衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運(yùn)輸工具提供導(dǎo)航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用，戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機(jī)，則無(wú)論身處陸地、海上還是空中，都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號(hào)。接收機(jī)選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的位置。 GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)的理論基礎(chǔ)即是擴(kuò)頻通信理論，擴(kuò)頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲，抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展，成為進(jìn)入信息時(shí)代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見(jiàn)的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號(hào)的捕獲上一般使用兩種方法：順序捕獲方法(時(shí)域法，基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法，基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理，并給出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文第三章對(duì)長(zhǎng)碼的直接捕獲進(jìn)行了深入的研究，基于對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中長(zhǎng)碼直捕方法的分析與對(duì)比，并且結(jié)合在實(shí)際過(guò)程中硬件資源需求的考慮，應(yīng)用了基于分段補(bǔ)零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計(jì)算量，加快了信號(hào)捕獲的速度。本方法利用FFT實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本地長(zhǎng)碼的并行相關(guān)，同時(shí)完成頻偏的搜索，將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索，從而能快速實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼捕獲。 GPS信號(hào)十分微弱，靈敏度低，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，GPS接收機(jī)會(huì)面臨各種人為的干擾。如何從復(fù)雜的干擾信號(hào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的捕獲，即抗干擾技術(shù)的研究，是GPS也是本文研究一個(gè)的方面。第四章即研究了GPS接收機(jī)干擾抑制算法，在強(qiáng)干擾環(huán)境下，需要借助信號(hào)處理技術(shù)在不增加信號(hào)帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機(jī)長(zhǎng)碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)各主要子模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析?；拘徒邮諜C(jī)中長(zhǎng)碼捕獲采用頻域方法，選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實(shí)現(xiàn)；抗干擾型接收機(jī)中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實(shí)現(xiàn)了各模塊的單獨(dú)測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，通過(guò)聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，本文提出的長(zhǎng)碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長(zhǎng)碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對(duì)長(zhǎng)碼的直接捕獲，可以應(yīng)用于GPS接收機(jī)，監(jiān)測(cè)站接收機(jī)的同步等，對(duì)我國(guó)自主研發(fā)導(dǎo)航定位接收機(jī)也有重大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。
標(biāo)簽： FPGA 衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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文章開(kāi)篇提出了開(kāi)發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來(lái)“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒(méi)有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開(kāi)關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開(kāi)關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開(kāi)發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒(méi)有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái)，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來(lái)越多。雖然目前中國(guó)制造的開(kāi)關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過(guò)測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來(lái)做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過(guò)數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來(lái)控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫(xiě)出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開(kāi)關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開(kāi)關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來(lái)控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問(wèn)題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來(lái)控制逆變橋的開(kāi)關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源和模擬開(kāi)關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開(kāi)發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來(lái)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)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(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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同步技術(shù)在許多通訊系統(tǒng)中都是至關(guān)重要的，而WCDMA作為第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)其同步算法進(jìn)行研究是非常必要的。FPGA在許多硬件實(shí)現(xiàn)中充當(dāng)了很重要的角色，所以研究如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)同步算法是非常具有實(shí)際意義的。 本文討論了三步小區(qū)搜索的算法，仿真了其性能，并且對(duì)如何進(jìn)行算法的FPGA移植展開(kāi)了深入的討論。 本文對(duì)三步小區(qū)搜索的算法按照算法計(jì)算量和運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行了比較和討論，并以節(jié)省資源和運(yùn)行穩(wěn)定為前提進(jìn)行了FPGA移植。最終在主同步中提出了改進(jìn)型的PSC匹配濾波器算法，在FPGA上提出了采用指針型雙口RAM的實(shí)現(xiàn)方式；在輔同步中提出了改進(jìn)型PFHT算法并采用查表遍歷算法判決，在FPGA上提出了用綜合型邏輯方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；在導(dǎo)頻同步中采用了移位寄存器式擾碼生成算法，并引入了計(jì)分制判決算法。 