JPEG 2000是為適應(yīng)不斷發(fā)展的圖像壓縮應(yīng)用而出現(xiàn)的新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，小波變換是JEPG 2000核心算法之一。小波變換是一種可達(dá)到時(shí)(空)域或頻率域局部化的時(shí)頻域或空頻域分析方法，其多尺度分解特性符合人類的視覺(jué)機(jī)制，更加適用于圖像信息的處理。提升小波變換是一類不采用傅立葉變換做為主要分析工具的小波變換新方法，提升小波變換的提出大大簡(jiǎn)化了小波變換的計(jì)算，使其在實(shí)時(shí)信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)提升的方法很容易構(gòu)造一般的整數(shù)小波變換，由于圖像一般用位數(shù)較低的整數(shù)表示，整數(shù)小波變換可以將為整數(shù)序列的圖像矩陣映射成整數(shù)小波系數(shù)矩陣，這就大大簡(jiǎn)化了小波變換的硬件電路設(shè)計(jì)。在當(dāng)今數(shù)字化和信息化時(shí)代背景下，研究具有高速硬件處理功能的可變程邏輯器件在圖像壓縮算法領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。 本文旨在探討和研制基于FPGA的小波變換模塊的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片，根據(jù)JPEG 2000推薦無(wú)損提升小波算法和有損提升小波算法，設(shè)計(jì)圖像壓縮系統(tǒng)的小波變換模塊。主要工作如下： 第一部分介紹了傳統(tǒng)小波分析理論和提升小波分析理論。包括連續(xù)小波時(shí)頻局域性的特征，離散小波變換系數(shù)的意義，多分辨分析引出的構(gòu)造小波基的系統(tǒng)方法和計(jì)算離散小波的快速算法等。重點(diǎn)放在介紹正交小波和雙正交小波的構(gòu)造方法，并介紹了數(shù)字圖像在小波域的特點(diǎn)。討論了提升小波變換的基本思想，討論了用提升方法構(gòu)造小波基以及傳統(tǒng)小波變換的提升實(shí)現(xiàn)，討論了整數(shù)小波變換。 第二部分介紹了FPGA結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)流程。介紹了FPGA/CPLD器件的特征、發(fā)展趨勢(shì)及FPGA/CPLD基本結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)介紹了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及Xilinx的FPGA開(kāi)發(fā)軟件ISE，最后介紹了硬件描述語(yǔ)言VHDL語(yǔ)言的特點(diǎn)。 最后一部分是本論文研究的主要內(nèi)容，即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波變換的一維變換模塊設(shè)計(jì)和二維變換模塊設(shè)計(jì)。一維提升小波變換模塊采用兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的串行流水線結(jié)構(gòu)和高速高功耗的并行陣列結(jié)構(gòu)。同樣，二維小波變換模塊也采用了兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的折疊結(jié)構(gòu)和高速高功耗的串行結(jié)構(gòu)。 文章對(duì)提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)中的大量細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行了討論，給出了每種結(jié)構(gòu)提升小波變換模塊的電路原理圖，并對(duì)原理圖進(jìn)行了仿真測(cè)試，仿真測(cè)試結(jié)果不僅表明了模塊功能的正確性，而且表明不同小波模塊可以滿足相應(yīng)領(lǐng)域的實(shí)際要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，實(shí)時(shí)圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理專用芯片的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn)。 本文以FPGA為平臺(tái)，使用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了中值濾波、順序?yàn)V波、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、卷積運(yùn)算和高斯濾波等圖像處理算法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)改進(jìn)算法和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在合理地利用硬件資源的條件下，有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性，采用流水線結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法，提高了頂層濾波模塊的處理速度。在中值濾波器的硬件設(shè)計(jì)中，本文提出了一種快速中值濾波算法，該算法大大節(jié)省了硬件資源，處理速度也很快。在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法的硬件實(shí)現(xiàn)中，本文提出的最大值濾波和最小值濾波算法大大減少了硬件資源的占用率，適應(yīng)了流水線設(shè)計(jì)的要求，提高了圖像處理速度。 整個(gè)設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊都在Altera公司的開(kāi)發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了邏輯綜合以及仿真。綜合和仿真的結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得很好的處理效果，達(dá)到較高的工作頻率，處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理圖像，可滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。 