隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實現(xiàn)的圖像處理無法滿足實時性的需求；同時FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內(nèi)外的一個熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺上，用Verilog HDL實現(xiàn)了一個研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計算單元，存儲器模塊和通信適配模塊五個部分。其中的計算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨立實現(xiàn)。架構(gòu)為計算模塊實現(xiàn)了一個可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實現(xiàn)了排序濾波，中值濾波，卷積運算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實現(xiàn)圖像處理在時間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺。 整個設(shè)計都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺上實現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實時圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
上傳時間： 2013-05-30
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圖像處理技術(shù)是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航體、通信、醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來講有三種方式：專用的圖像處理器件主要有專用集成芯片(Application SpecificIntegrated Circuit)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Process)和現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammable GateArray)以及相關(guān)電路組成。它們可以實時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中，低層的圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)量很大，要求處理速度快，但運算結(jié)果相對比較簡單。相對于其他兩種系統(tǒng)，基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)非常合適用于圖像的預(yù)處理。 本文設(shè)計了一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)。它的主要功能有：對攝像頭送來的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并把它數(shù)字化；實現(xiàn)中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像增強算法；將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。 圖像處理系統(tǒng)由主處理器單元、圖像編碼單元和圖像解碼單元三部分組成。FPGA作為整個系統(tǒng)的核心器件，不僅要模擬出12C總線協(xié)議，完成視頻解碼芯片和編碼芯片的初始化；還要對視頻流同步信號提取，實現(xiàn)圖像采集控制，并將圖像信號存儲在SRAM中；圖像增強算法也是在FPGA中實現(xiàn)。采用PHILIPS公司的專用視頻解碼芯片SAA7111A將模擬視頻轉(zhuǎn)化數(shù)字視頻；視頻編碼芯片SAA7121完成數(shù)字視頻到模擬視頻的轉(zhuǎn)化。
標(biāo)簽： FPGA 圖像處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-19
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視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點之一，它以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛用于在電視臺、銀行、商場等場合。在視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對多路視頻信號進(jìn)行實時監(jiān)控，如果每一路視頻信號都占用一個監(jiān)視器屏幕，則會大大增加系統(tǒng)成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號合成一路在監(jiān)視器顯示，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。 傳統(tǒng)的基于分立數(shù)字邏輯電路甚至DSP芯片設(shè)計的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此，本文介紹了一種基于FPGA技術(shù)的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計與實現(xiàn)。 