由于信道中存在干擾,數(shù)字信號(hào)在信道中傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤碼.為了提高通信質(zhì)量,保證通信的正確性和可靠性,通常采用差錯(cuò)控制的方法來(lái)糾正傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤.本文的目的就是研究如何通過(guò)差錯(cuò)控制的方法以提高通信質(zhì)量,保證傳輸?shù)恼_性和可靠性.重點(diǎn)研究一種信道編解碼的算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,并在硬件上驗(yàn)證,利用碼流傳輸?shù)臏y(cè)試方法,對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試.在以上的研究基礎(chǔ)之上,橫向擴(kuò)展和課題相關(guān)問(wèn)題的研究,包括FPGA實(shí)現(xiàn)和高速硬件電路設(shè)計(jì)等方面的研究. 糾錯(cuò)碼技術(shù)是一種通過(guò)增加一定的冗余信息來(lái)提高信息傳輸可靠性的有效方法.RS碼是一種典型的糾錯(cuò)碼,在線(xiàn)性分組碼中,它具有最強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,既能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤,也能糾正突發(fā)錯(cuò)誤.在深空通信,移動(dòng)通信以及數(shù)字視頻廣播等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用,隨著RS編碼和解碼算法的改進(jìn)和相關(guān)的硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展,RS碼在實(shí)際中的應(yīng)用也將更加廣泛. 在研究中,對(duì)所研究的問(wèn)題進(jìn)行分解,集中精力研究課題中的重點(diǎn)和難點(diǎn),在各個(gè)模塊成功實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,成功的進(jìn)行系統(tǒng)組合,協(xié)調(diào)各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作. 在本文中的EDA設(shè)計(jì)中,使用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法,編解碼算法每一個(gè)子模塊分開(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì),最后在頂層進(jìn)行元件例化,正確實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼的功能. 本文首先介紹相關(guān)的數(shù)字通信背景；接著提出糾錯(cuò)碼的設(shè)計(jì)方案,介紹RS(31,15)碼的編譯碼算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,RTL代碼編寫(xiě)和邏輯仿真以及時(shí)序仿真,并討論了FPGA設(shè)計(jì)的一般性準(zhǔn)則以及高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的一些常用方法和注意事項(xiàng)；最后設(shè)計(jì)基于FPGA的硬件電路平臺(tái),并利用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的方法對(duì)編解碼算法進(jìn)行測(cè)試. 通過(guò)對(duì)編碼和解碼算法的充分理解,本人使用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)算法進(jìn)行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平臺(tái)上面實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼算法. 其中,編碼的最高工作頻率達(dá)到158MHz,解碼的最高工作頻率達(dá)到91MHz.在進(jìn)行硬件調(diào)試的時(shí)候,整個(gè)系統(tǒng)工作在30MHz的時(shí)鐘頻率下,通過(guò)了硬件上的靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試,并能夠正確實(shí)現(xiàn)預(yù)期的糾錯(cuò)功能.
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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ASIC對(duì)產(chǎn)品成本和靈活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有較高的靈活性和較低的成本,然而抗干擾性和可靠性相對(duì)較低,運(yùn)算速度也受到限制.常規(guī)ASIC的硬件具有速度優(yōu)勢(shì)和較高的可靠性及抗干擾能力,然而不是靈活性較差,就是成本較高.與傳統(tǒng)硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的出現(xiàn),使建立在可再配置硬件基礎(chǔ)上的進(jìn)化硬件(EHW)成為智能硬件電路設(shè)計(jì)的一種新方法.作為進(jìn)化算法和可編程器件技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,可重構(gòu)FPGA的研究屬于EHW的研究范疇,是研究EHW的一種具體的實(shí)現(xiàn)方法.論文認(rèn)為面向分類(lèi)的專(zhuān)用類(lèi)可重構(gòu)FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重構(gòu)電路粒度劃分的針對(duì)性更強(qiáng)、設(shè)計(jì)更易實(shí)現(xiàn).論文研究的可重構(gòu)FPGA的BCH通訊糾錯(cuò)碼進(jìn)化電路是一類(lèi)ASR-FPGA電路的具體方法,具有一定的實(shí)用價(jià)值.