC的接口控制上做了深入的開發(fā)和設計，整個接口控制模塊采用VHDL語言編寫，并同時將ROM、FIFO等數(shù)字邏輯模塊一起集成到一片F(xiàn)PGA芯片當中，并在Quartus Ⅱ6.0的開發(fā)平臺上通過了軟件仿真，時序仿真結果達到了系統(tǒng)要求。

標簽： 高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-21

上傳用戶：yuele0123
AD574在數(shù)據(jù)采集中的應用

論述了AD574逐次逼近型12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理、應用以及與單片機所構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),分析了系統(tǒng)的硬件、軟件結構和具體操作,給出了AD574與AT89C51單片機的接口線路圖.

標簽： 574 AD 數(shù)據(jù)采集中的應用

上傳時間： 2013-05-23

上傳用戶：ca05991270
基于FPGA的嵌入式圖像采集卡的研究

圖像采集和處理技術在機器視覺和圖像分析等諸多領域應用十分廣泛，大部分情況下，采集卡只需將前端相機捕獲的圖像信息正確地傳回計算機即可。但是在要求較高的應用場合需要采集卡能準確控制外部光源和相機，完成圖像采集，預處理，數(shù)據(jù)傳輸。只有這樣，用戶才可以根據(jù)不同的興趣和需求對特定的某些圖像進行采集、傳輸以及處理，以達到某種分析目的。本文根據(jù)國家985二期項目“三維粒子圖像測速系統(tǒng)”的圖像采集與處理需要，設計開發(fā)了一款以FPGA為核心控制芯片的嵌入式圖像采集卡。采集卡以FPGA為邏輯和算法實現(xiàn)的核心器件，不僅實現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上的圖像采集，而且實現(xiàn)了CCD相機控制和激光器同步曝光功能，打破了以往單純靠增加硬件設備實現(xiàn)同步控制的方法，簡化了系統(tǒng)硬件結構并節(jié)約系統(tǒng)成本。此外，在系統(tǒng)中嵌入了圖像增強算法和采用PCI接口與計算機連接滿足了高速采集的要求。同時，采用市場上廣泛應用的Camera Link作為采集卡的圖像輸入接口，提高了系統(tǒng)的通用性、傳輸速率和抗干擾能力，簡化圖像獲取設備和模擬攝像頭之間需要視頻解碼等連接。具有嵌入式處理功能，光源同步和相機控制的采集卡將使機器視覺系統(tǒng)，圖像測速等諸多領域的圖像采集應用變得更為便捷。論文首先對圖像采集卡系統(tǒng)的組成、整體方案和可行性進行了論證。然后給出了圖像采集卡的硬件設計。在此部分結合整體設計方案，討論芯片的選型問題。根據(jù)所選芯片的本身特點，分模塊地對圖像采集卡的硬件設計原理進行了詳細的闡述。接下來是圖像采集卡的軟件設計部分。用VHDL和原理圖結合的方法對FPGA進行編程，實現(xiàn)了圖像采集系統(tǒng)的各個功能模塊。根據(jù)圖像采集系統(tǒng)的要求用DriverWorks軟件設計了圖像采集卡的WDM底層驅(qū)動程序和上層應用程序。最后是用FPGA實現(xiàn)了帶修改參數(shù)的硬件嵌入式圖像處理算法——圖像增強。論文中使用QUARTUS軟件嵌入的邏輯分析儀SignalTap對FPGA設計的模塊進行了硬件調(diào)試，給出了調(diào)試的時序圖和調(diào)試結果，經(jīng)測試分析該采集卡滿足“三維粒子圖像測速系統(tǒng)”的要求，達到了預期目標。

標簽： FPGA 嵌入式圖像采集卡

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：cazjing
基于FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術的研究

