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并行總線

  • 基于FPGA的全景圖像處理系統設計

    隨著科學技術的不斷發展,視頻圖像處理的應用越來越廣泛,各種圖像處理算法日趨成熟,相關的硬件技術更是不斷推陳出新。現代大規模集成電路VLSI技術的迅猛發展為視頻圖像處理技術提供了硬件基礎。其中,現場可編程門陣列FPGA用于嵌入式視頻圖像處理有其獨特優勢。FPGA高性能、高集成度、低功耗的特點不僅使其具備高速CPU的性能,而且其可編程性使得設計者可以方便的通過對邏輯結構的修改和配置,完成對系統的升級。 本文根據FPGA的并行處理特點,以及其在實時圖像處理方面的優勢,進行了基于FPGA的全景圖像處理系統的設計。在設計過程中,廣泛查閱了相關資料,通過分析系統的功能,進行具體器件的選型,最后確定紅色颶風Ⅱ代開發板及其擴展板作為本系統的硬件開發平臺。然后通過編寫相應的驅動程序(I2C總線控制器、SDRAM控制器),應用程序(視頻數據接收與存儲邏輯模塊),實現系統圖像采集、存儲的功能。本文的所有邏輯模塊均采用Verilog HDL語言進行描述設計。 本文最后對系統進行了調試。經實驗驗證,系統達到了圖像實時采集、存儲的功能,能進行正確可靠的工作。該系統為后續的圖像處理打下了堅實的基礎,同時整個系統的邏輯模塊資源消耗只占FPGA(EP1C12)的百分之幾,剩余資源還可以來用作一些硬件算法。

    標簽: FPGA 全景圖像 處理系統

    上傳時間: 2013-07-02

    上傳用戶:lh25584

  • 基于FPGA的RSA加密芯片設計與實現

    本文對基于脈動陣列結構的RSA公鑰密碼協處理器進行了深入的研究,通過對Montgomery模乘思想的深入分析,確定了免減基2算法作為模乘運算實現算法,同時系統的研究了脈動陣列結構這一專用處理器設計模型,結合器件特性設計出一種適于在FPGA上實現的模乘運算電路結構,通過引入流水線技術,實現了兩次模乘運算并行處理。在此基礎上,引入可變參數的設計理念,完成了可變參數模冪運算電路的設計與實現工作,有效的提高了算法硬件實現的靈活性。

    標簽: FPGA RSA 加密 芯片設計

    上傳時間: 2013-07-16

    上傳用戶:playboys0

  • 高速圖像采集系統的研究與設計

    圖像采集是數字化圖像處理的第一步,開發圖像采集平臺是視覺系統開發的基礎。視覺檢測的速度是視覺檢測要解決的關鍵技術之一,也是專用圖像處理系統設計所要完成的首要目標

    標簽: 高速圖像采集

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:waitingfy

  • 基于FPGA的靜止圖像編碼器

    遙感圖像在人類生活和軍事領域的應用日益廣泛,適合各種要求的遙感圖像編碼技術具有重要的現實意義。基于小波變換的內嵌編碼技術已成為當前靜止圖像編碼領域的主流,其中就包括基于分層樹集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees,SPIHT)的內嵌編碼算法。這種算法具有碼流可隨機獲取以及良好的恢復圖像質量等特性,因此成為實際應用中首選算法。隨著對圖像編碼技術需求的不斷增長,尤其是在軍事應用領域如衛星偵察等方面,這種編碼算法亟待轉換為可應用的硬件編碼器。 在靜止圖像編碼領域,高性能的圖像編碼器設計一直是相關研究人員不懈追求的目標。本文針對靜止圖像編碼器的設計作了深入研究,并致力于高性能的圖像編碼算法實現結構的研究,提出了具有創新性的降低計算量、存儲量,提高壓縮性能的算法實現結構,并成功應用于圖像編碼硬件系統中。這個方案還支持壓縮比在線可調,即在不改變硬件框架的條件下可按用戶要求實現16倍到2倍的壓縮,以適應不同的應用需求。本文所做的工作包括了兩個部分。 1.一種基于行的實時提升小波變換實現結構:該結構同時處理行變換和列變換,并且在圖像邊界采用對稱擴展輸出邊界數據,使得圖像小波變換時間與傳統的小波變換相比提高了將近2.6倍,提高了硬件系統的實時性。該結構還合理地利用和調度內部緩沖器,不需要外部緩沖器,大大降低了硬件系統對存儲器的要求。 2.一種采用左遍歷的比特平面并行SPIHT編碼結構:在該編碼結構中,空間定位生成樹采用深度優先遍歷方式,比特平面同時處理極大地提高了編碼速度。

    標簽: FPGA 圖像 編碼器

    上傳時間: 2013-06-17

    上傳用戶:abc123456.