論文所做的工作主要包括:(1)BCH編譯碼電路的設(shè)計(jì)——求取實(shí)驗(yàn)用BCH碼的生成多項(xiàng)式和校驗(yàn)多項(xiàng)式及其相應(yīng)的矩陣并構(gòu)造實(shí)驗(yàn)用BCH碼;(2)建立基于可重構(gòu)FPGA的基核——構(gòu)造具有可重構(gòu)特性的硬件功能單元,以此作為可重構(gòu)BCH碼電路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ);(3)構(gòu)造實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)BCH糾錯(cuò)碼電路的方法——建立可重構(gòu)糾錯(cuò)碼硬件電路算法并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;(4)在可重構(gòu)糾錯(cuò)碼電路基礎(chǔ)上,構(gòu)造進(jìn)化硬件控制功能塊的結(jié)構(gòu),完成各進(jìn)化RLA控制模塊的驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn).課題是將可重構(gòu)BCH碼的編譯碼電路的實(shí)現(xiàn)作為一類(lèi)ASR-FPGA的研究目標(biāo),主要成果是根據(jù)可編程邏輯電路的特點(diǎn),選擇一種可編程樹(shù)的電路模型,并將它作為可重構(gòu)FPGA電路的基核T;通過(guò)對(duì)循環(huán)BCH糾錯(cuò)碼的構(gòu)造原理和電路結(jié)構(gòu)的研究,將基核模型擴(kuò)展為能滿(mǎn)足糾錯(cuò)碼電路需要的糾錯(cuò)碼基本功能單元T;以T作為再劃分的基本單元,對(duì)FPGA進(jìn)行"格式化",使T規(guī)則排列在FPGA上,通過(guò)對(duì)T的控制端的不同配置來(lái)實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)碼的各個(gè)功能單元;在可重構(gòu)基核的基礎(chǔ)上提出了糾錯(cuò)碼重構(gòu)電路的嵌套式GA理論模型,將嵌套式GA的染色體串作為進(jìn)化硬件描述語(yǔ)言,通過(guò)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的VHDL語(yǔ)言描述以實(shí)現(xiàn)硬件電路;采用RLA模型的有限狀態(tài)機(jī)FSM方式實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)糾錯(cuò)碼電路的EHW的各個(gè)控制功能塊.在實(shí)驗(yàn)方面,利用Xilinx FPGA開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中的VHDL語(yǔ)言和電路圖相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法建立了循環(huán)糾錯(cuò)碼基核單元的可重構(gòu)模型,進(jìn)行循環(huán)糾錯(cuò)BCH碼的電路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn).課題在研究模型上選取的是比較基本的BCH糾錯(cuò)碼電路,立足于解決基于可重構(gòu)FPGA核的設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題.課題的研究成果及其總結(jié)的一套ASR-FPGA進(jìn)化硬件電路的設(shè)計(jì)方法對(duì)實(shí)際的進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義,提出的基于專(zhuān)用類(lèi)基核FPGA電路結(jié)構(gòu)的研究方法為新型進(jìn)化硬件的器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也可提供一種借鑒.
標(biāo)簽： FPGA 可重構(gòu) 通訊 糾錯(cuò)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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本板的特色在于為之量身定制了一款多功能調(diào)試軟件，不僅含有串口調(diào)試功能、而且該軟件強(qiáng)大之處支持USB數(shù)據(jù)收發(fā)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)、51/AVR單片機(jī)波特率計(jì)算、數(shù)碼管字型碼生成、進(jìn)制轉(zhuǎn)換、點(diǎn)陣生成、校驗(yàn)值(奇偶校驗(yàn)/校驗(yàn)和/CRC冗余循環(huán)校驗(yàn))/BMP轉(zhuǎn)16進(jìn)制等功能，還帶有自動(dòng)升級(jí)功能，買(mǎi)家手上的調(diào)試助手永遠(yuǎn)是最新的，享受我們提供的軟件服務(wù)。
標(biāo)簽： 單片機(jī) 多功能 調(diào)試助手
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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糾錯(cuò)碼技術(shù)是一種通過(guò)增加一定冗余信息來(lái)提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯(cuò)碼，在線(xiàn)性分組碼中，它具有最強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，既能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤，也能糾正突發(fā)錯(cuò)誤，在深空通信、移動(dòng)通信、磁盤(pán)陣列、光存儲(chǔ)及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 DVD是一種高容量的存儲(chǔ)媒質(zhì)。DVD技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，在數(shù)字技術(shù)中占有重要地位。