本文對視頻圖像畫面分割技術(shù)進(jìn)行了分析，完成了基于ITU-RBT.656視頻數(shù)據(jù)格式的畫面分割方法設(shè)計；系統(tǒng)采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器，設(shè)計了視頻圖像畫面分割器的硬件電路，該電路在FPGA中，將數(shù)字電路集成在一起，電路結(jié)構(gòu)簡潔，具有較好的穩(wěn)定性和靈活性；在硬件電路平臺基礎(chǔ)上，以四路視頻圖像分割為例，完成了I2C總線接口模塊，異步FIFO模塊，有效視頻圖像數(shù)據(jù)提取模塊，圖像存儲控制模塊和圖像合成模塊的設(shè)計，首先，由攝像頭采集四路模擬視頻信號，經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號后送入異步FIFO緩沖。然后，根據(jù)畫面分割需要進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)抽取，并將抽取的視頻圖像數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則存儲到圖像存儲器。最后，按照數(shù)字視頻圖像的數(shù)據(jù)格式，將四路視頻圖像合成一路編碼輸出，實現(xiàn)了四路視頻圖像分割的功能。從而驗證了電路設(shè)計和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實現(xiàn)多路視頻圖像的采集、存儲和合成等邏輯控制功能，I2C總線對兩片視頻解碼器進(jìn)行動態(tài)配置等方法，實現(xiàn)四路視頻圖像的輪流采集、存儲和圖像的合成，提高了系統(tǒng)集成度，并可根據(jù)系統(tǒng)需要修改設(shè)計和進(jìn)一步擴展功能，同時提高了系統(tǒng)的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA 技術(shù)是圖像處理領(lǐng)域的一個重要的研究課題，近年來倍受人們的關(guān)注。本文研究了視頻信號的采集、顯示以及通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ā２⑻岢隽艘惶谆贔PGA 的實現(xiàn)方案。 系統(tǒng)可以分為采集控制模塊、顯示控制模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制模塊3 部分。視頻信號的采集用到了視頻處理芯片SAA7113，通過FPGA 對其初始化，可以得到經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換的YUV 格式視頻信號，利用采集控制模塊可以將這些視頻信號保存到SRAM 中去。顯示控制模塊讀出SRAM 中的視頻信號，進(jìn)行YUV 格式到RGB 格式的轉(zhuǎn)換以及幀頻變換等操作，再利用VGA 顯示芯片THS8134 就可以將采集到的視頻信號在LCD 上顯示出來。基于IEEE802.3 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制模塊將YUV 格式的視頻信號進(jìn)行添加報頭、CRC 校驗碼等操作后，將其變成一個MAC 幀，可以在以太網(wǎng)絡(luò)中傳輸。 設(shè)計選用硬件描述語言Verilog HDL，在開發(fā)工具QuartusII 中完成軟核的綜合、布局布線、匯編，并最終在QuartusII 和Active-HDL 中進(jìn)行時序仿真驗證。 對設(shè)計的驗證采取的是由里及外的方式，先對系統(tǒng)主模塊的功能進(jìn)行驗證，再模擬外部器件對設(shè)計的接口進(jìn)行驗證。驗證流程是功能仿真、時序仿真、板級調(diào)試，最終通過了系統(tǒng)測試，驗證了該設(shè)計的功能。
標(biāo)簽： FPGA 視頻采集 傳輸 實現(xiàn)技術(shù)
上傳時間： 2013-07-21
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ADS1.2_集成開發(fā)環(huán)境使用手記,arm開發(fā)
標(biāo)簽： ADS 1.2 集成開發(fā)環(huán)境
上傳時間： 2013-04-24
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隨著Internet的不斷發(fā)展，人們希望日常生活中所用到的嵌入式設(shè)備都能夠很方便地實現(xiàn)Intemet接入，這對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)，要求低成本、多功能、高性能。這些是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的熱點。 可編程邏輯器件FPGA在過去的幾十年中取得了飛速發(fā)展，從最初的幾千門到現(xiàn)在的幾百萬門，可靠性與集成度不斷提高，而功耗和成本卻在不斷降低，具有很高的性價比。再加上開發(fā)周期短、對開發(fā)人員的要求相對較低的優(yōu)點，因此被大量應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中。 本文是基于FPGA高性價比、可靈活配置的特點，也是當(dāng)前流行的“微控制器+FPGA”的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方式，所以我們提出了基于FPGA的實現(xiàn)方案。本文通過在FPGA中硬件實現(xiàn)嵌入式TCP/IP協(xié)議(包括UDP、IP、ARP、TCP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)以及以太網(wǎng)MAC協(xié)議，并提供標(biāo)準(zhǔn)MII接口，通過外接PHY實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。最終成功地通過了驗證。 基于FPGA的實現(xiàn)可以有效地降低成本，同時可以在其中集成其他功能模塊，提高整個系統(tǒng)的集成度，減小PCB版圖面積和布線復(fù)雜度，有利于提高系統(tǒng)可靠性。因此，本研究課題對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有很大的實用價值。
