隨著移動終端、多媒體、Internet網絡、通信，圖像掃描技術的發展，以及人們對圖象分辨率，質量要求的不斷提高，用軟件壓縮難以達到實時性要求，而且會帶來因傳輸大量原始圖象數據帶來的帶寬要求，因此采用硬件實現圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換，量化后的處理環節，是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現，具有廣闊的應用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現項目為背景，對熵編碼器和解碼器的硬件實現進行探討，給出了并行熵編碼和解碼器的實現方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現。在設計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉換時的控制邏輯,避免了因數據處理不及時造成數據丟失的可能性，從而保證了編碼的正確性。而在實現并行的huffman解碼器時，解碼算法充分利用了規則化碼書帶來的碼字的單調性，及在特定長度碼字集內碼字變化的連續性，將并行解碼由模式匹配轉換為算術運算，提高了存儲器的利用率、系統的解碼效率和速度。在實現并行huffman編碼的基礎上，結合針對DC子帶的預測編碼，針對直流子帶的游程編碼，能夠對圖像壓縮系統中經過DWT變換，量化，掃描后的數據進行正確的編碼。同時，在并行huffman解碼基礎上的熵解碼器也可以解碼出正確的數據提供給解碼系統的后續反量化模塊，進一步處理。在本文介紹的設計方案中，按照自頂向下的設計方法，對星載圖像壓縮系統中的熵編解碼器進行分析，進而進行邏輯功能分割及模塊劃分，然后分別實現各子模塊，并最終完成整個系統。在設計過程中，用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發平臺進行設計輸入、編譯、仿真，同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具，驗證了設計的正確性。通過系統波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M，在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M，吞吐量可達到2500Mbps，也能滿足性能要求。仿真驗證的結果表明：設計能夠滿足性能要求，并具有一定的使用價值。
上傳時間： 2013-05-19
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在衛星遙感設備中，隨著遙感技術的發展和對傳輸式觀測衛星遙感圖像質量要求的不斷提高，航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高，由此引起高分辨率遙感圖像數據存儲量和傳輸數據量的急劇增長，然而衛星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息，必須解決輸入數據碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數據的高保真、實時、大壓縮比壓縮技術就成了解決這一矛盾的關鍵技術。FPGA器件為實現數據壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實現的一個理想的平臺。FPGA器件集成度高，體積小，通過用戶編程實現專門應用的功能。它允許電路設計者利用基于計算機的開發平臺，經過設計輸入，仿真，測試和校驗，直到達到預期的結果，減少了開發周期。小波變換能夠適應現代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質量控制等要求，在較大壓縮比下，小波圖像壓縮質量明顯好于DCT變換，因此小波變換成為新一代壓縮標準JPEG2000的核心算法。同時，小波變換的提升算法結構簡單，能夠實現快速算法，有利于硬件實現，因此提升小波變換對于采用FPGA或ASIC來實現圖像變換來說是很好的選擇。本文針對衛星遙感圖像的數據流，主要研究可以對衛星圖像進行實時二維小波變換的方案。針對提升小波變換的VLSI結構和FPGA設計中的關鍵技術，從邊界延拓、濾波器結構、整數小波、定點運算、原位運算等方面進行了研究和討論，并且完成了針對衛星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實現。采用VerIlog語言對設計進行了仿真驗證，并將仿真結果同matlab仿真結果進行了比較，比較結果表明該方案能實現對衛星遙感圖像數據流的二維提升小波變換的功能。同時QuartusII綜合結果也表明，系統時鐘能夠工作在很高的頻率，可以滿足高速實時對衛星圖像的小波變換處理。
上傳時間： 2013-06-15
