隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度已經(jīng)由最初的10M發(fā)展到現(xiàn)在的10,000M。用可編程邏輯器件(FPGA)實現(xiàn)以太網(wǎng)控制器與其它SOC系統(tǒng)的互連成為當(dāng)前的研究熱點。本文闡述了MAC層的FPGA設(shè)計、仿真及測試；介紹了整個系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、模塊劃分，并對各個模塊的設(shè)計過程進行了詳細闡述，接著介紹了開發(fā)環(huán)境和驗證工具，同時給出測試方案、驗證數(shù)據(jù)、實現(xiàn)結(jié)果及時序仿真波形圖。 對MAC層的主要功能模塊如:發(fā)送模塊、接收模塊、MAC流程控制模塊、寄存器模塊、MⅡ接口模塊和主機接口模塊以及CRC，CSMA/CD，HASH表等算法給出了基于FPGA及硬件描述語言的解決方法。 本課題針對以下三個方面進行了研究并取得一定的成果: 1)FPGA開發(fā)平臺的硬件實現(xiàn)。選用Xilinx公司的XC3S1000-FT256-4-C和ATMEL公司的ARM9200作為測試的核心器件，采用LXT971芯片作為物理層芯片，AT91RM9200作為數(shù)據(jù)輸入源和雙blockram作為幀緩存搭建FPGA硬件驗證開發(fā)平臺。 2)基于FPGA實現(xiàn)以太網(wǎng)控制器。用VerilogHDL語言構(gòu)建以太網(wǎng)控制器，實現(xiàn)CSMA/CD協(xié)議、10M/100M自適應(yīng)以及與物理層MⅡ接口等。 3)采用片上系統(tǒng)通用的WS接口。目的是便于與具有通用接口的片上系統(tǒng)互連，也為構(gòu)建SOC上處理器提供條件。 本論文實現(xiàn)了一個基于WS總線接口可裁減的以太網(wǎng)MAC控制器IP軟核，為設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的以太網(wǎng)MAC控制器積累了經(jīng)驗。同時，為與其它WS接口的控制器實現(xiàn)直接互連創(chuàng)造了條件，對高層次設(shè)計這一先進ASIC設(shè)計方法也有了較為深入的認識。
標(biāo)簽： 10M100M FPGA 以太網(wǎng)控制器
上傳時間： 2013-07-17
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軟件無線電是近年提出的新的通信體系，由于其具有靈活性和可重配置性并且符合通信的發(fā)展趨勢，已成為通信系統(tǒng)設(shè)計的研究熱點。因此對基于軟件無線電的調(diào)制解調(diào)技術(shù)進行深入細致的研究非常有意義。 本文首先從闡述軟件無線電的理論基礎(chǔ)入手，對多速率信號處理中的內(nèi)插和抽取、帶通采樣、數(shù)字變頻等技術(shù)進行了分析與探討，為設(shè)計和實現(xiàn)8PSK調(diào)制解調(diào)器提供了非常重要的理論依據(jù)。然后，研究了8PSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，詳細論述了它們的基本概念和原理，提出了系統(tǒng)實現(xiàn)方案，在DSP+FPGA平臺上實現(xiàn)了8PSK信號的正確調(diào)制解調(diào)。文中著重研究了突發(fā)通信的同步和頻偏糾正算法，針對同步算法選取了一種基于能量檢測法的快速位同步算法，采用相關(guān)器實現(xiàn)，同時實現(xiàn)位同步和幀同步。并且對于突發(fā)通信的多普勒頻偏糾正，設(shè)計了一個基于自動頻率控制(AFC)環(huán)的頻偏檢測器，通過修改數(shù)控振蕩器(NCO)的頻率控制字方法來校正本地載波頻率，整個算法結(jié)構(gòu)簡單，運算量小，頻偏校正速度快，具有較好的實用性。其次，對相干解調(diào)的初始相位進行糾正時，提出了一種簡單易行的CORDIC方法，同時對FPGA編程當(dāng)中的一些關(guān)鍵問題進行了介紹。最后，設(shè)計了自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器，根據(jù)信噪比和誤碼率來自適應(yīng)的改變調(diào)制方式，以達到最佳的傳輸性能。
標(biāo)簽： FPGA 8PSK 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會的視頻專家組和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的運動圖像專家組組成的聯(lián)合視頻小組制定的下一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)采用了一些先進算法，因此具有優(yōu)異的壓縮性能和極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，滿足低碼率情況下的高質(zhì)量視頻的傳輸。 H.264/AVC采用的先進算法包括多模式幀間預(yù)測、1/4像素精度預(yù)測、整數(shù)變換量化、去方塊濾波和熵編碼。本論文著重對整數(shù)變換與量化、去方塊濾波做了研究。整數(shù)變換是一種只有加法和移位的運算，量化可以通過查表和乘法操作就可以完成，避免了反變換的時候失配問題，沒有精度損失；去方塊濾波是一種用來去除低碼率情況下的每個宏塊的塊效應(yīng)，提高了解碼圖像的外觀。 本文主要從算法研究和硬件實現(xiàn)兩方面著手，在算法研究方面設(shè)計了一個可視化測試軟件，在硬件實現(xiàn)方面主要對整數(shù)變換、量化和去方塊濾波做了研究和實現(xiàn)。視頻壓縮技術(shù)的關(guān)鍵在于視頻壓縮算法及其芯片的實現(xiàn)，F(xiàn)PGA可重復(fù)使用，設(shè)計修改靈活，片內(nèi)資源豐富，具備DSP模塊等優(yōu)勢。在本論文的目標(biāo)實現(xiàn)部分模塊FPGA的硬件設(shè)計，用Verilog完成了關(guān)鍵部分的設(shè)計。首先簡要介紹了視頻壓縮基本原理，常用視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)及其特性以及國內(nèi)外的研究動態(tài)，并對H.264標(biāo)準(zhǔn)基本檔次所涉及的核心技術(shù)進行了詳細介紹，兩種分層結(jié)構(gòu)分別討論。