標(biāo)簽： TCPIP FPGA 嵌入式 協(xié)議
上傳時間： 2013-07-08
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H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)以其高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等優(yōu)點在數(shù)字電視廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳輸、視頻實時通信等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。提高H.264幀內(nèi)預(yù)測的速度，對于實時性要求較高的場合具有重大的意義。為此，論文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，針對H.264幀內(nèi)預(yù)測的軟件實現(xiàn)具有運算量大、實時性差等缺點，提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結(jié)構(gòu)的幀內(nèi)預(yù)測算法的硬件實現(xiàn)。 論文在詳細(xì)闡述H.264幀內(nèi)預(yù)測編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了17種預(yù)測模式算法，通過Matlab仿真建模，直觀地給出了預(yù)測模式的預(yù)測效果，并在JM12.2官方驗證平臺上測試比較各種預(yù)測模式對編碼性能的影響，以此為根據(jù)對幀內(nèi)預(yù)測模式進(jìn)行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計方案，將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成YCbCr圖像，存入片外SDRAM中，控制模塊負(fù)責(zé)讀寫數(shù)掘送入幀內(nèi)預(yù)測模塊進(jìn)行處理。幀內(nèi)預(yù)測模塊中，采用一種并行結(jié)構(gòu)的可配置處理單元，即先求和再移位最后限幅的電路結(jié)構(gòu)，來計算各預(yù)測模式下的預(yù)測值，極大地減小了預(yù)測電路的復(fù)雜度。針對預(yù)測模式選擇算法，論文采用多模式并行運算的方法，即多個結(jié)構(gòu)相同的殘差計算模塊，同時計算各種預(yù)測模式對應(yīng)的SATD值，充分發(fā)揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法，采用蝶形快速變換、流水線設(shè)計提高硬件的工作效率。最后，論文設(shè)計了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預(yù)測模式。 整個幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)被劃分成多個功能模塊，采用層次化、模塊化的設(shè)計思想，并采用流水線結(jié)構(gòu)和乒乓操作來提高系統(tǒng)的并行性、運行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設(shè)計，由Modelsim仿真和集成開發(fā)環(huán)境ISE9.1綜合。仿真與綜合結(jié)果表明，系統(tǒng)時鐘頻率最高達(dá)到106.7MHz。該設(shè)計在完成功能的基礎(chǔ)上，能夠較好地滿足實時性要求。論文對于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索，具有一定的實用價值。
標(biāo)簽： H264 視頻編碼器 幀內(nèi)預(yù)測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-21
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隨著印制電路板功能的日益增強，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，系統(tǒng)中各個功能單元之間的連線間距越來越細(xì)密，基于探針的電路系統(tǒng)測試方法已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的測試需要。邊界掃描測試(BST)技術(shù)通過將邊界掃描寄存器單元安插在集成電路內(nèi)部的每個引腳上，相當(dāng)于設(shè)置了施加激勵和觀測響應(yīng)的內(nèi)建虛擬探頭，通過該技術(shù)可以大大的提高數(shù)字系統(tǒng)的可觀測性和可控性，降低測試難度。針對這種測試需求，本文給出了基于FPGA的邊界掃描控制器設(shè)計方法。 