DVD系統(tǒng)中采用里德-所羅門(mén)乘積碼(RS-PC：Reed-Solomon ProductCode)進(jìn)行糾錯(cuò)，RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開(kāi)發(fā)階段具有安全、方便、可隨時(shí)修改設(shè)計(jì)等不可替代的優(yōu)點(diǎn)，在電子系統(tǒng)中采用FPGA可以極大的提升硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性，可靠性，同時(shí)提高硬件開(kāi)發(fā)的速度和降低系統(tǒng)的成本。FPGA的固有優(yōu)點(diǎn)使其得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)技術(shù)也被越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法，提出RS編碼器實(shí)現(xiàn)方案，詳細(xì)分析了譯碼器的ME算法和改進(jìn)BM算法的實(shí)現(xiàn)，針對(duì)ME算法提出了一種流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)的糾刪糾錯(cuò)RS譯碼器實(shí)現(xiàn)方案，在譯碼器復(fù)雜度和延時(shí)上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了最高工作頻率，利用有限域乘法器的特性對(duì)編譯碼電路進(jìn)行優(yōu)化。這些技術(shù)的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率，節(jié)省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)了RS(208，192)編譯碼器。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
上傳用戶(hù)：xinshou123456
本論文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實(shí)現(xiàn)低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數(shù)據(jù)為8位二進(jìn)制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線(xiàn)性FIR數(shù)字濾波器的性質(zhì)、結(jié)構(gòu),根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿(mǎn)足數(shù)字濾波器的要求,對(duì)系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對(duì)數(shù)字濾波器原理進(jìn)行了證明。同時(shí)簡(jiǎn)述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計(jì)流程。 其次,論文說(shuō)明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語(yǔ)言在Modelsim環(huán)境下進(jìn)行了功能測(cè)試。對(duì)于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡(jiǎn)單的系數(shù)乘法直接進(jìn)行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設(shè)計(jì)。而對(duì)普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實(shí)現(xiàn)了乘積的運(yùn)算；另外,在本設(shè)計(jì)進(jìn)行部分積累加時(shí),采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)系數(shù)進(jìn)行了放大,而輸出時(shí)又要將結(jié)果相應(yīng)的縮小,所以在累加時(shí),提前對(duì)部分積縮小,從而減少了運(yùn)算量,從時(shí)間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進(jìn)行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結(jié)果和Matlab中原理驗(yàn)證時(shí)得到的理想值進(jìn)行了比較,并對(duì)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明：本16階FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達(dá)150MHz以上。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字 濾波器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-15
上傳用戶(hù)：lanwei
本文應(yīng)用EDA技術(shù)，基于FPGA器件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)UART，并采用CRC校驗(yàn)。主要工作如下： 1、在異步串行通信電路部分完全用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。選用Xilinx公司的SpartanⅢ系列的XC3S1000來(lái)實(shí)現(xiàn)異步串行通信的接收、發(fā)送和接口控制功能，利用FPGA集成度比較高，具有在線(xiàn)可編程能力，在其完成各種功能的同時(shí)，完全可以將串行通信接口構(gòu)建其中，可根據(jù)實(shí)際需求分配資源。 2、利用VerilogHDL語(yǔ)言非常容易掌握，功能比VHDL更強(qiáng)大的特點(diǎn)，可以在設(shè)計(jì)時(shí)不斷修改程序，來(lái)適用不同規(guī)模的應(yīng)用，而且采用Verilog輸入法與工藝性無(wú)關(guān)，利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)芯片的要求，施加不同的約束條件，即可設(shè)計(jì)出實(shí)際電路。 