其次在掌握了H.264.算法及編解碼流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺。然后詳細介紹了整數(shù)變換、量化、反變換和反量化核心模塊的設(shè)計和實現(xiàn)，并在Altera的軟件和開發(fā)板上進行了仿真驗證；對去方塊濾波算法做了軟件研究測試，并給出了一種改進的硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。最后，對全文工作進行了總結(jié)和對未來研究工作做了展望。我在課題中所做的主要工作有： 1.查閱相關(guān)文獻，熟悉H.264.標(biāo)準(zhǔn)及整數(shù)變換、量化和去方塊濾波等算法。 2.用VC++完成了基于H.264編解碼的可視化軟件平臺設(shè)計。 3.用Verilog完成了整數(shù)變換量化、反變換反量化模塊FPGA設(shè)計與驗證。 4.去方塊濾波器的算法研究、仿真和硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA 264 變換
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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、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學(xué)術(shù)意義與實用意義， 本課題所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器進行遠程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況， 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計階段，本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。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)計圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設(shè)計中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務(wù)的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計與實現(xiàn)是本文的重點。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)計了16×16幀內(nèi)預(yù)測算法，并設(shè)計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預(yù)測模式選擇。然后設(shè)計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，針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對編碼算法設(shè)計相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設(shè)計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將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)， 實驗結(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)計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。
標(biāo)簽： H264 FPGA 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控
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在當(dāng)今的廣播系統(tǒng)中，絕大部分的視頻信號是隔行采樣的。采用這種掃描格式，能夠大幅度地減少視頻的帶寬，但也會引起彩色爬行、畫面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現(xiàn)象。這種缺陷經(jīng)人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫面的視覺效果，去隔行技術(shù)應(yīng)運而生。同時，視頻信號本身的低幀頻也會導(dǎo)致行抖動、線爬行以及大面積閃爍等視覺效果上的缺陷。增加掃描頻率會把這些視覺缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區(qū)域上去從而產(chǎn)生較好的主觀圖象質(zhì)量。而為了適應(yīng)不同顯示終端以及對圖像大小變化的要求就必須對原始信號分辨率即每幀行數(shù)和每行像素數(shù)進行變換。因此去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換成為視頻格式轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容。 FPGA 的出現(xiàn)是VLSI技術(shù)和EDA技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。FPGA器件集成度高、體積小，具有通過用戶編程實現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計者利用基于計算機的開發(fā)平臺，經(jīng)過設(shè)計輸入、仿真、測試和校驗，直到達到預(yù)期的結(jié)果。使用FPGA器件可以大大縮短系統(tǒng)的研制周期，減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來的電路板級產(chǎn)品集成芯片級產(chǎn)品，從而降低了功耗，提高了可靠性，同時還可以很方便的對設(shè)計進行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉(zhuǎn)換中的主要算法后，重點對去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換的FPGA綜合實現(xiàn)方案進行了由簡單到復(fù)雜的深入研究，分別給出了最簡解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運動補償?shù)慕鉀Q方案。