LED顯示屏是LED點陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來,以其亮度高、視角廣、壽命長、性價比高的特點,在交通、廣告、新聞發布、體育比賽、電子景觀等領域得到了廣泛應用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數據的關鍵,是整個LED視頻顯示系統的核心。本文研究的是對全彩色同步LED屏的控制,控制LED屏同步顯示在上位機顯示系統中某固定位置處的圖像。根據已有的LED顯示屏及其驅動器的特點,提出了一種可行的方案并進行了設計。系統主要分為兩個部分:視頻信號的獲取,視頻信號的處理。 經過分析比較,決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源,視頻源經過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后,可以獲得圖像的數字信息,這些信息包括紅、綠、藍三基色的數據以及行同步、場同步、使能等控制信號。這些信號將在視頻信號處理模塊中被使用。 信號處理模塊在接收視頻信號源后,對數據進行處理,最后輸出數據給驅動電路。在信號處理模塊中,采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程(ISP)等特點,所以特別適合于本設計。利用FPGA的可編程性,在FPGA內部劃分了各個小模塊,各小模塊中通過少量的信號進行聯系,這樣就將比較大的系統轉化成許多小的系統,使得設計更加簡單,容易驗證。本文分析了驅動電路所需要的數據的特點,全彩色灰度級的實現方式,決定把系統劃分為視頻源截取、RGB格式轉化、位平面分離、讀SRAM地址發生器、寫SRAM地址發生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實現等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具,對系統進行了聯合調試。改進了時序、優化了布局布線,使得系統性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎上,課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設計視頻信號處理模塊,在Quartus II和modelsim平臺下,用Verilog HDL語言開發。
上傳時間: 2013-05-19
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低密度校驗碼(LDPC)是一種能逼近Shannon容量限的漸進好碼,其長碼性能甚至超過了Turbo碼。低密度校驗碼以其迭代譯碼復雜度低,沒有錯誤平層,碼率和碼長可靈活改變的優點成為Turbo碼強有力的競爭對手。目前,LDPC碼已廣泛應用于深空通信、光纖通信、衛星數字視頻和音頻廣播等領域,因此LDPC碼編譯碼器的硬件實現已成為糾錯編碼領域的研究熱點之一。 本文在分析LDPC碼的基本編碼結構基礎上,首先研究了LDPC碼的隨機構造方法,并給出了有效的PEG算法實現方法,重點分析了用環消除(cycle elimination)算法實現的準循環LDPC碼的構造。然后對LDPC碼的幾種不同譯碼算法進行分析比較,討論了一種適合硬件實現的譯碼算法-TDMP算法,并對易于硬件實現的TDMP算法進行了性能仿真,仿真結果表明TDMP算法作為硬件實現的譯碼算法具有優異的性能優勢。最后針對Altera公司的StratixEPIS25 FPGA芯片設計了一個基于TDMP算法的(4096,2048)非規則LDPC碼譯碼器,內部用了4個單校驗碼譯碼器并行譯1幀數據,3幀同時譯碼,作者詳細介紹了該譯碼器芯片的設計過程和內部結構和工作流程。
上傳時間: 2013-05-23
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對于H.264視頻編碼系統,雖然單純用軟件也可以實現整個編碼過程,但是由于整個編碼系統的算法復雜度很高,里面又有大量的數學運算,使得軟件的計算能力差、速度慢,容易造成總線擁擠,所以單純地依靠軟件無法實現視頻編碼的要求。為了縮短整個編碼的時間,提高編碼系統的工作效率,有必要將軟件中耗費時間和資源較多的模塊用硬件來實現。本文正是基于上述的想法,通過使用FPGA豐富的內部資源來實現H.264的編碼。本系統流程是首先使用視頻解碼芯片SAA7113將從攝像頭傳輸過來的PAL制式數據轉換為ITU656格式的數字視頻數據,然后由FPGA讀取并進行預測、變換和編碼,最后將編碼生成的碼流通過USB接口發送到PC端進行解碼和顯示。
上傳時間: 2013-06-30
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Scaler是平板顯示器件(FPD,Flat Panel Display)中的重要組成部分,它將輸入源圖像信號轉換成與顯示屏固定分辨率一致的信號,并控制其顯示在顯示屏上。本文在研究圖像縮放算法和scaler在FPD中工作過程的基礎上,采用自上而下(Top-down)的設計方法,給出了scaler的設計及FPGA驗證。該scaler支持不同分辨率圖像的縮放,且縮放模式可調,也可以以IP core的形式應用于相關圖像處理芯片中。 圖像縮放內核是scaler的核心部分,它是scaler中的主要運算單元,完成圖像縮放的基本功能,它所采用的核心算法以及所使用的結構設計決定著縮放性能的優劣,也是控制芯片成本的關鍵。因此,本文從縮放內核的結構入手,對scaler的總體結構進行了設計;通過對圖像縮放中常用算法的深入研究提出了一種新的優化算法——矩形窗縮放算法,并對其計算進行分析和簡化,降低了計算的復雜度。FPGA設計中,采用列縮放與行縮放分開處理的結構,使用雙口RAM作為兩次縮放間的數據緩沖區。使用這種結構的優勢在于:行列縮放可以同時進行,數據處理的可靠性高、速度快:內核結構簡單明了,數據緩沖區大小合適,便于設計。此外,本文還介紹了其他輔助模塊的設計,包括DVI接口信號處理模塊、縮放參數計算與控制模塊以及輸出信號檢測與時序濾波模塊。 本設計使用Verilog HDL對各模塊進行了RTL級描述,并使用Quartus II7.2進行了邏輯仿真,最后使用Altera公司的FPGA芯片來進行驗證。通過邏輯驗證和系統仿真,證明該scaler的設計達到了預期的目標。對于不同分辨率的圖像,均可以在顯示屏上得到穩定的顯示。
