-
本文研究基于ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)。論文完成了ARM+FPGA結(jié)構(gòu)的共享存儲器結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了ARMLinux系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括觸摸屏控制、LCD顯示、正弦插值算法設(shè)計以及各種顯示算法設(shè)計等。同時進行了信號的高速采集和處理的實際測試，對實驗測試數(shù)據(jù)進行了分析。 論文分別從軟件和硬件兩方面入手，闡述了基于ARM處理器和FPGA芯片的高速數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計方法，以及基于ARMLinux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計和應(yīng)用程序設(shè)計。 硬件方面，在FPGA平臺上，我們首先利用乒乓操作的方式將一路高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成頻率為原來頻率1/4的4路低速數(shù)據(jù)信號，再將這四路數(shù)據(jù)分別存儲到4個FIFO中，然后再對這4個FIFO中的數(shù)據(jù)拼接并存儲在FPGA片上的雙端口雙時鐘RAM中，最后將FPGA的雙端口雙時鐘RAM掛載到ARM系統(tǒng)的總線上，實現(xiàn)了ARM和FPGA共享存儲器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使ARM處理器可以直接讀取這個雙端口雙時鐘的RAM中的數(shù)據(jù)，從而大大提高了數(shù)據(jù)采集與處理的效率。在采樣頻率控制電路設(shè)計方面，我們通過使FIFO的數(shù)據(jù)存儲時鐘降低為標準狀態(tài)下的1/n實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集頻率降為標準狀態(tài)的1/n，從而實現(xiàn)了由FPGA控制的可變頻率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 軟件方面，為了更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，我們移植了ARMLinux操作系統(tǒng)，并在S3C2410平臺上設(shè)計實現(xiàn)了基于Linux操作系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計、LCD驅(qū)動程序移植、自定義的FPGA模塊驅(qū)動程序設(shè)計、LCD顯示程序設(shè)計、多線程的應(yīng)用程序設(shè)計。應(yīng)用程序能夠控制FPGA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作。 在前端采樣頻率為125MHz情況下，系統(tǒng)可以正常工作。能夠?qū)崿F(xiàn)對頻率在5MHz以下的信號波形的直接顯示；對5MHz至40MHz的信號，使用正弦插值算法進行處理，顯示效果良好。同時這種硬件結(jié)構(gòu)可擴展性強，可以在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)8路甚至16路緩沖的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以使系統(tǒng)支持更高的采樣頻率。
標簽：
FPGA
ARM
高速數(shù)據(jù)
采集
上傳時間：
2013-07-04
上傳用戶：林魚2016
-
傅里葉變換是信號處理領(lǐng)域中較完善、應(yīng)用較廣泛的一種分析手段.但傅里葉變換只是一種時域或頻域的分析方法,它要求信號具有統(tǒng)計平穩(wěn),即時不變的特性.但是實際應(yīng)用中存在很多非平穩(wěn)信號,它們并不能很好的用傅立葉變換來處理.小波變換的出現(xiàn)解決了這個問題,它在處理非平穩(wěn)信號方面具有傅立葉變換無法比擬的優(yōu)越性.小波變換在通信技術(shù)、信號處理、地球物理、水利電力、醫(yī)療等領(lǐng)域中獲得了日益廣泛的應(yīng)用.小波變換的研究成為了當今學術(shù)界的一個熱點.隨著現(xiàn)代數(shù)字信號處理朝著高速實時的方向發(fā)展,純軟件的程序式信號處理方法越來越不能滿足實際應(yīng)用的需求,因此人們希望用硬件電路來實現(xiàn)高速信號處理問題.基于以上原因,該文在研究了小波變換的基本理論和特點的基礎(chǔ)上,重點研究了小波變換的VLSI電路構(gòu)架,并用FPGA實現(xiàn)了它的功能.毫無疑問,該文所做的具體工作在理論和實踐上都有參考價值.論文中,在簡單介紹了小波變換的基本理論、特點和應(yīng)用;對信號小波變換分解,重構(gòu)的MATLAB算法進行了分析,為硬件實現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ).論文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基礎(chǔ)上,以直觀的圖形方式描述了算法的流程圖;并由此提出了基于VLSI的電路模塊架構(gòu).根據(jù)上述模塊結(jié)構(gòu),對相關(guān)模塊進行了硬件描述語言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平臺上(ACTIVE-HDL)進行了仿真.在仿真正確的前提下,該文選用了EP20K100BC356-1V芯片作為目標器件進行了綜合和后仿真,并且將仿真結(jié)果通過MATLAB與理論參數(shù)進行了比較,結(jié)果表明設(shè)計是正確的.對設(shè)計中存在的誤差和部分模塊的進一步優(yōu)化,該文也作了分析和說明,為下一步實現(xiàn)通用IP核設(shè)計奠定了基礎(chǔ).