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本文在充分了解并分析溫室監控技術及其配套設施發展現狀的基礎上，結合目前對溫室作物長勢診斷技術研究的需求，試圖將嵌入式遠程視頻采集技術應用到溫室監測中，綜合利用現代電子技術、視頻監測技術、網絡技術，獲取溫室作物的生長狀況、肥水需求情況以及病蟲草害動態等信息的反應載體作物的生長圖像，為作物生產管理者或管理決策者提供及時準確的圖像數據信息，便于采取各種管理措施。本文的主要研究內容如下： 遠程視頻監測硬件系統的設計和測試。本系統的主控制器選用以Samsung公司的基于ARM920T內核的微控制器S3C2410A為主控芯片的核心板，它已經完成了最小系統的設計，并擴展了存儲器，引出了相應的接口；視頻獲取設備選用基于中星微zc301p處理器的北大青鳥MPC-30B USB接口攝像頭；在最小系統上擴展了USB通信接口、SD卡存儲器接口、網絡通信接口、液晶顯示屏接口、以及JTAG仿真調試接口等；最后完成整個系統的焊接和測試。 嵌入式Windows CE．net操作系統的移植。針對本系統的特點對Windows CE．net操作系統進行裁剪，在Microsoft Platform Builder5.0集成開發環境下，定制一個適合本系統需要的操作系統；針對本硬件系統的特殊性編寫相應的系統啟動引導程序Bootloader；最后實現WindowsCE．net操作系統的移植和調試。 遠程視頻監測軟件系統的設計和調試。首先給系統的各個外設和接口設計驅動程序，以保證它們能夠正常工作，主要是視頻采集攝像頭驅動程序的設計和調試；在Embedded VisualC++開發環境下，設計視頻采集、編碼壓縮、存儲、本地顯示和網絡傳輸程序，并完成整個軟件系統的調試。在Visual C++6.0開發環境下設計遠程監測中心PC機的應用程序，通過網絡接收遠程傳來的圖像信息，并加以處理，實現圖像信息的網絡遠程接收、顯示、存儲等處理工作。 整個軟硬件系統聯合調試運行結果表明，系統應用于溫室作物長勢視頻圖像遠程監測是可行的，具有小巧便攜、成本低廉、能耗較低等特點；系統采集到的圖像信息基本上能夠滿足溫室作物長勢診斷研究的要求，具有一定的實用價值。
上傳時間： 2013-05-31
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本文以星載圖像數據的壓縮與加密為背景，對CCSDS圖像壓縮算法和AES數據加密算法做了深入研究。文章的主要工作包括： (1)實現了CCSDS圖像壓縮算法的C程序，并且與SPIHT算法和JPEG2000算法在星載圖像壓縮領域做了簡單的對比； (2)對原始CCSDS圖像壓縮算法進行了改進。實驗結果表明，改進后的算法在提升算法性能的同時，降低了算法的復雜度； (3)研究了AES數據加密標準，并實現了該算法的C程序； (4)用VerilogHDL語言實現了CCSDS圖像壓縮算法和AES數據加密算法的編碼器； (5)在FPGA硬件平臺上，驗證了這兩種算法編碼器的正確性和有效性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著星載電子系統復雜度、小型化需求的提高，SoC已經成為應對未來星載電子系統設計需求的解決途徑。為了簡化設計流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC設計中引入了稱之為平臺的體系結構模板，用它來描述采用已有的標準核來開發SoC的方法。在星載電子系統中常用部件的分類設計，最終建立一個包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設計平臺，從而有效的提高星載電子系統的設計能力。在當前NASA和ESA的空間應用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統設計平臺要提供的一個互連部件對其進行設計。 針對這一需求，本論文采用自項向下的設計方法對PCI總線從設備控制器的設計與實現進行了研究，對PCI總線協議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標設備控制器的設計，采用Verilog HDL對其進行了RTL級的描述。 在該課題的研究中，采用了目前集成電路設計中常見的自頂向下設計方法，使用硬件描述語言Verilog HDL對其進行描述，重點分析了PCI總線設備控制器的設計。以PCI總線協議的分析和理解為基礎，對PCI總線設備控制器進行了功能分析和結構劃分。根據PCI總線設備控制器的功能和結構劃分，對PCI總線目標設備控制器的設計思路和各個子模塊電路的設計和實現進行了詳細的分析闡述，并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真。應用FPGA作為物理驗證和實現載體，進行了面向FPGA的電路綜合，進行了布局布線后的時序仿真，證明所實現的PCI目標設備控制器符合基本功能要求，在以上基礎上完成了PCI目標設備控制器的FPGA實現。通過這整個論文的工作，按照設計、仿真、綜合驗證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標設備控制器IP軟核的設計。
上傳時間： 2013-06-07