3、利用ModelSim仿真工具對(duì)程序進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否能獲得所期望的功能，確定設(shè)計(jì)程序配置到邏輯芯片之后是否可以運(yùn)行，以及程序在目標(biāo)器件中的時(shí)序關(guān)系。 4、為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，采用循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(CyclicRedundancyCheck)，該編碼簡(jiǎn)單，誤判概率低，為了減少硬件成本，降低硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，本設(shè)計(jì)通過(guò)CRC算法軟件實(shí)現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于EDA技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA集成度高，結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計(jì)方法多樣，開(kāi)發(fā)周期短，調(diào)試方便，修改容易，采用FPGA較好地實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的通信功能，并對(duì)數(shù)據(jù)作了一定的處理，本設(shè)計(jì)中為CRC校驗(yàn)。另外，可以利用FPGA的在線(xiàn)可編程特性，對(duì)本設(shè)計(jì)電路進(jìn)行功能擴(kuò)展，以滿(mǎn)足更高的要求。
標(biāo)簽： FPGA CRC 串行 通信實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：Altman
交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺(tái)逆變器并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時(shí)其主開(kāi)關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對(duì)電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各控制器參數(shù)，并通過(guò)MATLAB仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無(wú)功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來(lái)越多地用于工程實(shí)踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實(shí)現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測(cè)試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實(shí)意義，設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測(cè)試結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿(mǎn)足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： FPGA 三相逆變器 并聯(lián) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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一、應(yīng)用可靠性概念 1、可靠性概念 2、固有可靠性與應(yīng)用可靠性 3、易產(chǎn)生應(yīng)用可靠性問(wèn)題的器件 4、使用應(yīng)力對(duì)可靠性的影響 二、電子元器件的選用 1、電子元器件的質(zhì)量等級(jí) 2、電子元器件的選擇要點(diǎn) 3、電子元器件的最大額定值 4、電子元器件的降額應(yīng)用 三、電子元器件的可靠性應(yīng)用 1、電子元器件的防浪涌應(yīng)用 2、電子元器件的防靜電應(yīng)用 3、電子元器件的防干擾應(yīng)用 4、CMOS群件的防閂鎖應(yīng)用 四、電子元器件的EMC應(yīng)用 1、干擾來(lái)源及傳播路徑 2、接地與屏蔽 3、濾波 4、電纜及終端 5、差分 6、軟件抗干擾 五、可靠性防護(hù)元件 1、TVS二極管 2、壓敏電阻 3、PTC與NTC熱敏電阻 4、專(zhuān)用防護(hù)元件 六、電子線(xiàn)路的可靠性設(shè)計(jì) 1、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì) 2、容差與漂移設(shè)計(jì) 3、冗余設(shè)計(jì) 4、低功耗設(shè)計(jì) 5、潛在通路分析 6、電磁兼容設(shè)計(jì) 7、均衡設(shè)計(jì) 七、印制電路版的可靠性設(shè)計(jì) 1、PCB的布局設(shè)計(jì) 2、PCB的布線(xiàn)設(shè)計(jì) 3、PCB的熱設(shè)計(jì) 4、PCB的裝配 八、噪聲測(cè)試作為應(yīng)用可靠性保證手段 1、噪聲與可靠性的關(guān)系 2、噪聲用于壽命評(píng)估 3、噪聲用于可靠性篩選 4、噪聲用于應(yīng)力損傷的早期預(yù)測(cè)