上傳時間: 2013-05-30
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在幾乎所有現代通訊和計算機網絡領域中,安全問題都起著非常重要的作用。隨著網絡應用的迅速發展,對安全的要求也逐漸加強。目前影響最大的三類公鑰密碼是RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼和橢圓曲線公鑰密碼。但超橢圓曲線密碼是比橢圓曲線密碼更難攻破的密碼體制,且可以在更小的基域上達到與橢圓曲線密碼相同的安全程度。雖然超橢圓曲線密碼體制在理論上已經基本成熟,但由于它的計算復雜性大,所以在具體實現上還需要進一步研究。實現超橢圓曲線密碼系統,對于增強信息系統的安全性和研究更高強度的加密系統都有著重要的理論意義和較高的應用價值,相信超橢圓曲線密碼系統將會有更好的應用前景。 對于密碼系統,我們希望它占用的空間更少,實現的時間更短,安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法,對主要算法進行實現比較并提出軟硬協調思想實現超橢圓曲線密碼系統就是為了達到這個目標。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統中有限域上的兩個核心運算——有限域乘法運算和有限域求逆運算。對有限域乘法運算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語言進行了實現,并對它們的結果進行對比,重點在于對并行度不同的串并混合算法進行實現比較,找到面積和速度的最佳結合點。通過對算法的實現和比較,發現理論上面積和速度協調性較好的8位串并混合算法在實際中協調性并不是很好,最終得出結論,在所做實驗的四種情況中,面積和速度協調性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對有限域求逆運算的三種算法在FPGA上用VHDL語言進行實現比較,找到單獨實現有限域求逆運算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運算相結合的算法(使用域乘法求逆的算法),為軟硬協調實現超橢圓曲線系統思想的提出打下基礎。 論文然后提出了軟硬協調的方法實現超橢圓曲線系統的思想,并對整個系統進行了軟硬件部分的劃分。通過分析,將標量乘算法,除子算法和多項式環算法劃分到軟件部分,并對其中的標量乘運算進行了詳細的分析介紹,將有限域算法歸于硬件部分并對其進行了簡單描述。在最后對全文進行總結,提出進一步需要開展的工作。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著數字圖像處理技術的發展,圖像處理系統在日常生活、工業、軍事和醫療方面等許多領域得到了廣泛的應用。 本論文圍繞視頻圖像處理器的設計以及圖像增強算法的研究,開展了以下方面的研究: 1.對基于拉普拉斯算子的灰度圖像增強算法、基于飽和度分量反饋的自適應亮度增強算法及其改進算法進行了仿真,并分別對增強前后的灰度圖像和彩色圖像進行了比較。 2.提出了一個視頻圖像處理器的硬件實現方案。該方案以FPGA為核心,具有較強的圖像實時處理能力,具有1路視頻輸入端口和1路視頻輸出端口,以及PCI接口和2個UART串行接口。 3.完成了視頻圖像處理器的原理圖設計、印制板圖設計。在印制板圖設計中,應用信號完整新分析的理論,對高速電路的布局和布線進行了優化設計,保證了硬件電路的性能。
上傳時間: 2013-06-13
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LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯碼,最初由Gallager發現,故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似,具有逼近香農限的性能,幾乎適用于所有信道,因此成為近年來信道編碼界研究的熱點。 LDPC碼的奇偶校驗矩陣呈現稀疏性,其譯碼復雜度與碼長成線性關系,克服了分組碼在長碼長時所面臨的巨大譯碼計算復雜度問題,使長編碼分組的應用成為可能。而且由于校驗矩陣的稀疏特性,在長的編碼分組時,相距很遠的信息比特參與統一校驗,這使得連續的突發差錯對譯碼的影響不大,編碼本身就具有抗突發差錯的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理,其次,具體介紹了LDPC碼的構造和各種編碼算法及其生成矩陣的產生方法,特別是準循環LDPC碼的構造以及RU算法、貪婪算法,并在此基礎上采用貪婪算法對RU算法進行了改進。 最后,選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217,實現了碼長為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設計過程中,為節省資源、提高速度,在向量存儲時采用稀疏矩陣技術,在向量相加時采用通過奇校驗直接判定結果的方法,在向量乘法中,采用了前向迭代方法,避開了復雜的矩陣求逆運算。結果表明,該編碼器只占用約10%的邏輯單元,約5%的存儲單元,時鐘頻率達到120MHz,數據吞吐率達到33Mb/s,功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時間: 2013-06-09
