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  • 基于FPGA的視頻圖像處理器.rar

    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。

    標簽: FPGA 視頻圖像 處理器

    上傳時間: 2013-06-13

    上傳用戶:lanjisu111

  • LDPC編碼算法研究及其FPGA實現.rar

    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。

    標簽: LDPC FPGA 編碼

    上傳時間: 2013-06-09

    上傳用戶:66wji

  • 基于線陣CCD和FPGA干涉型甲烷測量儀的研究.rar

    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。

    標簽: FPGA CCD 線陣

    上傳時間: 2013-06-08

    上傳用戶:jogger_ding

  • 基于DSP和FPGA的數字化開關電源的實用化研究.rar

    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。

    標簽: FPGA DSP 數字化

    上傳時間: 2013-06-29

    上傳用戶:dreamboy36

  • WCDMA數字直放站數字上下變頻及降低峰均比的研究與FPGA實現.rar

    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。

    標簽: WCDMA FPGA 數字

    上傳時間: 2013-07-07

    上傳用戶:林魚2016

  • G729A語音編解碼算法研究及FPGA實現.rar

    語音編碼技術始終是語音研究的熱點。語音編碼作為多媒體通信中信息傳輸的一個重要環節,越來越受到廣泛的重視。G729是由美國、法國、日本和加拿大的幾家著名國際電信實體聯合開發的,國際電信聯盟(ITU-T)于1995年11月正式通過了G729。96年ITU-T又制定了G729的簡化方案G729A,主要降低了計算的復雜度以便于實時實現。因其具有良好的合成語音質量、適中的復雜度、較低的時延等優點,G729A標準已被廣泛應用在VOIP網關、IP電話中。 論文利用Altera公司的新一代可編程邏輯器件在數字信號處理領域的優勢,對G729A語音編碼中的線性預測(LP)濾波器系數提取的FPGA(現場可編程門陣列,Field Programmable Gate Array)實現進行了深入研究。論文首先對語音信號處理及其發展進行介紹,深入討論了G729A語音編解碼技術。第二,對Altera公司的Stratix系列可編程器件的內部結構進行了研究,分析了在QuartusII開發平臺上進行FPGA設計的流程。第三,基于FPGA,對G729A編碼系統的LP分析部分做了具體設計,其中包括自相關函數和杜賓(Durbin)遞推兩個主要功能模塊,并對其工作過程進行了詳細的分析。第四,針對系統所使用的除法運算都是商小于1的特點,設計并實現了一個系統專用的除法器模塊。最后,在Altera FPGA目標芯片EP1S30F780C7上,對LP分析系統進行了驗證,證明了方案的可行性。

    標簽: G729A FPGA 語音編解碼

    上傳時間: 2013-06-20

    上傳用戶:pwcsoft

  • 基于FFT的GPS信號并行捕獲的研究及其FPGA實現.rar

    本課題深入分析了GPS軟件接收機基于FFT并行捕獲算法并詳細闡述了其FPGA的實現。相比于其它的捕獲方案,該方案更好地滿足了信號處理實時性的要求。 論文的主體部分首先簡單分析了擴頻通信系統的基本原理,介紹了GPS系統的組成,詳細闡述了GPS信號的特點,并根據GPS信號的組成特點介紹了接收機的體系結構。其次,通過對GPS接收機信號捕獲方案的深入研究,確定了捕獲速度快且實現復雜度不是很高的基于FFT的并行捕獲方案,并對該方案提出了幾點改進的措施,根據前面的分析,提出了系統的實現方案,利用MATLAB對該系統進行仿真,仿真的結果充分的驗證了方案的可行性。接著,對于捕獲環節中的核心部分—FFT處理器,設計中沒有采用ALTERA提供的IP核,獨立設計實現了基于FPGA的FFT處理器,并通過對一組數據在MATLAB中運算得到結果和FPGA輸出結果相對比,可以驗證該FFT處理器的正確性。再次重點分析了GPS接收機并行捕獲部分的FPGA具體實現,通過捕獲的FPGA時序仿真波形,證明了該系統已經能成功地捕獲到GPS信號。最后,對全文整個研究工作進行總結,并指出以后繼續研究的方向。 本課題雖然是對于GPS接收機的研究,但其原理與GALILEO、北斗等導航系統的接收機相近,因此該課題的研究對我國衛星導航事業的發展起到了積極的推動作用。