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隨著生活水平的提高，人們對環境的要求越來越高，如何獲取實時、可靠的環境數據已經成為一個迫在眉睫的問題，特別是在人跡罕至的地方或者危險區域，傳統的環境監測手段已經無法滿足需要。無線傳感器網絡具有低功耗、自組織、可靠性高等優點，非常適合野外環境監測。 本文介紹了環境監測無線傳感器網絡中的網關設計。從低功耗和可靠性出發，網關的ZigBee通信模塊采用CC2430，負責組建管理無線環境監測網；GPRS模塊采用TC35，實現了環境監測網絡與監控系統的無線數據傳輸；主控制器采用嵌入式處理器LPC2210，通過與ZigBee模塊和GPRS模塊的通信，實現兩種網絡的協議轉換。在硬件設計方面，介紹了主控制器模塊的電源電路、串口電路、存儲器電路、人機交互電路、與ZigBee通信模塊的接口設計、與GPRS模塊接口設計；在軟件設計方面，提出了基于需時中斷的軟件設計方法，移植了μC/OS-II操作系統，設計了串口驅動、ARM與ZigBee通信、ARM發送短消息、人機交互以及監控中心軟件等；對ZigBee網絡中的組網、數據傳輸等進行了研究，設計了星型無線傳感器網絡，介紹了系統的測試情況。結果表明，星型ZigBee環境監測網絡能通過GPRS網絡實現對ZigBee網絡的監測，整個系統具有實時、可靠、低功耗、監測范圍廣等優點。
上傳時間： 2013-06-13
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圖像處理技術是信息科學中近幾十年來發展最為迅速的學科之一。目前，數字圖像處理技術被廣泛應用于航空航體、通信、醫學及工業生產領域中。圖像處理系統的硬件實現一般來講有三種方式：專用的圖像處理器件主要有專用集成芯片(Application SpecificIntegrated Circuit)、數字信號處理器(Digital Signal Process)和現場可編程門陣列(FieldProgrammable GateArray)以及相關電路組成。它們可以實時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中，低層的圖像預處理的數據量很大，要求處理速度快，但運算結果相對比較簡單。相對于其他兩種系統，基于FPGA的圖像處理系統非常合適用于圖像的預處理。 本文設計了一種基于FPGA的圖像處理系統。它的主要功能有：對攝像頭送來的視頻數據進行采集，并把它數字化；實現中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像增強算法；將數字視頻信號轉換為模擬信號。 圖像處理系統由主處理器單元、圖像編碼單元和圖像解碼單元三部分組成。FPGA作為整個系統的核心器件，不僅要模擬出12C總線協議，完成視頻解碼芯片和編碼芯片的初始化；還要對視頻流同步信號提取，實現圖像采集控制，并將圖像信號存儲在SRAM中；圖像增強算法也是在FPGA中實現。采用PHILIPS公司的專用視頻解碼芯片SAA7111A將模擬視頻轉化數字視頻；視頻編碼芯片SAA7121完成數字視頻到模擬視頻的轉化。
上傳時間： 2013-07-19
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本文針對應用于軍用直升機上的Doppler/SINS組合導航系統對導航計算機高精度、高性能的要求，設計出一種基于DSP(TMS320C6713)和FPGA(Spartan-3E XC3S500E) 協同合作的機載導航計算機系統。在分析Doppler/SINS組合導航系統模型的特點和系統對導航計算機的需求后，提出了基于DSP和FPGA的機載導航計算機整體設計方案，該方案采用DSP負責導航解算，利用FPGA強大的內部資源擴展系統的通信接口，完成外圍通信模塊控制信號的整合。在導航計算機整體設計方案，包括硬件設計方案和軟件設計方案確立的基礎上，首先對 DSP和FPGA芯片進行選型，其次對實現各個功能模塊的關鍵技術進行研究和開發，包括基于FPGA的數據通信模塊、基于DSP的處理器模塊以及數據存儲模塊，開發過程中做了大量的仿真和驗證，最后對系統進行綜合測試和聯調，并進行了地面跑車實驗。實驗結果證明：系統能夠實時采集IMU角速率和加速度、Doppler雷達的速度等信息，能夠對IMU、Doppler、GPS、航姿系統、高度表等信息進行導航解算，生成當前位置、姿態等導航數據，并能夠完成與機載電子設備間的數據通信與控制。多次的聯調和跑車實驗結果證明，機載導航計算機達到了預期設計的目的，可以有效提高導航系統的運算精度，實現了高性能、小體積、低成本的要求，系統具有較高的應用價值。關鍵詞：Doppler/SINS組合導航，導航計算機，DSP,FPGA
上傳時間： 2013-07-25
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·《信號處理引論》【國外電子與通信教材系列】 【原書作者】： [美]James H. McClellan/ Ronald W. Schafer/ Mark A. Yoder【譯者】：周利清 等【出版社】 ： 電子工業出版社【出版日期】：2005年4月【文件格式】：超星 本書是作者根據他們近十年的教學和研究
標簽： 信號處理
上傳時間： 2013-04-24
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北京航空航天大學出版社，周航慈 吳光文著，【基于嵌入式實時操作系統的程序設計技術】，2006年11月第1版。本書詳細介紹了基于嵌入式實時操作系統的程序設計技術，書中介紹的內容以源碼開放的嵌入式實時操作系統μC/OSII為軟件運行環境，以ARM7為硬件環境。本書內容深入淺出，為加深理解，列舉了很多程序設計實例和實驗。
上傳時間： 2013-04-24
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