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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。
標(biāo)簽： FPGA CPLD FFT 算法
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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本文主要對(duì)基于FPGA芯片的橢圓曲線密碼算法的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。由于點(diǎn)乘運(yùn)算極大影響了橢圓曲線密碼系統(tǒng)的加/解密速度，本文對(duì)點(diǎn)乘運(yùn)算的FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化。首先比較分析了三種點(diǎn)乘算法，從運(yùn)算復(fù)雜度的角度確定了蒙哥馬里算法是最利于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)的。然后根據(jù)蒙哥馬里算法，用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了基于FPGA芯片的橢圓域中的基本運(yùn)算(模加、模乘、模平方和模逆)。通過三種模乘算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)出一種串并混合的乘法器，達(dá)到了面積與速度的最佳匹配。 本文利用Modelsim對(duì)本課題設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)完成了橢圓曲線密碼算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。最后使用SynplifyPro進(jìn)行綜合及布局布線，綜合報(bào)告文件證明了本課題所設(shè)計(jì)的ECC加密系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)化芯片速度和面積的目的。
標(biāo)簽： FPGA ECC 密碼算法 優(yōu)化設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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相對(duì)于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進(jìn)行實(shí)時(shí)處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機(jī)、遙感遙測(cè)、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機(jī)、移動(dòng)通信等系統(tǒng)，需要用芯片實(shí)現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對(duì)圖像處理的小波變換進(jìn)行了研究，但大都只偏重算法研究，對(duì)算法硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)的復(fù)雜性考慮較少，對(duì)圖像處理的小波變換硬件實(shí)現(xiàn)的研究也較少。 本文針對(duì)圖像處理的小波變換算法及其硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。對(duì)文獻(xiàn)[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進(jìn)行仔細(xì)分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗(yàn)證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計(jì)了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進(jìn)行仿真，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行VHDL語言的寄存器傳輸級(jí)(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進(jìn)行驗(yàn)證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對(duì)內(nèi)存的讀寫量，從而達(dá)到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運(yùn)算速度的特點(diǎn)。本算法與文獻(xiàn)[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計(jì)算模塊，又具有在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)不改變?cè)瓉淼奶嵘〔ㄋ惴ǖ囊?guī)則性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。這種小波變換硬件芯片的實(shí)現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當(dāng)然也可用于其它各種實(shí)時(shí)圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 二維
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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作者研究了當(dāng)前流行的縮放算法，對(duì)圖像紋理相關(guān)性大小和邊緣方向的判斷上提出了一種新的方法，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一套適用于數(shù)字視頻芯片的圖像縮放算法。仿真結(jié)果表明此算法由優(yōu)于目前流行的圖像縮放算法。 介紹了FPGA的開發(fā)工作大致可以分為設(shè)計(jì)和驗(yàn)證兩大部分，在具體開發(fā)流程上可以根據(jù)要求靈活控制。縮放芯片的開發(fā)可以分為：芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器讀寫控制、IP核復(fù)用設(shè)計(jì)、計(jì)算精度控制等方面的電路設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成各級(jí)子模塊以后拼接各子模快完成整個(gè)縮放模塊的設(shè)計(jì)。通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，修改再測(cè)試，最終完成整個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA 圖像 法的研究
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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本文對(duì)G.729語音編碼算法的基本原理和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)方面進(jìn)行了深入研究。針對(duì)G.729語音編碼算法在實(shí)際應(yīng)用中存在的一些問題，在大量分析和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了新的改進(jìn)算法。G.729語音編碼算法硬件實(shí)現(xiàn)方面，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在主要以DSP為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，這是由于DSP以其卓越的運(yùn)算能力為數(shù)字語音信號(hào)處理領(lǐng)域的研究及開發(fā)提供了有力的工具。但G.729語音編碼算法具有計(jì)算復(fù)雜和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大的固有缺陷，隨著通信量的不斷增加和服務(wù)的擴(kuò)展，對(duì)G.729語音編碼實(shí)時(shí)性的要求也越來越高。隨著微電子制造工藝的發(fā)展，越來越多的語音編碼平臺(tái)采用DSP與FPGA或MCU相互結(jié)合的系統(tǒng)，通過進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)提高編碼效率。
標(biāo)簽： FPGA 729 語音編碼 算法
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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本文研究數(shù)字音頻無線傳輸中的前向糾錯(cuò)(FEC)算法和電路的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).在本文中介紹了一種基于Altera公司的FPGA Cyclone芯片的實(shí)現(xiàn)方案.文章首先介紹了本前向糾錯(cuò)系統(tǒng)采用的方案,然后從總體規(guī)劃的角度介紹了整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、模塊劃分及所采用的設(shè)計(jì)方法和編程風(fēng)格.之后對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的描述,并給出了測(cè)試數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)結(jié)果及時(shí)序仿真波形圖,并對(duì)設(shè)計(jì)的硬件下載驗(yàn)證進(jìn)行了詳細(xì)描述.本文對(duì)FEC中的主要功能模塊,諸如Reed-Solomon編解碼,交織與解交織,以及與外圍的接口電路等給出了基本算法以及基于FPGA及硬件描述語言的解決方法.