最簡解決方案利用線性算法將去隔行，幀頻轉(zhuǎn)換，分辨率變換三項處理同時實現(xiàn)，達到FPGA內(nèi)部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求，是后續(xù)復(fù)雜方案的基礎(chǔ)。其中去隔行采用場合并方式，幀頻轉(zhuǎn)換采用幀重復(fù)方式，分辨率變換采用均勻插值方式。基于非線性算法的解決方案中加入了對靜止區(qū)域的判斷，靜止區(qū)域的輸出像素值直接選用相應(yīng)位置的已存輸入數(shù)據(jù)，非靜止區(qū)域的輸出像素值通過對已存輸入數(shù)據(jù)進行非線性運算得出。基于運動補償?shù)慕鉀Q方案在對靜止區(qū)域進行判斷和處理的基礎(chǔ)上，對欲生成的變頻后的場間插值幀進行運動估計，根據(jù)運動矢量得出非靜止區(qū)域的輸出像素值。其中為求得輸入場間相應(yīng)時間位置上的插值幀輸出數(shù)據(jù)，該方案采用了自定義的前后向塊匹配運動估計方式，通過對三步搜索算法的高效實現(xiàn)，將SAD 值進行比較得出運動矢量。
標(biāo)簽： FPGA 視頻格式轉(zhuǎn)換 算法研究
上傳時間： 2013-07-19
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基于EDA平臺的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程實踐本文分析了計算機專業(yè)本科生課程計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的教學(xué)現(xiàn)狀, 結(jié)合目前在教學(xué)實踐中采用的部分措施, 提出了在計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課
標(biāo)簽： EDA 計算機系統(tǒng) 實踐
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本文的主要研究內(nèi)容是利用FPGA平臺實現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)接口。 首先，對論文的大致內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)做了簡要介紹，并且比較分析了目前比較流行的網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)的三種方法，并以此為基礎(chǔ)提出了本文中重點介紹的基于FPGA 的網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)方法。 其次，介紹采用以FPGA 做為主控芯片控制8019AS 網(wǎng)絡(luò)控制芯片來實現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)幀的功能。FPGA 需要在上電時完成對于8019AS的初始化設(shè)置。在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報文時，對相應(yīng)的寄存器進行控制和操作以完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的接收。對FPGA 與8019AS 之間的接口實現(xiàn)進行了詳細的描述。 最后，介紹了在FPGA 內(nèi)部對于接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀進行TCP/IP協(xié)議分析的具體過程和實現(xiàn)方法。分別詳細介紹了接收模塊、發(fā)送模塊以及其中子模塊具體功能和實現(xiàn)方法。說明了模塊之間相互觸發(fā)的具體關(guān)系。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)接口一般是采用MCU 或者ARM 等專用控制芯片來實現(xiàn)的，而此次課題以FPGA 作為主控芯片來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口以及部分TCP/IP 協(xié)議分析是一個創(chuàng)意。而且由于FPGA 多管腳可以靈活配置，也使得系統(tǒng)的可擴展性有了很大的提高。
標(biāo)簽： FPGA 以太網(wǎng)絡(luò) 接口的設(shè)計
上傳時間： 2013-06-09
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本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實現(xiàn)方案，并研制出基于FPGA的若干實際應(yīng)用系統(tǒng)，有效地解決目前存在的問題。本文主要研究內(nèi)容為： (1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調(diào)整方法，在YCrCb空間內(nèi)實現(xiàn)亮度和色度分離，避免了RGB空間兩者同時變化造成偏色和失真的現(xiàn)象，并在FPGA內(nèi)采用流水線結(jié)構(gòu)改進3階矩陣運算的邏輯結(jié)構(gòu)，節(jié)省出2/3的邏輯資源，提高了模塊的最高運行速度。 (2)研究利用FPGA實現(xiàn)圖像實時縮放處理的方法，選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對象，實時計算插值系數(shù)dx和dy，并采用流水線結(jié)構(gòu)進行插值計算，僅使用FPGA中的3個雙端口RAM來緩沖圖像數(shù)據(jù)，沒有外擴大容量幀存儲器，降低了成本，提高特種LCD的系統(tǒng)兼容性。 (3)設(shè)計一種針對特種LCD更為簡捷、有效的隔行轉(zhuǎn)逐行掃描的實現(xiàn)方案，即利用圖像實時縮放的方法，把一場圖像縮放到LCD的分辨率，實現(xiàn)復(fù)合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示，改善現(xiàn)有特種LCD在顯示隔行掃描的復(fù)合視頻信號時，遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問題。 (4)設(shè)計出一種基于字符和位圖的數(shù)字OSD控制核，合理使用分布式RAM和塊RAM兩種邏輯資源來存儲字符和位圖信息，OSD圖像由數(shù)字邏輯自動合成，編程簡單靈活，使特種LCD的參數(shù)調(diào)整更加方便。 (5)研制成功基于FPGA的特種LCD顯示控制板，能顯示三種分辨率640×480，800×600，1024×768的圖像信號；支持寬范圍的亮度、對比度、顯示位置等參數(shù)的實時調(diào)整，并提供全功能的透明OSD菜單進行指示。 (6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調(diào)節(jié)板，用于對某型號機載特種LCD進行改造，增加寬范圍的亮度、對比度、圖像顯示位置的實時調(diào)整功能，提供無信號輸入檢測與OSD指示功能，提高圖像顯示的性能，通過了環(huán)境溫度試驗與性能測試，并已裝機。 (7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板，實現(xiàn)了對全分辨率復(fù)合視頻信號進行25幀/秒的實時采集和顯示，在DSP內(nèi)使用“三幀”輪換的圖像數(shù)據(jù)緩沖方法提高了系統(tǒng)的實時處理能力，使之能夠完成一定復(fù)雜度的實時圖像處理。
標(biāo)簽： FPGA LCD 圖像 處理方法
上傳時間： 2013-06-12
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工程機械監(jiān)控系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、無線通信技術(shù)以及衛(wèi)星定位技術(shù)對工程機械的運行狀態(tài)、位置等進行監(jiān)測，是一個既復(fù)雜又龐大的系統(tǒng)，涉及的領(lǐng)域廣，而且由于其工作環(huán)境的特殊性，對系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性要求特別高。現(xiàn)在隨著嵌入式技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，高可靠性、小型化、人性化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化將是其發(fā)展方向。 本文采用底層單元控制系統(tǒng)、車載監(jiān)控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)三級網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)，對起重機底層安全控制單元進行監(jiān)控。在底層單元中引入CAN總線，研究基于CAN總線協(xié)議的Hilon A協(xié)議實現(xiàn)底層各單元的通信。中間層以S3C2410和Linux為核心，融合嵌入式技術(shù)，開發(fā)Qt.Embedded界面，對實時采集起重機的吊重、風(fēng)速、仰角信號狀態(tài)參數(shù)，以及通過計算比較判斷是否發(fā)生異常的狀態(tài)進行顯示。最后研究了GPRS網(wǎng)絡(luò)，完成遠程數(shù)據(jù)傳輸和遠程終端監(jiān)控的通訊。 文中詳細介紹了系統(tǒng)的各部分硬件設(shè)計，結(jié)合硬件平臺實現(xiàn)了Linux操作系統(tǒng)的移植、引導(dǎo)加載程序BootLoader，構(gòu)建了根文件系統(tǒng)。結(jié)合Linux操作系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了CAN總線通信、GPRS通訊、PPP腳本撥號、Socket網(wǎng)絡(luò)編程、LCD幀緩沖顯示設(shè)備Framebuffer、觸摸屏、A/D轉(zhuǎn)換器驅(qū)動程序的開發(fā)，并通過嵌入式圖形用戶Qt/Embedded在嵌入式Linux平臺上的移植，開發(fā)了友好的人機交互界面。
標(biāo)簽： ARMLinux 車載監(jiān)控
上傳時間： 2013-06-30
上傳用戶：康郎
本文研究了基于ARM的嵌入式微處理器構(gòu)成的傳感圖像液晶顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用ARM9的嵌入式微處理器芯片S3C2410內(nèi)部豐富的接口資源，采取軟硬件協(xié)同設(shè)計的方法完成設(shè)計，使系統(tǒng)更易集成。本文首先針對系統(tǒng)需求設(shè)計了各相關(guān)模塊的接口電路，然后對Linux系統(tǒng)下整個圖像采集系統(tǒng)的程序設(shè)計作了詳細的分析，重點設(shè)計完成了LCD驅(qū)動程序與USB接口驅(qū)動程序。在完成各相關(guān)模塊驅(qū)動的基礎(chǔ)上設(shè)計完成了圖像采集與顯示程序，實現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的采集、傳輸和圖像正常顯示。系統(tǒng)設(shè)計采集速率為30幀/秒，圖像畫面流暢，功能穩(wěn)定，并且數(shù)據(jù)傳輸采用DMA傳輸方式，使顯示數(shù)據(jù)不經(jīng)過CPU而直接傳送到顯示緩沖區(qū)，加快了數(shù)據(jù)傳輸速度。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，運行過程中不需PC機介入，使配置更靈活，顯示界面更友好。基于嵌入式系統(tǒng)的圖像采集處理技術(shù)在當(dāng)前正處于起步階段，研究前景廣闊，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)，監(jiān)護、防盜系統(tǒng)，機器人視覺等技術(shù)領(lǐng)域中。
標(biāo)簽： ARM 傳感 圖像 液晶顯示
上傳時間： 2013-08-05
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