本文介紹了基于軟PLC(Programmable Logic Controller，可編程控制器)的嵌入式技術(shù)起源和背景，綜述了基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)，最后介紹了其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的方法。 基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)分為開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)(又稱為虛擬機(jī)系統(tǒng))。本文概述了開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其運(yùn)行于PC機(jī)的操作系統(tǒng)如Windows或者Linux等，為用戶提供一個(gè)大眾化的編程環(huán)境，它包含編輯器、編譯器、連接器、調(diào)試器和通信接口幾個(gè)部分。編輯界面友好，可以讓用戶方便的使用LD、ST和FBD三種語(yǔ)言編寫(xiě)程序，編譯器和連接器將源程序文件編譯和連接成虛擬機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的目標(biāo)代碼文件；分析了開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其中詳細(xì)描述了編譯模塊的編制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了將指令表語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為運(yùn)行系統(tǒng)能夠識(shí)別的C/C++指令的功能；詳細(xì)地研究了梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表語(yǔ)言，以及由指令表語(yǔ)言向梯形圖語(yǔ)言的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。調(diào)試器借助于虛擬機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)提供的服務(wù)可完成對(duì)應(yīng)用程序的調(diào)試糾錯(cuò)；討論了uCLinux操作系統(tǒng)和編譯調(diào)試技術(shù)，以及采用ModBus/TCP工業(yè)通信協(xié)議的通信接口用于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)之間的通信。 另一方面，本文分析了虛擬機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，它運(yùn)行于安裝了uCLinux的ARM7平臺(tái)上，包括運(yùn)行內(nèi)核模塊、系統(tǒng)管理模塊和通信接口模塊。由于uCLinux沒(méi)有MMU和本身對(duì)實(shí)時(shí)性沒(méi)有什么要求，而針對(duì)基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)要求，本文在對(duì)其進(jìn)行了uCLinux小型化研究的同時(shí)探討了雙內(nèi)核實(shí)時(shí)性方案，解決了uCLinux實(shí)時(shí)性不足的問(wèn)題。運(yùn)行內(nèi)核模塊調(diào)度和執(zhí)行應(yīng)用程序并管理時(shí)鐘。系統(tǒng)管理模塊管理系統(tǒng)狀態(tài)和內(nèi)存。通信模塊用于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)及I/O設(shè)備通信。在此基礎(chǔ)上，對(duì)基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)試驗(yàn)將編譯的目標(biāo)代碼傳遞到基于軟PLC的嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了控制功能，驗(yàn)證了生成目標(biāo)代碼的正確性和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的可行性，實(shí)現(xiàn)了編輯界面友好，系統(tǒng)開(kāi)放，性價(jià)比較高的軟PLC嵌入式系統(tǒng)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，具有一定理論和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： PLC 軟 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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十多年來(lái)，隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復(fù)雜度的提高、對(duì)軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員面臨著嚴(yán)峻的危機(jī)和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開(kāi)發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員在軟件開(kāi)發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對(duì)該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復(fù)用和代碼的重用，因此難以滿足市場(chǎng)對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)效率和開(kāi)發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究?jī)?nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實(shí)時(shí)框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點(diǎn)一最大限度實(shí)現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個(gè)特點(diǎn)： 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時(shí)，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)方法關(guān)注的重點(diǎn)是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時(shí)，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實(shí)現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來(lái)，為它們單獨(dú)設(shè)計(jì)組件。開(kāi)發(fā)人員在應(yīng)用該框架進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計(jì)時(shí)，只需要關(guān)注功能需求的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于實(shí)時(shí)性、調(diào)度等非功能需求的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)用ARTIC提供的時(shí)間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實(shí)現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個(gè)控制線程組成的特點(diǎn)，應(yīng)用基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個(gè)主動(dòng)對(duì)象的緝合。