  • 三相電流型自然采樣SPWM整流器

    隨著全控型變流技術的不斷發展和應用領域的不斷拓寬,具有高功率因數的PWM整流器在工業領域中逐漸得到普遍重視。在目前的PWM調制方法中,自然采樣SPWM具有控制靈活、輸出脈沖波形好、諧波含量低等優點,是一種性能優良的調制方法。傳統的基于DSP的SPWM實現方法受DSP本身串行程序流工作模式的限制,是很難實時完成自然采樣SPWM的計算的,這在一些特殊的應用領域限制了PWM整流器性能的提高。為此,論文提出了一種基于FPGA的自然采樣SPWM實現方法,并在三相電流型整流器樣機上進行了實驗驗證。由于FPGA具有豐富的可編程邏輯資源和I/O口,并且可以采用并行工作方式,因此控制系統具有更快的處理速度、更小的控制延時和更好的實時性,有利于PWM整流器性能的提高。仿真和實驗研究都表明本文的設計是正確有效的。

    標簽: SPWM 三相 電流型 整流器

    上傳時間: 2013-06-16

    上傳用戶:黑漆漆

  • 基于FPGA的視頻圖像檢測技術

    在圖像處理及檢測系統中,實時性要求往往影響著系統處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術及方法的基礎上,應用嵌入式系統設計和圖像處理技術,以交通信息視頻檢測系統為研究背景,展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術的研究與應用,通過系統仿真驗證了基于FPGA架構的圖像并行處理和檢測系統具有較高的實時處理能力,能夠準確并穩定地檢測出運動目標的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內容有: 1.分析研究了視頻圖像檢測技術,針對傳統基于PC構架和DSP處理器的視頻檢測系統的弊端,并從可靠性、穩定性、實時性和開發成本等因素考慮,提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數據處理系統的設計方案。 2.應用模塊化的硬件設計方法,構建了新一代嵌入式視頻檢測系統的硬件平臺。該系統由異步FIFO模塊、圖像空間轉換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預處理模塊和圖像檢測模塊等組成,較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸的問題,并為以后系統功能的擴展奠定了良好的基礎。 3.在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法,分析比較了各自的優缺點的基礎上,本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法,并給出該算法的硬件實現結構圖,應用VHDL硬件描述語言編程、實現,仿真結果表明,快速中值濾波算法的處理速度較傳統算法提高了50%,更有效地降低了系統資源占用率和提高了系統運算速度,增強了檢測系統的實時性能。 4.研究了基于視頻的交通車流量檢測算法,重點討論背景差分法,圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值,并對圖像進行了直方圖均衡處理,提高圖像檢測精度。并結合嵌入式系統處理技術,在FPGA系統上研究設計了這些算法的硬件實現結構,用VHDL語言實現,并對各個模塊及相應算法做出了功能仿真和性能分析。 5.系統仿真與驗證是整個FPGA設計流程中最重要的步驟,針對現有仿真工具用手動設置輸入波形工作量大等弊病,本文提出了一種VHDL測試基準(TestBench)方法解決系統輸入源仿真問題,用TEXTIO程序包設計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口,很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統的仿真結果數據在MATLAB上還原為圖像,方便了系統測試結果的分析與調試。系統測試的結果表明,運動目標的檢測基本符合要求,可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾,有效地檢測出正確的目標。 本文主要研究了基于FPGA片上系統的圖像處理及檢測技術,針對FPGA技術的特點對某些算法提出了改進,并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發平臺上仿真實現,仿真結果達到預期目標。本文的研究對智能化交通監控系統的車流量檢測做了有益探索,對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。