標(biāo)簽： FPGA 前向糾錯(cuò) 算法 電路設(shè)計(jì)
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在衛(wèi)星遙感設(shè)備中，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和對(duì)傳輸式觀測(cè)衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量要求的不斷提高，航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高，由此引起高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和傳輸數(shù)據(jù)量的急劇增長(zhǎng)，然而衛(wèi)星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息，必須解決輸入數(shù)據(jù)碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)的高保真、實(shí)時(shí)、大壓縮比壓縮技術(shù)就成了解決這一矛盾的關(guān)鍵技術(shù)。FPGA器件為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)理想的平臺(tái)。FPGA器件集成度高，體積小，通過用戶編程實(shí)現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過設(shè)計(jì)輸入，仿真，測(cè)試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，減少了開發(fā)周期。小波變換能夠適應(yīng)現(xiàn)代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質(zhì)量控制等要求，在較大壓縮比下，小波圖像壓縮質(zhì)量明顯好于DCT變換，因此小波變換成為新一代壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的核心算法。同時(shí)，小波變換的提升算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)快速算法，有利于硬件實(shí)現(xiàn)，因此提升小波變換對(duì)于采用FPGA或ASIC來實(shí)現(xiàn)圖像變換來說是很好的選擇。本文針對(duì)衛(wèi)星遙感圖像的數(shù)據(jù)流，主要研究可以對(duì)衛(wèi)星圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)二維小波變換的方案。針對(duì)提升小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)和FPGA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，從邊界延拓、濾波器結(jié)構(gòu)、整數(shù)小波、定點(diǎn)運(yùn)算、原位運(yùn)算等方面進(jìn)行了研究和討論，并且完成了針對(duì)衛(wèi)星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)。采用VerIlog語言對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并將仿真結(jié)果同matlab仿真結(jié)果進(jìn)行了比較，比較結(jié)果表明該方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)流的二維提升小波變換的功能。同時(shí)QuartusII綜合結(jié)果也表明，系統(tǒng)時(shí)鐘能夠工作在很高的頻率，可以滿足高速實(shí)時(shí)對(duì)衛(wèi)星圖像的小波變換處理。
標(biāo)簽： FPGA 提升機(jī) 二維 離散小波
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，基于生物特征的識(shí)別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對(duì)生物特征市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，該領(lǐng)域的收入的年增長(zhǎng)率30-50％，到2008年，全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，恰好符合了市場(chǎng)的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)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(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識(shí)別系統(tǒng)對(duì)速度的要求。 本文對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對(duì)算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識(shí)別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高，可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲(chǔ)器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對(duì)硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的。基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對(duì)這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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本論文依據(jù)IEEE802.16a物理層對(duì)RS-CC碼的參數(shù)要求，研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法，同時(shí)對(duì)FPGA開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，以VerilogHDL為描述語言，在Xilinx公司的FPGA上實(shí)現(xiàn)了高速的RS-CC編、譯碼器。RS譯碼器中，錯(cuò)誤位置多項(xiàng)式和錯(cuò)誤值多項(xiàng)式的求解采用無求逆單元，并具有規(guī)則數(shù)據(jù)流、易于VLSI實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的歐幾里德算法(MEA)；CC譯碼器由采用模歸一化路徑度量的全并行的“加比選(ACS)”模塊和具有脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)的幸存路徑回溯模塊組成。 在實(shí)現(xiàn)RS-CC譯碼器的過程中，分別從算法上和根據(jù)FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上，對(duì)譯碼器做了一些優(yōu)化工作，降低了硬件資源占有率和提高了譯碼速度。 此外，還搭建了以Xilinx公司40萬等效門的FPGASpartan-Ⅲ400-4PQ208為主體，以Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013為高速數(shù)據(jù)接口的硬件試驗(yàn)平臺(tái)，并在此試驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了文中的高速RS-CC編譯碼系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 802.16 RS-CC IEEE FPGA
上傳時(shí)間： 2013-06-03
上傳用戶：lx9076
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強(qiáng)大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長(zhǎng)，近來推出的FPGA都針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)做了特定設(shè)計(jì)，集成了存儲(chǔ)器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個(gè)公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實(shí)現(xiàn)特定的信號(hào)處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設(shè)計(jì)工程師提供了新的選擇。實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)來完成整個(gè)復(fù)雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進(jìn)行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，對(duì)于算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實(shí)現(xiàn)，DSP則用來處理經(jīng)過預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運(yùn)行算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，乘加運(yùn)算多的算法。整個(gè)系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個(gè)部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應(yīng)用，完成了Stratix芯片的選型。設(shè)計(jì)了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設(shè)計(jì)圖。并對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設(shè)計(jì)，并調(diào)試成功，應(yīng)用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實(shí)驗(yàn)與經(jīng)濟(jì)效果。（3）充分利用FPGA的設(shè)計(jì)開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波和自適應(yīng)閾值的FPGA實(shí)現(xiàn)，并給出了詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過試驗(yàn)調(diào)試，達(dá)到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實(shí)現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實(shí)現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設(shè)計(jì)，經(jīng)過調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學(xué)習(xí)了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成了DSP外圍存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA DSP 紅外 圖像預(yù)處理
上傳時(shí)間： 2013-07-16
上傳用戶：xiaowei314
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