相對(duì)于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ǎ疚奶岢龅闹鲃?dòng)對(duì)象的最大特點(diǎn)在于：它提供對(duì)事件隊(duì)列、控制線程和表示主動(dòng)對(duì)象動(dòng)態(tài)行為狀態(tài)機(jī)等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)人員快速地開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因?yàn)樗艘粋€(gè)微小的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS) 報(bào)包裝，在某些場(chǎng)合可以作為一個(gè)簡(jiǎn)易的RTOS使用。為了驗(yàn)證ARTIC的性能，本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開(kāi)發(fā)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
上傳用戶：cxl274287265
隨著圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像處理技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)方面都得到了廣泛的運(yùn)用。與此同時(shí)，人們對(duì)圖像處理的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理器件主要有專用集成芯片（Application Specific Integrated Circuit）和數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Process）。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA以其應(yīng)用靈活、集成度高、功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)周期短、開(kāi)發(fā)成本低的特點(diǎn)，越來(lái)越多地被應(yīng)用在圖像處理領(lǐng)域。大量實(shí)踐證明，F(xiàn)PGA的并行處理能力與流水線作業(yè)能顯著地提高圖像處理的速度，因此基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展前景。 本文研究的是一個(gè)在嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)下的圖像預(yù)處理子系統(tǒng)。首先實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用可重復(fù)配置的圖像處理算法研究硬件平臺(tái)，完成圖像的采集、接收、處理、存儲(chǔ)、輸出等功能。由于FPGA本身具有完全的可重復(fù)配置性，所以該架構(gòu)的硬件平臺(tái)可以很方便的升級(jí)和重復(fù)配置。其次在該平臺(tái)上，本文使用Verilog HDL硬件語(yǔ)言在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了多種圖像預(yù)處理算法。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，為了充分發(fā)揮FPGA在并行處理方面的強(qiáng)大功能，本文對(duì)算法做了一定的改進(jìn)，使其盡量能使用并行處理的方式來(lái)完成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本圖像預(yù)處理系統(tǒng)能在毫秒級(jí)高速地完成多種圖像算法，完全能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)50幀/秒的輸出要求。 最后根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中出現(xiàn)的噪聲類型多樣化的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于反饋理論的圖像處理效果控制模塊。該模塊能通過(guò)對(duì)處理后圖像峰值信噪比（PSNR）的分析，控制FPGA對(duì)下一幅圖像的噪聲采用更有針對(duì)性的圖像處理方法。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
上傳用戶：gundamwzc
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)也越來(lái)越廣泛的滲入到人類生活的方方面面。我們生活中常用的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦、便攜式掃描儀等等都應(yīng)用到了嵌入式系統(tǒng)。 論文首先介紹了嵌入式系統(tǒng)，包括嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)以及FPGA在嵌入式中的應(yīng)用等，指明嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。 硬件設(shè)計(jì)部分，首先介紹了FPGA的相關(guān)知識(shí)，包括FPGA構(gòu)成、特性、開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)發(fā)流程等，并對(duì)論文中選用的Altera公司的CyclonⅡ器件做了詳細(xì)的介紹。利用SOPC Builder、NiosⅡ等工具設(shè)計(jì)創(chuàng)建了NiosⅡ CPU內(nèi)核，添加以太網(wǎng)、Flash、PIO以及VGA接口等模塊，生成了一個(gè)Nios CPU內(nèi)核，完成硬件設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì)部分，研究了嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展、種類、特點(diǎn)等，簡(jiǎn)單介紹了幾種代表性的嵌入式操作系統(tǒng)。選擇嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)，綜合考慮了內(nèi)核、可移植性、可裁剪性、外掛模塊、成本、服務(wù)等各種因素，最終選用μCLinux操作系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了μCLinux的特點(diǎn)、基本架構(gòu)、代碼結(jié)構(gòu)等。利用NiosⅡIDE為宿主機(jī)建立Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境。在IDE里配置Linux內(nèi)核和文件系統(tǒng)，編譯后上載到做好的硬件平臺(tái)上。啟動(dòng)μCLinux后將一個(gè)C語(yǔ)言編寫(xiě)的九宮格求解程序下載到開(kāi)發(fā)板中運(yùn)行，檢驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果，驗(yàn)證嵌入式系統(tǒng)的正確性。 論文所做的只是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需要對(duì)軟硬件進(jìn)行修改，以實(shí)現(xiàn)不同的功能。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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ARM嵌入式系統(tǒng)C語(yǔ)言編程資料，歡迎各位朋友 下載