目前，數(shù)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(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應用的超大規(guī)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(yōu)點，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設計的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集與處理技術進行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點，把FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對數(shù)據(jù)采集與處理，對FPGA進行選型，設計了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結構。把整個控制系統(tǒng)分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)處理模塊的設計。FFT算法在數(shù)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(xiàn)結構，提出了用FPGA實現(xiàn)FFT的一種設計思想，給出了總體實現(xiàn)框圖。分別設計了旋轉(zhuǎn)因子復數(shù)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(xiàn)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(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)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(tài)機控制器成功地對各個模塊進行了有序、協(xié)調(diào)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(shù)據(jù)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(xiàn)進行了研究，結合單片系統(tǒng)的特點，把整個系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)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(tǒng)可完成對實時信號的高速采集與處理。

標簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集處理技術

上傳時間： 2013-07-06

上傳用戶：eclipse
四路同步數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的設計

數(shù)字信號處理是信息科學中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學科之一。常用的實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、邏輯實現(xiàn)能力強、速度快、設計靈活性好等眾多優(yōu)點，尤其在并行信號處理能力方面比DSP更具優(yōu)勢。在信號處理領域，經(jīng)常需要對多路信號進行采集和實時處理，為解決這一問題，本文設計了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。本文首先介紹數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成和數(shù)字信號處理的優(yōu)點，然后通過FFT算法的比較選擇和硬件實現(xiàn)方案的比較選擇，進行總體方案的設計。在硬件方面，特別討論了信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA芯片配置等功能模塊的設計方案和硬件電路實現(xiàn)方法。信號處理單元的設計以Xilinx ISE為軟件平臺，采用VHDL和IP核的方法，設計了時鐘產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)滑動模塊、FFT運算模塊、求模運算模塊、信號控制模塊，完成信號處理單元的設計，并采用ModelSim仿真工具進行相關的時序仿真。最后利用MATLAB對設計進行驗證，達到技術指標要求。

標簽： 同步數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

上傳時間： 2013-07-07

上傳用戶：小火車啦啦啦
動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預處理

人體血液成份的無創(chuàng)檢測是生物醫(yī)學領域尚未攻克的前沿課題之一，動態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測方法難以逾越的障礙——個體差異和測量條件對檢測結果的影響。實現(xiàn)動態(tài)光譜檢測，其關鍵在于采集多波長的光電容積脈搏波信號，并對其進行處理。針對動態(tài)光譜檢測中信號微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點，本文設計了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預處理系統(tǒng)，提高檢測精度，采集出滿足動態(tài)光譜信號提取要求的光電脈搏波；并對動態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實現(xiàn)進行研究。課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實現(xiàn)對多波長的光電容積脈搏波的檢測。結合面陣CCD的二維圖像特點，采用信號累加法去除噪聲，提高信號的信噪比。創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號累加方法——將處于同一行的視頻信號在采樣過程中直接累加，然后再進行傳輸和存儲。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號的信噪比，同時減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對存儲器容量的要求，改善了動態(tài)光譜信號檢測系統(tǒng)的性能。針對面陣CCD攝像頭輸出的復合視頻信號的特點，設計視頻信號解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號和準確的視頻同步信號，用于后續(xù)的視頻信號采集與處理。根據(jù)動態(tài)光譜信號檢測和視頻信號采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺，設計并實現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了視頻信號的精確定位，通過光譜信號的高速同行累加，實現(xiàn)了光電脈搏波信號的高精度檢測。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過對其應用程序的開發(fā)，可靠的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開發(fā)成本。為實現(xiàn)動態(tài)光譜信號的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實現(xiàn)方案，對各關鍵模塊進行設計，為動態(tài)光譜信號的進一步處理打下良好的基礎。最后，通過實驗證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號預處理的可行性，得到了符合動態(tài)光譜信號提取要求的脈搏波信號。

標簽： 動態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集預處理

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：cknck
基于FPGA控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設計SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設計，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應性、可擴展性和可調(diào)試性。在時序數(shù)字邏輯設計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進行修正。在存儲器設計上，采用FPGA片內(nèi)存儲器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時進行設置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。在傳輸接口設計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進行切換。在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實時準確的驗證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設計進行了詳細分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設計、并行接口設計、PCI接口設計、PC端控制軟件設計以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結果和測試結果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設計圖、實物圖及注釋詳細的相關源程序清單。

標簽： FPGA 控制高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)

上傳時間： 2013-06-09

上傳用戶：lh25584