頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)基本參數(shù),同時(shí)也是一個(gè)非常重要的參數(shù)。穩(wěn)定的時(shí)鐘在高性能電子系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用,直接決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,測(cè)頻系統(tǒng)使用時(shí)鐘的提高,測(cè)頻技術(shù)有了相當(dāng)大的發(fā)展,但不管是何種測(cè)頻方法,±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差始終是限制測(cè)頻精度進(jìn)一步提高的一個(gè)重要因素。 本設(shè)計(jì)闡述了各種數(shù)字測(cè)頻方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過分析±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來源得出了一種新的測(cè)頻方法:檢測(cè)被測(cè)信號(hào),時(shí)基信號(hào)的相位,當(dāng)相位同步時(shí)開始計(jì)數(shù),相位再次同步時(shí)停止計(jì)數(shù),通過相位同步來消除計(jì)數(shù)誤差,然后再通過運(yùn)算得到實(shí)際頻率的大小。根據(jù)M/T法的測(cè)頻原理,已經(jīng)出現(xiàn)了等精度的測(cè)頻方法,但是還存在±1的計(jì)數(shù)誤差。因此,本文根據(jù)等精度測(cè)頻原理中閘門時(shí)間只與被測(cè)信號(hào)同步,而不與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)同步的缺點(diǎn),通過分析已有等精度澳孽頻方法所存在±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來源,采用了全同步的測(cè)頻原理在FPGA器件上實(shí)現(xiàn)了全同步數(shù)字頻率計(jì)。根據(jù)全同步數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)頻原理方框圖,采用VHDL語言,成功的編寫出了設(shè)計(jì)程序,并在MAX+PLUS Ⅱ軟件環(huán)境中,對(duì)編寫的VHDL程序進(jìn)行了仿真,得到了很好的效果。最后,又討論了全同步頻率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)并給出了電路原理圖和PCB圖。對(duì)構(gòu)成全同步數(shù)字頻率計(jì)的每一個(gè)模塊,給出了較詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法和完整的程序設(shè)計(jì)以及仿真結(jié)果。
標(biāo)簽: FPGA 數(shù)字頻率計(jì)
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隨著交通工具的迅猛發(fā)展,智能交通系統(tǒng)(Intelligent TransportationSystems,簡稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關(guān)注。而在ITS中,車牌識(shí)別(LicensePlate Recognition,簡稱LPR)是其核心技術(shù)。車牌識(shí)別系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和車牌識(shí)別算法兩個(gè)部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機(jī)性能、氣候條件等因素的影響,牌照中的字符可能出現(xiàn)不清楚、扭曲、缺損或污跡干擾,這都給識(shí)別造成一定難度。因此,在復(fù)雜背景中快速準(zhǔn)確地進(jìn)行車牌定位成為車牌識(shí)別系統(tǒng)的難點(diǎn)。 本文研究和設(shè)計(jì)了一種集圖象采集,圖象識(shí)別,圖象傳輸?shù)扔谝惑w的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。該平臺(tái)包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用程序開發(fā)兩個(gè)方面,充分利用TI公司的C6000系列DSP強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力、以及FPGA的靈活時(shí)序邏輯控制技術(shù),從硬件方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速運(yùn)行。 本文的主要工作有兩部分組成,具體如下: (1) 在硬件設(shè)計(jì)方面:實(shí)現(xiàn)由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識(shí)別系統(tǒng);設(shè)計(jì)并完成系統(tǒng)的原理圖和印制板圖;完成電路板調(diào)試,以及完成FPGA.在高速圖像采集中的veriIog應(yīng)用程序開發(fā)。 (2) 在軟件開發(fā)方面:完成Philips公司的SAA7113H的配置代碼開發(fā),以及DSP底層的部分驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。 該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)25幀每秒的數(shù)字視頻流圖像數(shù)據(jù)的輸出,并由FPGA負(fù)責(zé)完成一幅720×572數(shù)據(jù)量的圖像采集。DSP負(fù)責(zé)系統(tǒng)的嵌入式操作,包括系統(tǒng)的控制和車牌識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)。 目前,嵌入式車牌識(shí)別系統(tǒng)硬件平臺(tái)已經(jīng)搭建成功,系統(tǒng)軟件代碼程序也已經(jīng)開發(fā)完成。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集、嵌入式操作與車牌識(shí)別算法、UART數(shù)據(jù)通信等功能,具有速度快、穩(wěn)定性高、體積小、功耗低等特點(diǎn),為車牌識(shí)別算法提供一個(gè)較好的驗(yàn)證平臺(tái)。
標(biāo)簽: FPGA DSP 車牌識(shí)別系統(tǒng)