標(biāo)簽： ARM 嵌入式系統(tǒng) C語(yǔ)言編程
上傳時(shí)間： 2013-06-06
上傳用戶：himbly
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)不斷的進(jìn)步，SOC(System On a Chip)是未來(lái)IC產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究關(guān)注的重點(diǎn)。由于SOC設(shè)計(jì)的日趨復(fù)雜化，芯片的面積增大，芯片功能復(fù)雜程度增大，其設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作也愈加繁瑣。復(fù)雜ASIC設(shè)計(jì)功能驗(yàn)證已經(jīng)成為整個(gè)設(shè)計(jì)中最大的瓶頸。 使用FPGA系統(tǒng)對(duì)ASIC設(shè)計(jì)進(jìn)行功能驗(yàn)證，就是利用FPGA器件實(shí)現(xiàn)用戶待驗(yàn)證的IC設(shè)計(jì)。利用測(cè)試向量或通過(guò)真實(shí)目標(biāo)系統(tǒng)產(chǎn)生激勵(lì)，驗(yàn)證和測(cè)試芯片的邏輯功能。通過(guò)使用FPGA系統(tǒng)，可在ASIC設(shè)計(jì)的早期，驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)功能，支持硬件、軟件及整個(gè)系統(tǒng)的并行開(kāi)發(fā)，并能檢查硬件和軟件兼容性，同時(shí)還可在目標(biāo)系統(tǒng)中同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)中運(yùn)行的實(shí)際軟件。FPGA仿真的突出優(yōu)點(diǎn)是速度快，能夠?qū)崟r(shí)仿真用戶設(shè)計(jì)所需的對(duì)各種輸入激勵(lì)。由于一些SOC驗(yàn)證需要處理大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而FPGA作為硬件系統(tǒng)，突出優(yōu)點(diǎn)是速度快，實(shí)時(shí)性好。可以將SOC軟件調(diào)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和ASIC的開(kāi)發(fā)同時(shí)進(jìn)行。 此設(shè)計(jì)以ALTERA公司的FPGA為主體來(lái)構(gòu)建驗(yàn)證系統(tǒng)硬件平臺(tái)，在FPGA中通過(guò)加入嵌入式軟核處理器NIOS II和定制的JTAG(Joint Test ActionGroup)邏輯來(lái)構(gòu)建與PC的調(diào)試驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路，并采用定制的JTAG邏輯產(chǎn)生測(cè)試向量，通過(guò)JTAG控制SOC目標(biāo)系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)SOC內(nèi)部和其他IP(IntellectualProperty)的在線測(cè)試與驗(yàn)證。同時(shí)，該驗(yàn)證平臺(tái)還可以支持SOC目標(biāo)系統(tǒng)后續(xù)軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試。 本文介紹了芯片驗(yàn)證系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的性能、組成、功能以及系統(tǒng)的工作原理；搭建了基于JTAG和FPGA的嵌入式SOC驗(yàn)證系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，提出了驗(yàn)證系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)對(duì)驗(yàn)證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了闡述；詳細(xì)研究了嵌入式軟核處理器NIOS II系統(tǒng)，并將定制的JTAG邏輯與處理器NIOS II相結(jié)合，構(gòu)建出調(diào)試與驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路；根據(jù)芯片驗(yàn)證的要求，設(shè)計(jì)出軟核處理器NIOS II系統(tǒng)與PC建立數(shù)據(jù)鏈路的軟件系統(tǒng)，并完成芯片在線測(cè)試與驗(yàn)證。 本課題的整體任務(wù)主要是利用FPGA和定制的JTAG掃描鏈技術(shù)，完成對(duì)國(guó)產(chǎn)某型DSP芯片的驗(yàn)證與測(cè)試，研究如何構(gòu)建一種通用的SOC芯片驗(yàn)證平臺(tái)，解決SOC驗(yàn)證系統(tǒng)的可重用性和驗(yàn)證數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸、采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可測(cè)性問(wèn)題。本文在SOC驗(yàn)證系統(tǒng)在芯片驗(yàn)證與測(cè)試應(yīng)用研究領(lǐng)域，有較高的理論和實(shí)踐研究?jī)r(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
上傳用戶：ccsp11
本文論述了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，介紹了TCP/IP協(xié)議棧的原理，以及硬線實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的意義和應(yīng)用。 第一章為緒論，介紹論文研究的目的、內(nèi)容、意義和國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀。 第二章介紹FPGA設(shè)計(jì)的流程和Verilog HDL設(shè)計(jì)語(yǔ)言。著重介紹了FPGA的代碼輸入、編譯、綜合、仿真和下載等等步驟，并且介紹了FPGA設(shè)計(jì)中使用到的EDA軟件。介紹了Verilog HDL語(yǔ)言的起源，以及Verilog HDL語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)，并與VHDL語(yǔ)言進(jìn)行了簡(jiǎn)單的比較。 第三章介紹嵌入式系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的經(jīng)過(guò)剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的內(nèi)容。著重介紹了要實(shí)現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議棧的子協(xié)議，包括TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議。在介紹這些協(xié)議的時(shí)候，介紹了這些協(xié)議的工作原理，以及這些協(xié)議要用到的報(bào)文的格式。 第四章介紹實(shí)現(xiàn)剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，具體介紹的經(jīng)過(guò)剪裁的TCP/IP各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)工作。這個(gè)部分著重介紹各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的過(guò)程。在設(shè)計(jì)完這些模塊后，對(duì)這些模塊的仿真進(jìn)行了仿真。 第五章是全文的總結(jié)，概括了作者在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的主要工作和課題的意義，同時(shí)指出了進(jìn)一步工作的方向和需要解決的問(wèn)題。