    標簽: FPGA FFT GPS

    上傳時間: 2013-08-06

    上傳用戶:青春123

  • 基于FPGA的通用數字化音頻處理平臺的研究與實現.rar

    目前對數字化音頻處理的具體實現主要集中在以DSP或專用ASIC芯片為核心的處理平臺的開發方面,存在著并行處理性能差,系統升級和在線配置不靈活等缺點。另一方面現有解決方案的設計主要集中于處理器芯片,而對于音頻編解碼芯片的關注度較低,而且沒有提出過從芯片層到PCB板層的完整設計思路。本文針對上述問題對數字化音頻處理平臺進行了研究,主要內容包括: 1、提出了基于FPGA的通用音頻處理平臺,該方案有別于現有的基于MCU、DSP和其它專用ASIC芯片的方案,論證了基于FPGA的音頻處理系統的結構及設計工作流程,并對嵌入式音頻處理系統專門進行了研究。 2、提出了從芯片層到PCB板層的完整設計思路,并將設計思路得以實現。完成了FPGA的設計及實現過程,包括:系統整體分析,設計流程分析,配置模塊和數據通信模塊的RTL實現等;解決了FPGA與音頻編解碼芯片TLV320AIC23B之間接口不匹配問題;給出配置和數據通信模塊的功能方框圖;從多個角度完善PCB板設計,給出了各個系統組成部分的詳細設計方案和硬件電路原理圖,并附有PCB圖。 3、建立了實驗和分析環境,完成了各項實驗和分析工作,主要包括:PCB板信號完整性分析和優化,FPGA系統中各個功能模塊的實驗與分析等。實驗和分析結果論證了系統設計的合理性和實用性。 本文的研究與實現工作通過實驗和分析得到了驗證。結果表明,本文提出的由FPGA和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B組成的數字化音頻處理系統完全可以實現音頻信號的數字化處理,從而可以將FPGA在數字信號處理領域的優點充分發揮于音頻信號處理領域。

    標簽: FPGA 通用數字 處理平臺

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:lanwei

  • 嵌入式TCPIP協議的FPGA實現.rar

    隨著Internet的不斷發展,人們希望日常生活中所用到的嵌入式設備都能夠很方便地實現Intemet接入,這對嵌入式系統設計提出了新的挑戰,要求低成本、多功能、高性能。這些是目前嵌入式系統設計的熱點。 可編程邏輯器件FPGA在過去的幾十年中取得了飛速發展,從最初的幾千門到現在的幾百萬門,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。再加上開發周期短、對開發人員的要求相對較低的優點,因此被大量應用于嵌入式系統設計中。 本文是基于FPGA高性價比、可靈活配置的特點,也是當前流行的“微控制器+FPGA”的嵌入式系統設計方式,所以我們提出了基于FPGA的實現方案。本文通過在FPGA中硬件實現嵌入式TCP/IP協議(包括UDP、IP、ARP、TCP等網絡協議)以及以太網MAC協議,并提供標準MII接口,通過外接PHY實現網絡連接。最終成功地通過了驗證。 基于FPGA的實現可以有效地降低成本,同時可以在其中集成其他功能模塊,提高整個系統的集成度,減小PCB版圖面積和布線復雜度,有利于提高系統可靠性。因此,本研究課題對嵌入式系統設計有很大的實用價值。

    標簽: TCPIP FPGA 嵌入式

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:xlcky

  • 基于FPGA的矩陣運算實現.rar

    密集型的矩陣運算在信號處理和圖像處理中被廣泛應用,而且往往需要系統進行實時運算,這就需要系統具有很高的吞吐率。因此尋找矩陣運算的高速實現方法是很有意義的。FPGA的運算速度快并且可以并行運算,和其它矩陣運算的實現方式相比,FPGA有其獨特的優勢。本文主要設計并實現了基于FPGA的各種矩陣運算模塊。 本文首先介紹了矩陣運算的特點和原理,接著討論了FPGA浮點運算單元的VHDL設計方法,在此基礎上,設計了矩陣相乘累加、三角矩陣求逆和一般矩陣分解求逆的運算模塊,給出矩陣階數擴大時各種矩陣運算的分塊實現方法。然后在ModelSim環境下仿真了一般矩陣的求逆模塊,與Maflab仿真結果比較,分析了運算精度、時間復雜度和資源占用情況,在Virtex-4系列FPGA硬件平臺上進行了調試和測試,并通過USB接口將矩陣運算結果送入PC機,驗證了基于FPGA矩陣運算的正確性和可行性。最后對矩陣求逆模塊在雷達信號中的應用作了簡單介紹。

    標簽: FPGA 矩陣運算

    上傳時間: 2013-06-08

    上傳用戶:小楓殘月

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