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近年來,瓦斯事故在煤礦生產事故中所占比例越來越高,給礦工的生產生活帶來了極大的災難,必須加強對瓦斯的監測監控,避免瓦斯爆炸事故。因此對瓦斯氣體進行快速、實時檢測對于煤礦安全生產及環境保護有特別重要的意義。便攜式甲烷檢測報警儀是各國應用最早最普遍的一種甲烷濃度檢測儀表,可隨時檢測作業場所的甲烷濃度,也可使用甲烷傳感器對甲烷濃度進行連續實時地監測。大體上當前應用的便攜式甲烷檢測儀器,按檢測原理分為光學甲烷檢測儀、熱導型甲烷檢測儀、熱催化型甲烷檢測報警儀、氣敏半導體式甲烷檢測儀等幾種。 光干涉甲烷檢測儀性能穩定、使用壽命長,測量準確,是我國煤礦主要的便攜式甲烷檢測儀器。但現有的光干涉甲烷檢測儀存在自動化程度低、測量方法繁瑣、讀數不直觀,人為誤差較大、不能存儲數據等缺點。為此本文在干涉型甲烷檢測儀實現的原理上提出利用線陣型電荷耦合器件(CCD)對干涉條紋進行非接觸式的自動測量,獲得條紋信息,通過CCD驅動、高速模數轉換、數據采集等關鍵技術,實現了干涉條紋位移的精確測量,由單片機對量化后的測量信號進行智能處理,數字化顯示甲烷含量的測量結果。 光干涉甲烷檢測的關鍵是對干涉條紋中白基線以及黑色條紋位置的檢測,本設計采用線陣CCD成像獲取條紋信息判別其位置。CCD是一種性能獨特的半導體光電器件,近年來在攝像、工業檢測等科技領域里得到了廣泛的應用。將CCD技術應用于位置測量可以實現高精度和非接觸測量的要求;運用FPGA實現CCD芯片的驅動具有速度快、穩定高等優點:模數轉換之后的數據沒有采用專用存儲芯片進行存儲,而采用FPGA硬件開發平臺和Verilog HDL硬件描述語言編寫代碼實現數據采集模塊系統,同時提高數據采集精準度,既降低成本又提高了存儲效率。 本文設計的新系統使用方便、精度高、數據可儲存,克服了傳統光干涉甲烷檢測儀的缺點,技術指標和功能都得到較大改善。
上傳時間: 2013-06-08
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文章開篇提出了開發背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。 在數字化領域的今天,最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統開關電源模擬調節器的基礎上,提出了一種新的數字化調節器方案,即基于DSP和FPGA的數字化PID調節器。論文對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發展的現狀,以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后--分立元器件構成,采用專用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環境開關量檢測、環境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。本系統采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節,從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率,從而達到閉環控制的目的。 最后,對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試,得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。 本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。
上傳時間: 2013-06-29
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隨著3G網絡建設的展開,移動用戶數量逐漸增加,用戶和運營商對網絡的質量和覆蓋要求也越來越高。而在實際工作中,基站成本在網絡投資中占有很大比例,并且基站選址是建網的主要難題之一。同基站相比,直放站以其性價比高、建設周期短等優點在我國移動網絡上有著大量的應用。目前,直放站已成為提高運營商網絡質量、解決網絡盲區或弱區問題、增強網絡覆蓋的主要手段之一。但由于傳統的模擬直放站受周邊環境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低,同時設備間沒有統一的協議規范,無法滿足系統廠商與直放站廠商的兼容,所以移動通信市場迫切需要通過數字化來解決這些問題。 本文正是以設計新型數字化直放站為目標,以實現數字中頻系統為研究重心,圍繞數字中頻的相關技術而展開研究。 文章介紹了數字直放站的研究背景和國內外的研究現狀,闡述了數字直放站系統的設計思想及總體實現框圖,并對數字直放站數字中頻部分進行了詳細的模塊劃分。針對其中的數字上下變頻模塊設計所涉及到的相關技術作詳細介紹,涉及到的理論主要有信號采樣理論、整數倍內插和抽取理論等,在理論基礎上闡述了一些具體模塊的高效實現方案,最終利用FPGA實現了數字變頻模塊的設計。 在數字直放站系統中,降低峰均比是提高功放工作效率的關鍵技術之一。本文首先概述了降低峰均比的三類算法,然后針對目前常用的幾種算法進行了仿真分析,最后在綜合考慮降低峰均比效果與實現復雜度的基礎上,提出了改進的二次限幅算法。通過仿真驗證算法的有效性后,針對其中的噪聲整形濾波器提出了“先分解,再合成”的架構實現方式,并指出其中間級窄帶濾波器采用內插級聯的方式實現,最后整個算法在FPGA上實現。 在軟件無線電思想的指導下,本文利用系統級的設計方法完成了WCDMA數字直放站中頻系統設計。遵照3GPP等相關標準,完成了系統的仿真測試和實物測試。最后得出結論:該系統實現了WCDMA數字直放站數字中頻的基本功能,并可保證在現有硬件不變的基礎上實現不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。
上傳時間: 2013-07-07
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