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H.264/AVC是由ITU和ISO兩大組織聯(lián)合組成的JVT共同制定的一項(xiàng)新的視頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸是H.264/AVC的應(yīng)用亮點(diǎn)。在同樣的視覺質(zhì)量前提下,H.264/AVC比H.263和MPEG-4節(jié)約了50%的碼率。但H.264獲得優(yōu)越性能的代價(jià)是計(jì)算復(fù)雜度的增加,據(jù)估計(jì)其編碼的計(jì)算復(fù)雜度大約為H.263的3倍,因此很難應(yīng)用于實(shí)時(shí)視頻處理領(lǐng)域。針對(duì)這一現(xiàn)狀,業(yè)內(nèi)做了大量的研究工作,力圖降低其計(jì)算復(fù)雜度和提高運(yùn)行效率。比如在運(yùn)動(dòng)估計(jì)方面,國內(nèi)外在這方面的研究已經(jīng)很成熟。而針對(duì)幀內(nèi)/幀間預(yù)測(cè)編碼的研究卻較少。因此研究預(yù)測(cè)模式的快速算法具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文在詳細(xì)研究H.264標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮編碼特點(diǎn)基礎(chǔ)上,分析了H.264幀內(nèi)編碼, 幀間編碼及變換,量化技術(shù)的原理及特點(diǎn),提出了一種基于局部邊緣方向信息的快速幀內(nèi)模式判決算法,通過結(jié)合SAD的模式選擇方法來減少模式選擇數(shù)目。它采用了Sobel梯度算子計(jì)算當(dāng)前塊的邊緣信息,累加當(dāng)前塊中屬于同一方向像素點(diǎn)的邊緣矢量構(gòu)造不同模式下的邊緣方向直方圖,以便確定最可能的預(yù)測(cè)模式。該算法有效降低了編碼器的運(yùn)算復(fù)雜度,在并未顯著降低編碼性能的情況下提升了編碼器效率。仿真表明:Foreman 圖像序列編碼性能有了提高,其中PSNR平均降低了0.06dB,Bitrate平均降低了19.4%,這大大提高了視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。 另外在幀間預(yù)測(cè)模式選擇算法方面進(jìn)行了改進(jìn)研究:按順序?qū)Σ煌愋瓦M(jìn)行判決,有選擇地去比較可能模式,使得在有效減少需判決的模式數(shù)量的同時(shí),結(jié)合小塊模式搜索中途停止準(zhǔn)則來確定最優(yōu)模式。仿真表明:改進(jìn)算法相對(duì)與原來算法能夠節(jié)省很多的編碼時(shí)間(平均下降了49.3%),但帶來的圖像質(zhì)星的下降(平均下降0.08dB,可以忽略)和碼率較少的增加。 同時(shí)在整數(shù)DCT變換模塊中,提出了一種快速蝶形算法,使得對(duì)4×4點(diǎn)數(shù)據(jù)做一次變換,只需通過8×8次加法和2×8次移位運(yùn)算便可完成,與原來12×8次加法和4×8次移位相比,新算法大大降低了運(yùn)算復(fù)雜度。 最后介紹FPGA的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)流程,并實(shí)現(xiàn)了H.264編解碼器中變換編碼及量化和熵解碼模塊的硬件。這種基于FPGA所實(shí)現(xiàn)的H.264編碼視頻處理模塊設(shè)計(jì)具備了成本低,周期短,設(shè)計(jì)方法靈活等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的市場應(yīng)用前景。 仿真表明,通過使用本文提出的幀內(nèi)/幀間速算法方法可使得H.264編碼速度獲得顯著的提高,使H.264 Baseline編碼器能在PC平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼。
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JPEG 2000是為適應(yīng)不斷發(fā)展的圖像壓縮應(yīng)用而出現(xiàn)的新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),小波變換是JEPG 2000核心算法之一。小波變換是一種可達(dá)到時(shí)(空)域或頻率域局部化的時(shí)頻域或空頻域分析方法,其多尺度分解特性符合人類的視覺機(jī)制,更加適用于圖像信息的處理。提升小波變換是一類不采用傅立葉變換做為主要分析工具的小波變換新方法,提升小波變換的提出大大簡化了小波變換的計(jì)算,使其在實(shí)時(shí)信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過提升的方法很容易構(gòu)造一般的整數(shù)小波變換,由于圖像一般用位數(shù)較低的整數(shù)表示,整數(shù)小波變換可以將為整數(shù)序列的圖像矩陣映射成整數(shù)小波系數(shù)矩陣,這就大大簡化了小波變換的硬件電路設(shè)計(jì)。在當(dāng)今數(shù)字化和信息化時(shí)代背景下,研究具有高速硬件處理功能的可變程邏輯器件在圖像壓縮算法領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。 本文旨在探討和研制基于FPGA的小波變換模塊的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片,根據(jù)JPEG 2000推薦無損提升小波算法和有損提升小波算法,設(shè)計(jì)圖像壓縮系統(tǒng)的小波變換模塊。主要工作如下: 第一部分介紹了傳統(tǒng)小波分析理論和提升小波分析理論。包括連續(xù)小波時(shí)頻局域性的特征,離散小波變換系數(shù)的意義,多分辨分析引出的構(gòu)造小波基的系統(tǒng)方法和計(jì)算離散小波的快速算法等。重點(diǎn)放在介紹正交小波和雙正交小波的構(gòu)造方法,并介紹了數(shù)字圖像在小波域的特點(diǎn)。討論了提升小波變換的基本思想,討論了用提升方法構(gòu)造小波基以及傳統(tǒng)小波變換的提升實(shí)現(xiàn),討論了整數(shù)小波變換。 第二部分介紹了FPGA結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)流程。介紹了FPGA/CPLD器件的特征、發(fā)展趨勢(shì)及FPGA/CPLD基本結(jié)構(gòu),然后重點(diǎn)介紹了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以及Xilinx的FPGA開發(fā)軟件ISE,最后介紹了硬件描述語言VHDL語言的特點(diǎn)。 最后一部分是本論文研究的主要內(nèi)容,即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波變換的一維變換模塊設(shè)計(jì)和二維變換模塊設(shè)計(jì)。一維提升小波變換模塊采用兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的串行流水線結(jié)構(gòu)和高速高功耗的并行陣列結(jié)構(gòu)。同樣,二維小波變換模塊也采用了兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的折疊結(jié)構(gòu)和高速高功耗的串行結(jié)構(gòu)。 文章對(duì)提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)中的大量細(xì)節(jié)問題進(jìn)行了討論,給出了每種結(jié)構(gòu)提升小波變換模塊的電路原理圖,并對(duì)原理圖進(jìn)行了仿真測(cè)試,仿真測(cè)試結(jié)果不僅表明了模塊功能的正確性,而且表明不同小波模塊可以滿足相應(yīng)領(lǐng)域的實(shí)際要求。