本課題為圖像處理專用FPGA芯片的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試，對(duì)今后完成以FPGA圖像處理芯片為核心的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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軟件無(wú)線電作為一種新的無(wú)線通信概念和體制，近年來(lái)隨著3G標(biāo)準(zhǔn)的提出，日益受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)通信廠商的重視。尤其是基于軟件無(wú)線電和智能天線技術(shù)的TD-SCDMA作為通信史上第一個(gè)“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”，有望扭轉(zhuǎn)多年來(lái)我國(guó)移動(dòng)通信制造業(yè)的被動(dòng)局面，是實(shí)現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)騰飛的一個(gè)絕好機(jī)會(huì)。軟件無(wú)線電使得通信體制具有很好的通用性、靈活性和可配置性，并使系統(tǒng)互聯(lián)和升級(jí)變得容易。本文以軟件無(wú)線電中的FIR濾波器為線索，貫穿了信號(hào)重構(gòu)、多抽樣率信號(hào)處理、積分梳狀濾波器等理論分析，重點(diǎn)闡釋了FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法及濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)等技術(shù)問(wèn)題。 本文首先針對(duì)軟件無(wú)線電中的多抽樣率信號(hào)處理理論進(jìn)行了討論和分析。討論了軟件無(wú)線電中如何實(shí)現(xiàn)整數(shù)倍抽取、整數(shù)倍內(nèi)插、分?jǐn)?shù)倍抽樣率變換，并分析了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的等效變換、多相濾波及積分梳狀濾波器的設(shè)計(jì)理論。 緊接著重點(diǎn)闡述了軟件無(wú)線電中FIR濾波器的設(shè)計(jì)理論，包括窗函數(shù)法、頻率抽樣法及等紋波法。分析了各種設(shè)計(jì)方法所能達(dá)到的性能指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例給出了相關(guān)的Matlab程序。并對(duì)FIR濾波器結(jié)構(gòu)的選擇及系數(shù)字長(zhǎng)的確定等問(wèn)題進(jìn)行了分析。此外，也介紹了在Matlab進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)時(shí)一些常用函數(shù)和命令的用法。 本文選用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)中頻軟件無(wú)線電，F(xiàn)PGA與參數(shù)化ASIC、DSP比較有很多優(yōu)勢(shì)，它不但在功耗、體積、成本方面優(yōu)于參數(shù)化ASIC、DSP，而且處理效率高、現(xiàn)場(chǎng)可編程性能良好。不同于DSP的單流處理方式，F(xiàn)PGA是多流并行處理，這種處理方式使FPGA能完成DSP難以實(shí)現(xiàn)的許多功能。在簡(jiǎn)單介紹了FPGA的一般原理，以及FPGA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)和在信號(hào)處理中的設(shè)計(jì)原則以后，重點(diǎn)介紹了FIR濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。提出了分布式算法、加法器網(wǎng)絡(luò)法以及分段FIFO等實(shí)現(xiàn)方法。最后，提出了一種QuartusII與MATLAB聯(lián)合仿真的方法。此方法能夠直觀的檢驗(yàn)濾波器的濾波效果，提高設(shè)計(jì)效率。并結(jié)合工程實(shí)例詳盡的介紹了FIR濾波器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著存儲(chǔ)技術(shù)的迅速發(fā)展，存儲(chǔ)業(yè)務(wù)需求的不斷增長(zhǎng)，獨(dú)立的磁盤冗余陣列可利用多個(gè)磁盤并行存取提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。磁盤陣列技術(shù)采用硬件和軟件兩種方式實(shí)現(xiàn)，軟件RAID（Redundant Array of Independent Disks）主要利用操作系統(tǒng)提供的軟件實(shí)現(xiàn)磁盤冗余陣列功能，對(duì)系統(tǒng)資源利用率高，節(jié)省成本。硬件RAID將大部分RAID功能集成到一塊硬件控制器中，系統(tǒng)資源占用率低，可移植性好。 分析了軟件RAID的性能瓶頸，使用硬件直接完成部分計(jì)算提高軟件RAID性能。針對(duì)RAID5采用FPGA（Field Programmable Gate Array）技術(shù)實(shí)現(xiàn)RAID控制器硬件設(shè)計(jì)，完成磁盤陣列啟動(dòng)、數(shù)據(jù)緩存（Cache）以及數(shù)據(jù)XOR校驗(yàn)等功能。基于硬件RAID的理論，提出一種基于Virtex-4的硬件RAID控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：獨(dú)立微處理器和較大容量的內(nèi)存；實(shí)現(xiàn)RAID級(jí)別遷移，在線容量擴(kuò)展，在線數(shù)據(jù)熱備份等高效、用戶可定制的高級(jí)RAID功能；利用Virtex-4內(nèi)置硬PowerPC完成RAID服務(wù)器部分配置和管理工作，運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)、RAID管理軟件等。控制器既可以作為RAID控制卡在服務(wù)器上使用，也可作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，成為磁盤陣列的調(diào)試平臺(tái)。 