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構架

基于FPGA嵌入式指紋識別系統(tǒng)研究

隨著科學技術的發(fā)展，指紋識別技術被廣泛應用到各種不同的領域。對于一般的指紋識別系統(tǒng)，其設計要求具有很高的實時性和易用性，因此識別算法應該具有較低的復雜度，較快的運算速度，從而滿足實時性的要求。所以有必要根據不同的識別算法采用不同的實現平臺，使得指紋識別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實時性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera．公司開發(fā)的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入到FPGA內部，與用戶自定義邏輯組建成一個基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。本文在綜合考慮各種應用情況的基礎上，以網絡技術、數據庫技術、指紋識別技術和嵌入式系統(tǒng)技術為理論基礎，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構方案。對指紋識別技術中各個環(huán)節(jié)的算法和原理進行了深入研究，合理的改進了部分指紋識別算法；同時為了提高系統(tǒng)的實時性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實現指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、特征提取和特征匹配算法原理進行闡述，同時改進了指紋圖像的細化算法，提高了算法的性能，并設計了一套實用的指紋特征數據結構； 2、針對指紋圖像預處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向濾波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實現。實驗結果表明，在保證系統(tǒng)誤識率較低、可靠性高的基礎上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識別方法，提出采用多枚指紋唯一標識身份，大大降低了識別系統(tǒng)的誤識率； 4、改進了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準點的方法，同時結合可變界限盒思想進行指紋特征匹配。 5、結合COM+技術、數據庫技術和網絡技術，開發(fā)了后臺指紋特征匹配服務系統(tǒng)，實現了嵌入式指紋識別系統(tǒng)同數據庫的實時信息交換。實驗結果表明，本文所提出的系統(tǒng)構架方案有效可行，基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、擴展性等方面具有獨特的優(yōu)勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。

標簽： FPGA 嵌入式指紋識別系統(tǒng)研究

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：15528028198
FPGA技術的微弱GPS信號實時處理

普通GPS接收機在特殊環(huán)境下，如在高樓林立的城市中心，林木遮擋的森林公路，特別是在隧道和室內環(huán)境的情況下，由于衛(wèi)星信號非常微弱，載噪比（Carrier Noise Ratio，C/No）通常都在34dB-Hz以下，很難有效捕獲到衛(wèi)星信號，導致無法正常定位。惡劣條件下的定位有廣闊的發(fā)展和應用前景，特別是在交通事故、火災和地震等極端環(huán)境下，快速準確定位當事者所處位置對于降低事態(tài)損失和營救受傷者是極為重要的。歐美和日本等發(fā)達國家也都制定了相應的提高惡劣條件下高靈敏度定位能力的發(fā)展政策。而高靈敏度GPS接收機定位的關鍵在于GPS微弱信號的處理。本課題的主要研究內容是針對GPS微弱信號改進處理方法。針對傳統(tǒng)GPS接收機信號捕獲中的串行搜索方法提出了基于批處理的微弱信號捕獲方法,來提高低信噪比情況下微弱信號的捕獲能力，實現快速高靈敏度的準確捕獲；針對捕獲微弱信號處理大量數據導致的運算量激增，運用雙塊零拓展(Double Block Zero Padding，DBZP)處理方法減少運算量同時縮短捕獲時間。針對傳統(tǒng)GPS接收機延遲鎖相環(huán)跟蹤算法提出了基于卡爾曼濾波的新型捕獲算法，減小延遲鎖相環(huán)失鎖造成的信號跟蹤丟失概率，來提高惡劣環(huán)境下低信噪比信號的跟蹤能力，實現微弱信號的連續(xù)可靠跟蹤。通過提高GPS微弱信號的捕獲與跟蹤能力，進而使GPS接收機在惡劣環(huán)境下衛(wèi)星信號微弱時能夠實現較好的定位與導航。通過擬合GPS接收機實際接收到的原始數據，構造出不同載噪比的數字信號，分別對提出的針對微弱信號的捕獲與跟蹤算法進行仿真比較驗證，結果表明，對接收機后端信號處理部分作出的算法改進使得GPS接收機可以更好的處理微弱信號，并且具有較高的靈敏度和精度。文章同時針對提出的數據處理特征使用FPGA技術對算法主要的數據處理部分進行了初步的構架實現并進行了板級驗證，結果表明，利用FPGA技術可以較好的實現算法的數據處理功能。文章最后給出了結論，通過提出的基于批處理和基于DBZP方法的捕獲算法以及基于卡爾曼濾波的信號跟蹤算法，可以有效地解決微弱GPS信號處理的難題，進而實現微弱信號環(huán)境下的定位與導航。