與以往的WCDMA同步的FPGA實(shí)現(xiàn)相比，本文提出的實(shí)現(xiàn)方案巧妙地利用了FPGA的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)，在XILINX的V4芯片上只用了500個(gè)slice就完成了整個(gè)小區(qū)搜索，最大限度地節(jié)省了資源，為小區(qū)搜索在FPGA中的模塊小型化提供了途徑。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻圖像處理技術(shù)近年來(lái)得到極大的重視和長(zhǎng)足的發(fā)展，其應(yīng)用范圍主要包括數(shù)字廣播、消費(fèi)類電子、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)成像及文檔影像處理等領(lǐng)域。當(dāng)前視頻圖像處理主要問(wèn)題是當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，處理速度慢，執(zhí)行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗(yàn)證的靈活性低。 本論文首先根據(jù)視頻信號(hào)的處理過(guò)程和典型視頻圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)總體框圖；其次選擇視頻轉(zhuǎn)換芯片SAA7113，完成視頻圖像采集模塊的設(shè)計(jì)，主要分三步完成：1)配置視頻轉(zhuǎn)換芯片的工作模式，完成視頻轉(zhuǎn)化芯片SAA7113的初始化：2)通過(guò)分析輸出數(shù)據(jù)流的格式標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)識(shí)別奇偶場(chǎng)信號(hào)、場(chǎng)消隱信號(hào)和有效行數(shù)據(jù)的開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)三種控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)，用Verilog硬件描述語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集；3)分析SRAM的讀寫(xiě)控制時(shí)序，采用兩塊SRAM完成圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。然后編寫(xiě)軟件測(cè)試文件，在ISE Simulator仿真環(huán)境進(jìn)行程序測(cè)試與運(yùn)行，并分析仿真結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的正確性；最后，對(duì)常用視頻圖像算法的MATLAB仿真，選擇適當(dāng)?shù)乃阕?，采用工具M(jìn)ATLAB、System Generator for DSP和ISE，利用模塊構(gòu)建方式，搭建視頻算法平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖像平滑濾波、銳化濾波算法，在Simulink中仿真并自動(dòng)生成硬件描述語(yǔ)言和網(wǎng)表，對(duì)資源的消耗做簡(jiǎn)要分析。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)是采用新的開(kāi)發(fā)環(huán)境System Generator for DSP實(shí)現(xiàn)視頻圖像算法。這種開(kāi)發(fā)視頻圖像算法的方式靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)周期短、驗(yàn)證方便、是視頻圖像處理發(fā)展的必然趨勢(shì)。
標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)在人機(jī)交互領(lǐng)域的極大發(fā)展，作為人臉信息處理中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，人臉檢測(cè)現(xiàn)在已經(jīng)成為模式識(shí)別，計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人機(jī)交互領(lǐng)域不可缺少的一部分。但是，人臉檢測(cè)算法存在計(jì)算量大、速度慢等缺點(diǎn)。軟件實(shí)現(xiàn)方式無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)處理要求，而現(xiàn)有的硬件實(shí)現(xiàn)需要占用大量硬件資源。 本文針對(duì)現(xiàn)有人臉檢測(cè)硬件實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)，通過(guò)對(duì)Adaboost算法和現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的分析，提出了雙流水線硬件檢測(cè)架構(gòu)：掃描窗口流水線、特征向量流水線。并在Vertex-II Pro FPGA平臺(tái)驗(yàn)證成功，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。具體工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括如下幾點(diǎn)： 介紹了人臉檢測(cè)的原理以及人臉檢測(cè)經(jīng)典算法。其中，詳細(xì)介紹了Adaboost算法。 對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。指出現(xiàn)有各架構(gòu)的缺點(diǎn)，即資源占用多，檢測(cè)速度慢。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，本文提出了一個(gè)適合嵌入式應(yīng)用的掃描窗口、特征向量雙流水線檢測(cè)硬件架構(gòu)，詳細(xì)說(shuō)明了該架構(gòu)的工作原理，并在該架構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)加入預(yù)測(cè)加載技術(shù)，進(jìn)一步提高檢測(cè)速度。隨后，采用存儲(chǔ)器訪問(wèn)效率，架構(gòu)內(nèi)部存儲(chǔ)單元大小，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短，運(yùn)算單元數(shù)量四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)比較了新架構(gòu)和現(xiàn)有架構(gòu)的差別，顯示出新架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。 基于提出的架構(gòu)，給出了Adaboost人臉檢測(cè)系統(tǒng)的VLSI實(shí)現(xiàn)方案。本文中，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法將人臉檢測(cè)系統(tǒng)分成若干個(gè)子模塊，然后對(duì)每個(gè)子模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說(shuō)明，給出了每個(gè)子模塊的硬件架構(gòu)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及verilog實(shí)現(xiàn)后的仿真波形。 采用Xilinx公司的VII Pro FPGA開(kāi)發(fā)板完成人臉檢測(cè)系統(tǒng)的硬件驗(yàn)證。FPGA驗(yàn)證結(jié)果表明對(duì)于QCIF分辨率的視頻圖像，人臉檢測(cè)系統(tǒng)能夠達(dá)到50fps的檢測(cè)速度，滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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H.264/AVC是國(guó)際電信聯(lián)盟與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì)聯(lián)合推出的活動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱H.264。作為最新的國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大的提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會(huì)議、視頻存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 本論文的研究課題是基于H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding，基于上下文的自適應(yīng)可變長(zhǎng)編碼)編碼算法研究及FPGA實(shí)現(xiàn)。對(duì)于變換后的熵編碼，H.264/AVC支持兩種編碼模式：基于上下文的可變長(zhǎng)編碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)算術(shù)編碼(CABAC，Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中，盡管CAVLC算法也是采用了VLC編碼，但是同以往標(biāo)準(zhǔn)不同，它所有的編碼都是基于上下文進(jìn)行。這種方法比傳統(tǒng)的查單一表的方法提高了編碼效率，但也增加了設(shè)計(jì)上的困難。 作者在全面學(xué)習(xí)H.264/AVC協(xié)議和深入研究CAVLC編碼算法的基礎(chǔ)上，確定了并行編碼的CAVLC編碼器結(jié)構(gòu)框圖，并總結(jié)出了影響CAVLC編碼器實(shí)現(xiàn)的瓶頸。針對(duì)這些瓶頸，對(duì)CAVLC編碼器中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)包括多參考?jí)K的表格預(yù)測(cè)法、快速查找表法、算術(shù)消除法等。