隨著集成電路的發(fā)展，芯片的體積越來(lái)越小，電路的布局布線密度越來(lái)越大，信號(hào)的工作頻率也越來(lái)越高，高速電路的傳輸線效應(yīng)和信號(hào)完整性問(wèn)題越來(lái)越明顯。RAID控制器屬于高速電路的范疇，在印刷電路板（Printed Circuit Block, PCB）實(shí)現(xiàn)時(shí)分別從疊層設(shè)計(jì)、布局、電源完整性、阻抗匹配和串?dāng)_等方面考慮了信號(hào)完整性問(wèn)題，并基于IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型進(jìn)行了信號(hào)完整性分析及仿真。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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模／數(shù)轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代測(cè)控電路中非常重要的環(huán)節(jié)，它有并行和串行兩種數(shù)據(jù)輸出形式。目前，模／數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC已被做成大規(guī)模集成電路，并有多種型號(hào)和種類可供選擇。本文介紹了AD7654的性能特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了AD76
標(biāo)簽： 7654 AD 高速AD轉(zhuǎn)換器 單片機(jī)接口
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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設(shè)計(jì)了一種適合于H.264 的變字長(zhǎng)解碼器根據(jù)碼流特點(diǎn)進(jìn)行模塊劃分減少硬件開(kāi)銷采用并行結(jié)構(gòu)解NAL 包解碼效率高采用了桶形移位器進(jìn)行并行解碼每個(gè)時(shí)鐘解一個(gè)碼字采用Verilog 語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真并通過(guò)
上傳時(shí)間： 2013-07-15
上傳用戶：shen007yue
現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)廣泛采用脈沖壓縮技術(shù)，用以解決作用距離與分辨能力之間的矛盾。脈沖壓縮是指雷達(dá)通過(guò)發(fā)射寬脈沖，保證足夠的最大作用距離，而接收時(shí)，采用相應(yīng)的脈沖壓縮法獲得窄脈沖以提高距離分辨率的過(guò)程。同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為雷達(dá)脈沖壓縮處理的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供了可能。 本文主要研究雷達(dá)多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在匹配濾波理論的指導(dǎo)下，成功研制了基于FPGAEP1K100QC208-1和4片高性能ADSP21160M的多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)可處理時(shí)寬在42μs以內(nèi)、帶寬在5MHz以下的線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)，非線性調(diào)頻信號(hào)(NLFM)和Taylor四相碼信號(hào)，且技術(shù)指標(biāo)完全滿足實(shí)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 本文完成的主要工作和創(chuàng)新之處有：(1)基于雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD10242設(shè)計(jì)高精度數(shù)據(jù)采集電路，為整個(gè)脈壓系統(tǒng)的工作提供必要的條件。完成了前端模擬信號(hào)輸入電路的優(yōu)化和差分輸入時(shí)鐘的產(chǎn)生，以實(shí)現(xiàn)高精度采樣。 (2)根據(jù)協(xié)議和脈壓系統(tǒng)的工作要求，以基于FPGAEP1K100QC208完成系統(tǒng)控制，使整個(gè)脈壓系統(tǒng)正確穩(wěn)定地工作。同時(shí)以該FPGA生成雙口RAM，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，以匹配采樣速率和脈壓系統(tǒng)頻率。 (3)設(shè)計(jì)基于4片高性能ADSP21160M的緊耦合并行處理系統(tǒng)，以完成多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮的全部運(yùn)算工作。4片DSP共享外部總線，且各DSP以鏈路口互連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。各DSP還使用一個(gè)鏈路口連接到接口板DSP，將脈壓結(jié)果送出。 (4)以一片ADSP21160M和一片EP1K100QC208為核心，設(shè)計(jì)輸出板電路，完成數(shù)據(jù)對(duì)齊、求模和數(shù)據(jù)向下一級(jí)的輸出，并產(chǎn)生模擬輸出。 (5)調(diào)試并改進(jìn)處理板和輸出板。