標簽： FPGA GPS 信號實時處理

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：變形金剛
基于FPGA的遺傳算法的硬件實現

遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領域有著廣泛的應用。但是，遺傳算法使用計算機軟件實現時，會隨著問題復雜度和求解精度要求的提高，產生很大的計算延時，這種計算的延時限制了遺傳算法在很多實時性要求較高場合的應用。為了提升運行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設計數字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實現相比，硬件實現盡管在實時性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時會導致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實現了偽隨機數發(fā)生模塊、隨機數接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構建了系統(tǒng)功能構架和遺傳算子庫。該設計方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構的穩(wěn)定。本文設計了多峰值、不連續(xù)、不可導函數的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進行了測試。根據測試結果，該硬件平臺表現良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內。相對于軟件實現，該系統(tǒng)在求解一些復雜問題時，速度可以提高2個數量級。最后，本文使用FPGA實現了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運行速度在上述基礎上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關鍵詞：遺傳算法，硬件實現，并行設計，FPGA，TSP

標簽： FPGA 算法硬件實現

上傳時間： 2013-06-15

上傳用戶：hakim
ChenMobius通信系統(tǒng)的FPGA硬件實現

自上個世紀九十年代以來，我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的物理學中的逆問題，開創(chuàng)了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年當時就得到了世界著名的《NATURE》雜志的高度評價。華僑大學蘇武潯教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數的逆變換運算，得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族，以用于各展開系數的計算與信息的解調；而后把它們應用到通信系統(tǒng)中，提出了一種新的通信系統(tǒng)，即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。本文主要完成了兩個方面的工作,Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件設計實現和基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信系統(tǒng)的實現。首先，利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder軟件對Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系統(tǒng)進行仿真分析，對該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，利用DSPBuilder中的Signalcompiler將Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的主體模塊(函數及積分器的產生等)轉化成HDL硬件語言，后在QuartusⅡ軟件平臺上，結合利用VHDL編程的硬件程序模塊(分頻、延時、控制模塊等)構架完整的Chen-Mobius通信系統(tǒng)，并對此系統(tǒng)設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；最后，在Altera公司的Stratix 芯片上，實現硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件實現。另外，利用Chen-Mobius單路通信系統(tǒng)的調制、解調系統(tǒng)分別對語音信號進行加密與解密，在兩塊DE2的FPGA開發(fā)板上成功實現了基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信。完成本設計意義重大，它為今后Chen-Mobius通信系統(tǒng)應用于通信領域的各個方面，邁開堅實的一步。

標簽： ChenMobius FPGA 通信系統(tǒng) 硬件實現

上傳時間： 2013-07-24

上傳用戶：xaijhqx
FPGA可配置端口電路的設計

可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關鍵的樞紐，它有諸多功能：芯片與芯片在數據上的傳遞(包括對輸入信號的采集和輸出信號輸出)，電壓之間的轉換，對外圍芯片的驅動，完成對芯片的測試功能以及對芯片電路保護等。本文采用了自頂向下和自下向上的設計方法，依據可配置端口電路能實現的功能和工作原理，運用Cadence的設計軟件，結合華潤上華0.5μm的工藝庫，設計了一款性能、時序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個方面的內容： 1.基于端口電路信號寄存器的采集和輸出方式，本論文設計的端口電路可以通過配置將它設置成單沿或者雙沿的觸發(fā)方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時序仿真，且建立時間小于5ns和保持時間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設計的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對16種狀態(tài)機轉換的控制，對16種狀態(tài)機的轉換完成了行為級描述和實現了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對觸發(fā)器級聯(lián)的構架這一特點，設計了一款邊界掃描電路，并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。達到對芯片電路測試設計的要求。 4.對于端口電路來講，有時需要將從CLB中的輸出數據實現異或、同或、與以及或的功能，為此本文采用二次函數輸出的電路結構來實現以上的功能，并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。滿足設計要求。 5.對于0.5μm的工藝而言，輸入端口的電壓通常是3.3V和5V，為此根據設置不同的上、下MOS管尺寸來調整電路的中點電壓，將端口電路設計成3.3V和5V兼容的電路，通過仿真性能上已完全達到這一要求。此外，在輸入端口處加上擴散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路，這個電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時不影響電路正常工作的范圍內，具有三態(tài)控制和驅動大負載的功能。通過對管子尺寸的大小設置和驅動大小的仿真表明：在實現TTL高電平輸出時，最大的驅動電流達到170mA，而對應的xilinx4006e的TTL高電平最大驅動電流為140mA[8]；同樣，在實現CMOS高電平最大驅動電流達到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅動電流達到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比，在延時和面積以及功耗略大的情況下，本論文研究設計的端口電路增加了雙沿觸發(fā)、將輸出數據實現二次函數的輸出方式、通過添加譯碼器將配置端口的數目減少的新的功能，且驅動能力更加強大。