最后，用Verilog硬件描述語(yǔ)言對(duì)所設(shè)計(jì)的CAVLC編碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對(duì)其主要功能模塊進(jìn)行了仿真，并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上驗(yàn)證了它們的功能。結(jié)果表明，該CAVLC編碼器各編碼單元的編碼速度得到了顯著提高且均能滿足實(shí)時(shí)通信要求，為整個(gè)CAVLC編碼器的實(shí)時(shí)通信提供了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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隨著圖像分辨率的越來(lái)越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)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(guó)內(nèi)外的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺(tái)上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)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(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲(chǔ)器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來(lái)進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)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(jì)方法及優(yōu)化策略，通過(guò)性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過(guò)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(shí)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(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺(tái)。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過(guò)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(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問(wèn)題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問(wèn)題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問(wèn)題。因此，利用FPGA開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場(chǎng)合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開(kāi)發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過(guò)程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語(yǔ)言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無(wú)超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻在信息社會(huì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、工業(yè)監(jiān)控、廣播電視、銀行、商場(chǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，F(xiàn)PGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí)，因此采用FPGA實(shí)現(xiàn)視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)損壓縮算法的多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)利用時(shí)分復(fù)用和無(wú)損壓縮技術(shù)，采用串行數(shù)字視頻傳輸?shù)姆绞?，可在一根光纖中同時(shí)傳輸8路以上視頻信號(hào)。系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)，確定了基于FPGA的設(shè)計(jì)方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，在FPGA里實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用、視頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和線路碼編解碼，利用光收發(fā)一體模塊實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。視頻壓縮采用LZW無(wú)損壓縮算法，用Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)了壓縮模塊和解壓縮模塊，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來(lái)緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數(shù)據(jù)，光纖線路碼采用CIMT碼，設(shè)計(jì)了編解碼模塊，解碼過(guò)程中，利用數(shù)字鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收的幀同步，在ISE8.2和Modelsim仿真環(huán)境下對(duì)FPGA模塊進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真，并在Spartan-3E開(kāi)發(fā)板和視頻擴(kuò)展板上完成了系統(tǒng)的硬件調(diào)試與驗(yàn)證工作，實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，圖像清晰，實(shí)時(shí)傳輸效果好，可用于交通、安防、工業(yè)監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實(shí)現(xiàn)，利用FPGA的并行處理優(yōu)勢(shì)，大大提高了系統(tǒng)的處理速度，使系統(tǒng)具有集成度高、靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、抗干擾能力強(qiáng)、易于升級(jí)等特點(diǎn)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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當(dāng)今電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)，基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設(shè)計(jì)是以知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎(chǔ)，以硬件描述語(yǔ)言為主要設(shè)計(jì)手段，借助以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的EDA工具進(jìn)行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了SOPC技術(shù)開(kāi)發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設(shè)計(jì)軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行SOPC(System On a Programmable Chip)設(shè)計(jì)流程后，依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實(shí)現(xiàn)方案，模塊化的設(shè)計(jì)方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開(kāi)發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開(kāi)發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過(guò)程中，用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫(kù)中的圖形模塊(Block)進(jìn)行系統(tǒng)建模，在Simulink中仿真通過(guò)后，利用DSP Builder將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語(yǔ)言VHDL文件，從而避免了VHDL語(yǔ)言手動(dòng)編寫(xiě)系統(tǒng)的煩瑣過(guò)程，將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開(kāi)發(fā)功能，調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core，進(jìn)一步提高了開(kāi)發(fā)效率。 在進(jìn)行編譯、仿真調(diào)試成功后，經(jīng)過(guò)QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6，完成器件編程，從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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