標(biāo)簽： FPGA DSP 多波形 壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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隨著ASIC設(shè)計(jì)規(guī)模的增長(zhǎng)，功能驗(yàn)證已成為整個(gè)開(kāi)發(fā)周期的瓶頸。傳統(tǒng)的基于軟件模擬和硬件仿真的邏輯驗(yàn)證方法已難以滿足應(yīng)用的要求，基于FPGA組的原型驗(yàn)證方法能有效縮短系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期，可提供更快更全面的驗(yàn)證。由于FPGA芯片容量的增加跟不上ASIC設(shè)計(jì)規(guī)模的增長(zhǎng)，單芯片已無(wú)法容納整個(gè)設(shè)計(jì)，所以常常需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行邏輯分割，將子邏輯塊映射到FPGA陣列中。 本文對(duì)邏輯驗(yàn)證系統(tǒng)的可配置互連結(jié)構(gòu)和ASIC邏輯分割算法進(jìn)行了深入的研究，提出了FPGA陣列的非對(duì)稱可配置互連結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有的對(duì)稱互連結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)能提供更多的互連通道，可實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O數(shù)量、電平類型和互連路徑的靈活配置。 本文對(duì)邏輯分割算法進(jìn)行了較深入的研究。針對(duì)現(xiàn)有的兩類分割算法存在的不足，提出并實(shí)現(xiàn)了基于設(shè)計(jì)模塊的邏輯分割算法，該算法有三個(gè)重要特征：1)基于設(shè)計(jì)代碼；2)以模塊作為邏輯分割的最小單位；3)使用模塊資源信息指導(dǎo)邏輯分割過(guò)程，避免了設(shè)計(jì)分割過(guò)程的盲目性，簡(jiǎn)化了邏輯分割過(guò)程。 本文還對(duì)并行邏輯分割方法進(jìn)行了研究，提出了兩種基于不同任務(wù)分配策略的并行分割算法，并對(duì)其進(jìn)行了模擬和性能分析；驗(yàn)證了采用并行方案對(duì)ASIC邏輯進(jìn)行分割和映射的可行性。 最后基于改進(jìn)的芯片互連結(jié)構(gòu)，使用原型系統(tǒng)驗(yàn)證方法對(duì)某一大規(guī)模ASIC設(shè)計(jì)進(jìn)行了邏輯分割和功能驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用改進(jìn)后的FPGA陣列互連結(jié)構(gòu)可以更方便和快捷地實(shí)現(xiàn)ASIC設(shè)計(jì)的分割和驗(yàn)證，不但能顯著提高芯片間互連路徑的利用率，而且能給邏輯分割乃至整個(gè)驗(yàn)證過(guò)程提供更好的支持，滿足現(xiàn)在和將來(lái)大規(guī)模ASIC邏輯驗(yàn)證的需求。
標(biāo)簽： FPGA ASIC 邏輯 驗(yàn)證技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)越來(lái)越多的應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的ASIC(專用集成電路)和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)相比，基于FPGA和CPLD實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)具有更高的實(shí)時(shí)性和可嵌入性，能夠方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成與功能擴(kuò)展。 FFT的硬件結(jié)構(gòu)主要包括蝶形處理器、存儲(chǔ)單元、地址生成單元與控制單元。本文提出的算法在蝶形處理器內(nèi)引入流水線結(jié)構(gòu)，提高了FFT的運(yùn)算速度。同時(shí)，流水線寄存器能夠寄存蝶形運(yùn)算中的公共項(xiàng)，這樣在設(shè)計(jì)蝶形處理器時(shí)只用到了一個(gè)乘法器和兩個(gè)加法器，降低了硬件電路的復(fù)雜度。 為了進(jìn)一步提高FFT的運(yùn)算速度，本文在深入研究各種乘法器算法的基礎(chǔ)上，為蝶形處理器設(shè)計(jì)了一個(gè)并行乘法器。在實(shí)現(xiàn)該乘法器時(shí)，本文采用改進(jìn)的布斯算法，用以減少部分積的個(gè)數(shù)。同時(shí)，使用華萊士樹(shù)結(jié)構(gòu)和4-2壓縮器對(duì)部分積并行相加。 本文以32點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT為例進(jìn)行設(shè)計(jì)與邏輯綜合。通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，地址生成單元和控制單元完成FFT電路。電路的仿真結(jié)果與軟件計(jì)算結(jié)果相符，證明了本文所提出的算法的正確性。 另外，本文還對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果提出了進(jìn)一步的改進(jìn)方案，在乘法器內(nèi)加入一級(jí)流水線寄存器，使FFT的速度能夠提高到當(dāng)前速度的兩倍，這在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合具有極高的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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本課題首先研究了常規(guī)的RS譯碼器的算法，確定在關(guān)鍵方程的計(jì)算中采用一種新改進(jìn)的BM算法，然后提出了基于復(fù)數(shù)基的有限域快速并行乘法器和利用冪指數(shù)相減進(jìn)行除法計(jì)算的有限域除法器，通過(guò)這些優(yōu)化方法提高了RS譯碼器的速度，減少了譯碼延時(shí)和硬件資源使用，最后利用VHDL硬件描述語(yǔ)言在FPGA上實(shí)現(xiàn)了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。 本課題實(shí)現(xiàn)的RS(255,223)硬件譯碼器的性能在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平，對(duì)我國(guó)以后航天項(xiàng)目高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著很大的意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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