標(biāo)簽： 應(yīng)用可靠性 線(xiàn)路設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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一、應(yīng)用可靠性概念 1、可靠性概念 2、固有可靠性與應(yīng)用可靠性 3、易產(chǎn)生應(yīng)用可靠性問(wèn)題的器件 4、使用應(yīng)力對(duì)可靠性的影響 二、電子元器件的選用 1、電子元器件的質(zhì)量等級(jí) 2、電子元器件的選擇要點(diǎn) 3、電子元器件的最大額定值 4、電子元器件的降額應(yīng)用 三、電子元器件的可靠性應(yīng)用 1、電子元器件的防浪涌應(yīng)用 2、電子元器件的防靜電應(yīng)用 3、電子元器件的防干擾應(yīng)用 4、CMOS群件的防閂鎖應(yīng)用 四、電子元器件的EMC應(yīng)用 1、干擾來(lái)源及傳播路徑 2、接地與屏蔽 3、濾波 4、電纜及終端 5、差分 6、軟件抗干擾 五、可靠性防護(hù)元件 1、TVS二極管 2、壓敏電阻 3、PTC與NTC熱敏電阻 4、專(zhuān)用防護(hù)元件 六、電子線(xiàn)路的可靠性設(shè)計(jì) 1、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì) 2、容差與漂移設(shè)計(jì) 3、冗余設(shè)計(jì) 4、低功耗設(shè)計(jì) 5、潛在通路分析 6、電磁兼容設(shè)計(jì) 7、均衡設(shè)計(jì) 七、印制電路版的可靠性設(shè)計(jì) 1、PCB的布局設(shè)計(jì) 2、PCB的布線(xiàn)設(shè)計(jì) 3、PCB的熱設(shè)計(jì) 4、PCB的裝配 八、噪聲測(cè)試作為應(yīng)用可靠性保證手段 1、噪聲與可靠性的關(guān)系 2、噪聲用于壽命評(píng)估 3、噪聲用于可靠性篩選 4、噪聲用于應(yīng)力損傷的早期預(yù)測(cè)
標(biāo)簽： 應(yīng)用可靠性
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：刺猬大王子
近年來(lái)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是三維(3D)繪圖。3D繪圖使用3D模型和各種影像處理產(chǎn)生具有三維空間真實(shí)感的影像，應(yīng)用于虛擬真實(shí)情況以及多媒體的產(chǎn)品上，且多半是使用低成本的實(shí)時(shí)3D計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)。在初期3D圖形學(xué)剛起步時(shí)，由于圖形簡(jiǎn)單，因此可以利用CPU來(lái)運(yùn)算，但隨著圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，所要繪制的圖形越來(lái)越復(fù)雜，這時(shí)如果單純依賴(lài)CPU來(lái)處理，不能達(dá)到實(shí)時(shí)的要求，因此需要專(zhuān)門(mén)的硬件來(lái)加速圖形處理，GPU(圖形處理單元)因此出現(xiàn)了。不過(guò)由于3D圖形加速硬件的復(fù)雜性和短壽命，這極大地提高了對(duì)硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境的需要。為了更好的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改和測(cè)試，不能僅僅用專(zhuān)門(mén)定制的方法來(lái)設(shè)計(jì)，需要其他的方：硬件描述語(yǔ)言(HDL)和FPGA。 隨著計(jì)算機(jī)繪圖規(guī)模的需要，借助輔助硬件資源，來(lái)提高圖形處理單元(GPU)處理速度的需求越來(lái)越普遍。自從15年前現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)開(kāi)始出現(xiàn)以來(lái)，其在可編程硬件領(lǐng)域所起的作用越來(lái)越大。它們?cè)谒俣?、體積和速度方面都有了很大的提高。這意味著FPGA在以前只能使用專(zhuān)用硬件的場(chǎng)合越來(lái)越重要。其中一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是3D圖形渲染，在這個(gè)研究領(lǐng)域里人們正在利用具有可編程性能的FPGA來(lái)幫助改進(jìn)圖形處理單元(GPU)的性能。 能夠在廉價(jià)、可動(dòng)態(tài)重新配置的FPGA上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法來(lái)輔助硬件設(shè)計(jì)。本文的設(shè)計(jì)就是通過(guò)在FPGA上實(shí)現(xiàn)3維圖形幾何處理管線(xiàn)部分功能來(lái)提高圖形處理速度。具體實(shí)現(xiàn)中使用硬件描述語(yǔ)言(Verilog HDL)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題。 本文主要特色如下： 1.針對(duì)幾何變換換子系統(tǒng)，提出一種硬件實(shí)現(xiàn)方案，該方案能對(duì)基本的幾何變換如：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和投影進(jìn)行操作。首先構(gòu)造出總體變換矩陣，隨后進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，再進(jìn)行投影變換，最后輸出變換座標(biāo)。提出一種脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)，用于兩個(gè)矩陣的乘法運(yùn)算。找到一種快捷的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)矩陣相乘，將能大大提高系統(tǒng)的效率。 2.對(duì)于3D圖形裁剪，文中描述了一種裁剪引擎，它能夠處理3D圖形中的裁剪、透視除法以及視口映射的功能。硬件實(shí)現(xiàn)的難度取決于裁剪算法的復(fù)雜程度。我們?cè)赟utherland-Hodgman裁剪算法的基礎(chǔ)上提出一種新的裁剪算法，該算法通過(guò)去除冗余頂點(diǎn)以提高處理速度，同時(shí)利用編碼來(lái)判斷線(xiàn)段可見(jiàn)性的方法使得硬件實(shí)現(xiàn)變得很容易。 3.最后，我們?cè)贔PGA上實(shí)現(xiàn)了幾何變換以及三維裁剪，并與C語(yǔ)言的模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確，且三維裁剪能夠以3M個(gè)三角形/s的速度運(yùn)行，滿(mǎn)足了圖形流水中的實(shí)時(shí)性要求。
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