標簽： FPGA 可配置端口電路

上傳時間： 2013-06-03

上傳用戶：aa54
基于FPGA的視頻壓縮系統(tǒng)預處理模塊設計

· 摘要：在視頻壓縮系統(tǒng)中,視頻解碼器輸出的BT.656數據流不便于TMS320C6416等通用DSP直接進行處理.本文介紹了一種基于FPGA+DSP構架的視頻采集方案,通過對FPGA的靈活配置,對輸入的BT.656格式視頻信號進行預處理和緩沖.系統(tǒng)采用TI的TMS320C6416作為核心DSP,實現了高可靠性的視頻壓縮.

標簽： FPGA 視頻壓縮模塊設計

上傳時間： 2013-07-15

上傳用戶：zhenyushaw
嵌入式資料

學習arm的必備工具書籍，這本書詳細的介紹了arm的構架及開發(fā)必備的知識結構，是初學者進階的必備書籍！

標簽： 嵌入式

上傳時間： 2013-06-23

上傳用戶：遠遠ssad
基于MATLAB數字信號處理論文最終

隨著信息技術的不斷發(fā)展，數字信號處理已成為一個極其重要的學科和技術領域，在通信、語音、圖像、遙感、生物工程等眾多領域得到了廣泛的應用。數字信號處理的核心內容主要是信號的獲取、傳輸和處理、識別及綜合等。信號是信息的載體，系統(tǒng)是信息處理的手段。因此，為了更好的研究信號和系統(tǒng)的基本理論與方法，使同學們更好地理解和掌握數字信號處理的理論知識，在實驗過程中，借助MATLAB這個平臺來進行輔助設計。 MATLAB的GUIDE是專門用于圖形用戶界面的快速開發(fā)環(huán)境，本設計利用MATLAB的GUIDE工具箱制作了一套輔助“數字信號處理”課程教學的實驗軟件包。該實驗軟件包是由一系列形象的圖形用戶界面組成，每個界面以坐標窗口、彈出框、按鍵、動態(tài)文本框等為基本部分，構建了較為完善和友好的人機交互方式，使用便捷。該系統(tǒng)的形象直觀，總體界面友好，具有開放性，便于學生對所學理論知識的理解，大大提高教學的效果和效率。本文首先簡要介紹了數字信號處理和MATLAB的相關知識，然后著重闡述了該實驗軟件包的組成及設計思路、方法，最后說明了軟件的調試和測試過程。本教學實驗軟件包基本是按照國家十一五教材《數字信號處理（第3版）》（高西全，丁玉梅等）的編寫思路進行總體設計的，整個構架包括六個核心部分：基本信號的產生、序列的基本運算、離散傅立葉變換、Z變換和逆Z變換、卷積運算和數字濾波器（IIR數字濾波器和FIR數字濾波器）的設計。較好的契合了教學內容，對理論課程的輔助效果明顯。

標簽： MATLAB 數字信號處理論文

上傳時間： 2013-11-10

上傳用戶：我累個乖乖
基于MAX17830的礦用電池電源管理系統(tǒng)設計

為了滿足井下復雜的運行環(huán)境及井下避難硐室對電池電源運行穩(wěn)定、安全可靠、大電流輸出等關鍵要求，結合MAX17830芯片的特點，提出一種全新的電池電源管理系統(tǒng)構架和硬件解決方案。系統(tǒng)以MAX17830為核心，采用飛思卡爾的Kinets系列中的k10處理器，集成uC/OS-Ⅱ嵌入式實時操作系統(tǒng)，以高靈活性和高可靠性的方式提供了一套電池電源管理方案，具有電池管理所需要的數據采集、狀態(tài)監(jiān)控、安全管理、均衡管理和通信等各種功能

標簽： 17830 MAX 電池電源管理

上傳時間： 2013-10-26

上傳用戶：Togetherheronce
面向物聯(lián)網的智能壓力變送器研究與設計

針對目前市場上的壓力變送器精度不高，監(jiān)控和標定難等特點，提出了一種以ARM Cortex微處理器為核心，帶有GPS定位功能和無線數據收發(fā)功能的新型智能化壓力變送器設計方案。文章描述了智能變送器的總體系統(tǒng)構架，著重闡述了變送器智能化的設計思想及原理，經過現場使用證明，此變送器在標定及信息監(jiān)控方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)變送器，給用戶帶來極大的便利。

標簽： 物聯(lián)網壓力變送器

上傳時間： 2013-11-21

上傳用戶：heart_2007