    標簽: FPGA 視頻圖像 檢測技術

    上傳時間: 2013-07-13

    上傳用戶:woshiayin

  • 基于FPGA的數字射頻存儲器設計

    數字射頻存儲器(Digital Radio FreqlJencyr:Memory DRFM)具有對射頻信號和微波信號的存儲、處理及傳輸能力,已成為現代雷達系統的重要部件。現代雷達普遍采用了諸如脈沖壓縮、相位編碼等更為復雜的信號處理技術,DRFM由于具有處理這些相干波形的能力,被越來越廣泛地應用于電子對抗領域作為射頻頻率源。目前,國內外對DRFM技術的研究還處于起步階段,DRFM部件在采樣率、采樣精度及存儲容量等方面,還不能滿足現代雷達信號處理的要求。 本文介紹了DRFM的量化類型、基本組成及其工作原理,在現有的研究基礎上提出了一種便于工程實現的設計方法,給出了基于現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array FPGA)實現的幅度量化DRFM設計方案。本方案的采樣率為1 GHz、采樣精度12位,具體實現是采用4個采樣率為250 MHz的ADC并行交替等效時間采樣以達到1 GHz的采樣率。單通道內采用數字正交采樣技術進行相干檢波,用于保存信號復包絡的所有信息。利用FPGA器件實現DRFM的控制器和多路采樣數據緩沖器,采用硬件描述語言(Very High Speed}lardware Description Language VHDL)實現了DRFM電路的FPGA設計和功能仿真、時序分析。方案中采用了大量的低壓差分信號(Low Voltage Differential Signaling LVDS)邏輯的芯片,從而大大降低了系統的功耗,提高了系統工作的可靠性。本文最后對采用的數字信號處理算法進行了仿真,仿真結果證明了設計方案的可行性。 本文提出的基于FPGA的多通道DRFM系統與基于專用FIFO存儲器的DRFM相比,具有更高的性能指標和優越性。

    標簽: FPGA 數字射頻 存儲器

    上傳時間: 2013-06-01

    上傳用戶:lanwei

  • 基于FPGA的圖像增強技術研究

    圖像增強技術是數字圖像處理領域中的一項重要內容,隨著數字圖像處理應用領域的不斷擴大,快速、實時圖像處理技術成為研究的熱點。超大規模集成電路技術的飛速發展為數字圖像實時處理技術提供了硬件基礎,尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構和基于查找表的獨特結構等優點使得在數字信號處理領域的應用持續上升。國內外,越來越多的實時圖像處理應用逐漸轉向FPGA平臺。 本文基于FPGA的圖像增強技術研究主要是針對空間域方法,這種方法是指在空間域內直接對像素灰度值進行運算處理,算法簡單并且存在并行性,非常適合于用硬件實現。FPGA可以靈活地實現并行、實時處理圖像數據,正是利用這一特點,本文提出了一種基于FPGA的圖像增強處理系統設計。該系統采用SOPC技術,完成圖像增強處理。文中給出了系統設計思路,并分析了該系統的結構及功能實現,說明了系統實現過程。其硬件平臺的核心部分是Altera公司Stratix系列的.FPGA EPlS40芯片,采用自頂向下的設計方法構造圖像增強處理功能模塊,利用硬件描述語言vHDL對圖像增強模塊進行電路描述,并進行設計優化、仿真,在生成系統配置文件后加載到FPGA上進行板級調試。完成了基于FPGA的圖像增強算法模塊的設計,重點設計實現了點運算增強處理模塊、中值濾波器模塊,并對中值濾波器進行了改進設計實現,采用FPGA完成了對圖像增強算法的硬件加速。