上傳時(shí)間: 2013-06-08
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硬件高手的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分享 一:成本節(jié)約 現(xiàn)象一:這些拉高/拉低的電阻用多大的阻值關(guān)系不大,就選個(gè)整數(shù)5K吧 點(diǎn)評(píng):市場上不存在5K的阻值,最接近的是4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%),其成本分別比精度為20%的4.7K高4倍和2倍。20%精度的電阻阻值只有1、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8幾個(gè)類別(含10的整數(shù)倍);類似地,20%精度的電容也只有以上幾種值,如果選了其它的值就必須使用更高的精度,成本就翻了幾倍,卻不能帶來任何好處。
上傳時(shí)間: 2013-05-22
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正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù),具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn),適合無線通信的高速化、寬帶化及移動(dòng)化的需求,將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對(duì)OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析,指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì);然后針對(duì)OFDM中的信道估計(jì)技術(shù),深入分析了基于FFT級(jí)聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)理論,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計(jì)算法,并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較,驗(yàn)證了它們的有效性。 而后,在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在此平臺(tái)上,對(duì)OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進(jìn)行了仿真,并給出了數(shù)據(jù)曲線,通過分析結(jié)果可正確評(píng)價(jià)OFDM系統(tǒng)在多個(gè)方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求,設(shè)定了合理的參數(shù);然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手,對(duì)串/并轉(zhuǎn)換,QPSK映射,過采樣處理,插入導(dǎo)頻,添加循環(huán)前綴,IFFT/FFT,幀同步檢測(cè)等各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程,并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說明。其中,針對(duì)定點(diǎn)運(yùn)算的局限性,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式,參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)算,在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi),充分利用了有限資源,提高了系統(tǒng)運(yùn)算精度;然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),針對(duì)原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時(shí)間過多,資源占用較大的問題,提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方案,使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)現(xiàn),結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù),對(duì)整個(gè)OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析,證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述,本文完成了一個(gè)基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽: FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間: 2013-07-25