完整的邊界掃描測試系統(tǒng)主要由測試控制部分和目標(biāo)器件構(gòu)成，其中測試控制部分由測試圖形、數(shù)據(jù)的生成與分析及邊界掃描控制器兩部分構(gòu)成。而邊界掃描控制器是整個系統(tǒng)的核心，它主要實現(xiàn)JTAG協(xié)議的自動轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描測試總線信號，而邊界掃描測試系統(tǒng)工作性能主要取決與邊界掃描控制器的工作效率。因此，設(shè)計一個能夠快速、準(zhǔn)確的完成JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且具有通用性的邊界掃描控制器是本文的主要研究工作。 本文首先從邊界掃描技術(shù)的基本原理入手，分析邊界掃描測試的物理基礎(chǔ)、邊界掃描的測試指令及與可測性設(shè)計相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，提出了邊界掃描控制器的總體設(shè)計方案。其次，采用模塊化設(shè)計思想、VHDL語言描述來完成要實現(xiàn)的邊界掃描控制器的硬件設(shè)計。然后，利用自頂向下的驗證方法，在對控制器內(nèi)功能模塊進(jìn)行基于Testbench驗證的基礎(chǔ)上，利用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想，將所設(shè)計的邊界掃描控制器集成到SOPC中，構(gòu)成了基于SOPC的邊界掃描測試系統(tǒng)。并且對SOPC系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同仿真，實現(xiàn)對邊界掃描控制器的功能驗證后將其應(yīng)用到實際的測試電路當(dāng)中。最后，在基于SignalTapⅡ硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，軟硬件結(jié)合對整個系統(tǒng)可行性進(jìn)行了測試。從測試結(jié)果看，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，該邊界掃描控制器的設(shè)計方案是正確可行的。 本文設(shè)計的邊界掃描控制器具有自主知識產(chǎn)權(quán)，可以與其他處理器結(jié)合構(gòu)成完整的邊界掃描測試系統(tǒng)，并且為SOPC系統(tǒng)提供了一個很有實用價值的組件，具有很明顯的現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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LT8900是LDT公司生產(chǎn)的一款低成本，高集成度的2.4GHZ的無線收發(fā)芯片，片上集成發(fā)射機，接收機，頻率綜合器，GFSK調(diào)制解調(diào)器。發(fā)射機支持功率可調(diào)，接收機采用數(shù)字?jǐn)U展通信機制，在復(fù)雜環(huán)境和強干擾條件下，可以達(dá)到優(yōu)良的收發(fā)性能。外圍電路簡單，只需搭配MCU以及少數(shù)外圍被動器件。LT8900傳輸GFSK信號，發(fā)射功率約為2dBm，最大可以到6dBm。接收機采用低中頻結(jié)構(gòu)，接收靈敏度可以達(dá)到-87dBm。數(shù)字信道能量檢測可以隨時監(jiān)控信道質(zhì)量。 片上的發(fā)射接收FIFO寄存器可以和MCU進(jìn)行通信，存儲數(shù)據(jù)，然后以1Mbps數(shù)據(jù)率在空中傳輸。它內(nèi)置了CRC，F(xiàn)EC，auto-ack和重傳機制，可以大大簡化系統(tǒng)設(shè)計并優(yōu)化性能。 數(shù)字基帶支持4線SPI和2線I2C接口，此外還有Reset，Pkt_flag, Fifo_flag三個數(shù)字接口。 為了提高電池使用壽命，芯片在各個環(huán)節(jié)都降低功耗，芯片最低工作電壓可以到1.9V，在保持寄存器值條件下，最低電流為1uA。 芯片有QFN24 4*4mm和SSOP16封裝，都符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著時代的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領(lǐng)域，此文將介紹一種直流電機，詳細(xì)闡述了用單片機輸出口所給占空比的不同實現(xiàn)電機的調(diào)速的設(shè)計方法；著重討論L298用于電機驅(qū)動時特有的優(yōu)勢。直流電機調(diào)速具有相當(dāng)?shù)膶嶋H意義。依據(jù)其調(diào)速的基本理論，本電路由模擬電源、控制電路、顯示電路、驅(qū)動電路四部分組成。準(zhǔn)確說就是模擬電源提供各個芯片電源、數(shù)碼管、驅(qū)動L298所需電壓；顯示電路用于顯示電動機轉(zhuǎn)動時的速度大小及正反轉(zhuǎn)所表示的代碼。與傳統(tǒng)的電動機調(diào)速相比具有操作方便，以及其輸出速度大小采用數(shù)碼顯示的特點。文章中介紹了Protel 99發(fā)展及特點。直流電動機的工作原理、基本組成環(huán)節(jié)，電路分析、特殊元器件簡介，設(shè)計方案的提出，更進(jìn)一步說明了這類電機的好處。著重利用軟件Protel繪制出電路原理圖。討論了目前研究工作中存在的問題，并對其發(fā)展的方向進(jìn)行了展望，給出了一些個人的觀點。
上傳時間： 2013-06-30
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