    標簽: FPGA 圖像增強 技術研究

    上傳時間: 2013-06-16

    上傳用戶:songrui

  • 網絡路由器報文交換算法及實現

    隨著現代互聯網規模的不斷擴大,網絡數據流量迅速增長,傳統的路由器已經無法滿足網絡的交換和路由需求。當前,新一代路由器普遍利用了交換式路由技術,通過使用交換背板以充分利用公共通信鏈路,有效的提高了鏈路的利用率,并使各通信節點的并行通信成為可能。硬件系統設計中結合了專用網絡處理器,可編程器件各自的特點,采用了基于ASIC,FPGA,CPLD硬件結構模塊化的設計方法。基于ASIC技術體系的GSR的出現,使得路由器的性能大大提高。但是,這種路由器主要滿足數據業務(文字,圖象)的傳送要求,不能解決全業務(語音,數據,視頻)數據傳送的需要。隨著網絡規模的擴大,矛盾越來越突出,而基于網絡處理器技術的新一代路由器,從理論上提出了解決GSR所存在問題的解決方案。 基于網絡路由器技術實現的路由器,采用交換FPGA芯片硬件實現的方式,對路由器內部各種單播、多播數據包進行路由轉發,實現網絡路由器與外部數據收發芯片的數據通信。本文主要針對路由器內部交換FPGA芯片數據轉發流程的特點,分析研究了傳統交換FPGA所采用的交換算法,針對簡單FIFO算法所產生的線頭阻塞現象,結合虛擬輸出隊列(VOQ)機制及隊列仲裁算法(RRM)的特點,并根據實際設計中各外圍接口芯片,給出了一種消除數據轉發過程中出現的線頭阻塞的iSLIP改進算法。針對實際網絡單播、多播數據包在數據轉發處理過程的不同,給出了實際的解決方案。并對FPGA外部SSRAM包緩存帶寬的利用,數據轉發的包亂序現象及FPGA內部環回數據包的處理流程作了分析并提出了解決方案,有效的提高了路由器數據交換性能。 根據設計方案所采用的算法的實現方式,結合FPGA內部部分關鍵模塊的功能特點及性能要求,給出了交換FPGA內部可用BlockRam資源合理的分配方案及部分模塊的設計實現,滿足了實際的設計要求。所有處理模塊均在xilinx公司的FPGA芯片中實現。

    標簽: 網絡 報文交換 算法 路由器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:牛布牛

  • 直序擴頻軟件無線電發射機研究

    軟件無線電是無線通信領域繼固定到移動、模擬到數字之后的第三次革命,是目前乃至未來的無線電領域的技術發展方向,它在提高系統靈活性上有無可比擬的優勢,是實現未來無線通信系統的有效手段。擴頻通信具有卓越的抗干擾和保密性能。擴頻通信相對于傳統的窄帶通信,在頻譜利用率上也有明顯的優勢,是未來無線通信系統中的關鍵技術,直接序列擴頻則是其中在民用領域使用最多的一種擴頻技術。FPGA在分布式計算、并行處理、流水線結構上有獨特的優勢,自然成為設計擴頻軟件無線電系統的首選技術之一。 首先介紹了軟件無線電的理論基礎,并分析了它的硬件結構和技術關鍵。軟件無線電的關鍵思路在于構建一個通用的強大的硬件平臺,這也正是本課題的主要工作之一。而后,重點介紹了直序擴頻的理論基礎。對于發射機,其中最關鍵的是尋找一種相關特性卓越的偽隨機序列,本課題主要對m序列、OVSF碼和Gold碼進行了深入研究。最后,詳述了基于DDFS的數字調制技術和FPGA技術。 基于以上理論基礎研究,根據軟件無線電硬件結構,開發了基于Altera公司Cyclone系列FPGA的硬件平臺。該平臺具有210Mbps的高速DAC,并配有串口、USB接口、音頻CODEC輸入輸出通道、以及LVDS擴展口和SDRAM,考慮到通用性,設計中加入了足以開發出接收機的兩路40Mbps的高速ADC。FPGA的代碼開發也是核心內容,本課題編寫了大量相應的代碼,包括加擴模塊(含偽隨機序列發生器)、基于DDFS的數字調制模塊以及串口通信模塊、LCD驅動模塊,SDRAM Controller、ADC驅動模塊,并編寫了相應的測試代碼。整個系統測試通過。關于硬件平臺設計和代碼開發,在本文第三章和第四章詳細介紹。 總體說來,本課題基于現有的理論發展,在充分理解相關理論的前提下,將主要經歷集中于具體應用的研究與開發,并取得了一定的成果。

    標簽: 直序擴頻 發射機 軟件無線電

    上傳時間: 2013-06-27

    上傳用戶:xauthu

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