上傳時(shí)間： 2013-07-04
上傳用戶：leesuper
隨著Internet的不斷發(fā)展，人們希望日常生活中所用到的嵌入式設(shè)備都能夠很方便地實(shí)現(xiàn)Intemet接入，這對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)，要求低成本、多功能、高性能。這些是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)。 可編程邏輯器件FPGA在過(guò)去的幾十年中取得了飛速發(fā)展，從最初的幾千門(mén)到現(xiàn)在的幾百萬(wàn)門(mén)，可靠性與集成度不斷提高，而功耗和成本卻在不斷降低，具有很高的性價(jià)比。再加上開(kāi)發(fā)周期短、對(duì)開(kāi)發(fā)人員的要求相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，因此被大量應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。 本文是基于FPGA高性價(jià)比、可靈活配置的特點(diǎn)，也是當(dāng)前流行的“微控制器+FPGA”的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，所以我們提出了基于FPGA的實(shí)現(xiàn)方案。本文通過(guò)在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)嵌入式TCP/IP協(xié)議(包括UDP、IP、ARP、TCP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)以及以太網(wǎng)MAC協(xié)議，并提供標(biāo)準(zhǔn)MII接口，通過(guò)外接PHY實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。最終成功地通過(guò)了驗(yàn)證。 基于FPGA的實(shí)現(xiàn)可以有效地降低成本，同時(shí)可以在其中集成其他功能模塊，提高整個(gè)系統(tǒng)的集成度，減小PCB版圖面積和布線復(fù)雜度，有利于提高系統(tǒng)可靠性。因此，本研究課題對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很大的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(lái)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(tīng)網(wǎng)絡(luò)。PC機(jī)客戶端可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)，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(kāi)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(xiě)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(wèn)、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： H264 FPGA 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，指紋識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域。對(duì)于一般的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)要求具有很高的實(shí)時(shí)性和易用性，因此識(shí)別算法應(yīng)該具有較低的復(fù)雜度，較快的運(yùn)算速度，從而滿足實(shí)時(shí)性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識(shí)別算法采用不同的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，使得指紋識(shí)別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實(shí)時(shí)性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門(mén)的概念。NiosⅡ是Altera．公司開(kāi)發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入到FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯組建成一個(gè)基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構(gòu)方案。對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法和原理進(jìn)行了深入研究，合理的改進(jìn)了部分指紋識(shí)別算法；同時(shí)為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實(shí)現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配算法原理進(jìn)行闡述，同時(shí)改進(jìn)了指紋圖像的細(xì)化算法，提高了算法的性能，并設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 2、針對(duì)指紋圖像預(yù)處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向?yàn)V波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證系統(tǒng)誤識(shí)率較低、可靠性高的基礎(chǔ)上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識(shí)別方法，提出采用多枚指紋唯一標(biāo)識(shí)身份，大大降低了識(shí)別系統(tǒng)的誤識(shí)率； 4、改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準(zhǔn)點(diǎn)的方法，同時(shí)結(jié)合可變界限盒思想進(jìn)行指紋特征匹配。 5、結(jié)合COM+技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了后臺(tái)指紋特征匹配服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)信息交換。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的系統(tǒng)構(gòu)架方案有效可行，基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、擴(kuò)展性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，擁有廣闊的發(fā)展前景。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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