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眾所周知,信息傳輸?shù)暮诵膯栴}是有效性和可靠性,調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展正是體現(xiàn)了這一思想。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日益完善,到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運(yùn)用,使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調(diào)制作為一種新的調(diào)制技術(shù),因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應(yīng)用。 本文對(duì)基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了討論和研究。首先對(duì)16QAM調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了闡述,建立了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,然后通過分析提出了基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。最后編寫Verilog代碼實(shí)現(xiàn)了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規(guī)模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417,并通過軟件編程對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)調(diào)試。文中詳細(xì)介紹了基帶成形濾波器、載波恢復(fù)和定時(shí)同步的基本原理及其設(shè)計(jì)方法。首先用Matlab對(duì)整個(gè)16QAM系統(tǒng)進(jìn)行了軟件仿真;然后用硬件描述語言Verilog HDL在QuartusⅡ環(huán)境下完成了系統(tǒng)關(guān)鍵算法的編寫、行為仿真和綜合,最后詳細(xì)闡述了異步串口(UART)的FPGA實(shí)現(xiàn),把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
標(biāo)簽: FPGA QAM 調(diào)制解調(diào)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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華為硬件工程師手冊(cè) 華為技術(shù)公司內(nèi)部資料 做硬件的同志學(xué)習(xí)一下
上傳時(shí)間: 2013-07-26
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隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于通訊、語音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。快速傅里葉變換FFT作為數(shù)字信號(hào)處理的核心技術(shù)之一,使離散傅里葉變換的運(yùn)算時(shí)間縮短了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 現(xiàn)場可編程門陣列FPGA是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用,使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高,同時(shí)也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 本文主要研究如何利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT處理器,包括算法選取、算法驗(yàn)證、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各個(gè)模塊設(shè)計(jì)、FPGA實(shí)現(xiàn)和測(cè)試整個(gè)流程。設(shè)計(jì)采用基-2按時(shí)間抽取算法,以XILINX公司提供的ISE6.1為軟件平臺(tái),利用Verilog HDL描述的方式實(shí)現(xiàn)了512點(diǎn)16bits復(fù)數(shù)塊浮點(diǎn)結(jié)構(gòu)的FFT系統(tǒng),并以FPGA芯片VirtexⅡXC2V1000為硬件平臺(tái),進(jìn)行了仿真、綜合等工作。仿真結(jié)果表明其計(jì)算結(jié)果達(dá)到了一定的精度,運(yùn)算速度可以滿足一般實(shí)時(shí)信號(hào)處理的要求。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,實(shí)時(shí)圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇,基于FPGA的圖像處理專用芯片的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn)。 本文以FPGA為平臺(tái),使用VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了中值濾波、順序?yàn)V波、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、卷積運(yùn)算和高斯濾波等圖像處理算法。在設(shè)計(jì)過程中,通過改進(jìn)算法和優(yōu)化結(jié)構(gòu),在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性,采用流水線結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法,提高了頂層濾波模塊的處理速度。在中值濾波器的硬件設(shè)計(jì)中,本文提出了一種快速中值濾波算法,該算法大大節(jié)省了硬件資源,處理速度也很快。在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法的硬件實(shí)現(xiàn)中,本文提出的最大值濾波和最小值濾波算法大大減少了硬件資源的占用率,適應(yīng)了流水線設(shè)計(jì)的要求,提高了圖像處理速度。 整個(gè)設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了邏輯綜合以及仿真。綜合和仿真的結(jié)果表明,使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得很好的處理效果,達(dá)到較高的工作頻率,處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理圖像,可滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。 本課題為圖像處理專用FPGA芯片的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試,對(duì)今后完成以FPGA圖像處理芯片為核心的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
上傳時(shí)間: 2013-06-08
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