標簽：
FPGA
小波變換
上傳時間：
2013-06-27
上傳用戶：zhaoq123
-
語音識別技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一,小詞匯量非特定人孤立詞語音識別是語音識別領(lǐng)域中一個具有廣泛應(yīng)用背景的分支,在家電遙控、智能玩具、人機交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值.語音識別芯片從20世紀90年代開始出現(xiàn),目前的語音識別芯片都是以DSP為核心集成的語音識別系統(tǒng),算法主要通過軟件實現(xiàn),為了提高速度和降低成本,下一代語音識別芯片將設(shè)計成軟硬件協(xié)同實現(xiàn),本文的目的是使用全硬件方法實現(xiàn)語音識別算法,為軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的方案提供參考.本論文主要完成了以下工作:(1)在選定的FPGA平臺上,完成了整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計.(2)對于硬件中難于實現(xiàn)而且占用較多資源的乘法器、求對數(shù)、求平方根以及快速傅立葉變換等關(guān)鍵模塊,本文都根據(jù)電路的具體特點,給出了巧妙的實現(xiàn)方案,完成了算法需要的功能.(3)設(shè)計中使用了模塊復(fù)用和流水線技術(shù).(4)根據(jù)設(shè)計結(jié)果,給出了各個模塊占用的硬件資源和運行速度.實驗結(jié)果表明,本文所設(shè)計的硬件系統(tǒng)能夠正常工作,在速度和面積方面都達到了設(shè)計要求.
標簽：
FPGA
詞匯
語音識別
上傳時間：
2013-06-12
上傳用戶：01010101
-
隨著圖像處理和模式識別技術(shù)的進步，基于生物特征的識別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計和預(yù)測，該領(lǐng)域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術(shù)由于其獨特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術(shù)是生物識別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設(shè)計領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識別技術(shù)中各個環(huán)節(jié)的算法進行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統(tǒng)硬件設(shè)計方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設(shè)計了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結(jié)果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計了一個便攜式指紋識別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設(shè)計方案進行了初步的驗證，實現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設(shè)計繼續(xù)改進的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標簽：
FPGA
指紋識別
法的研究
硬件實現(xiàn)
上傳時間：
2013-07-28
上傳用戶：hxy200501
-
隨著計算機與信息技術(shù)的發(fā)展，生物特征識別技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內(nèi)容，一直以來是國內(nèi)外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用。傳統(tǒng)的嵌入式自動指紋識別系統(tǒng)多采用單片DSP或MIPS處理器來完成算法，由于DSP或MIPS處理器只能根據(jù)程序順序執(zhí)行，在指紋匹配過程中只能和整個庫中的指紋進行一一匹配，因此這類系統(tǒng)在處理較大指紋庫時下匹配時間相當長。為了克服這個缺點，本文構(gòu)建了浮點DSP和FPGA協(xié)同處理構(gòu)架的硬件平臺，充分利用DSP在計算上的精確度和FPGA并行處理的特點，由DSP和FPGA共同處理匹配算法。 本文的主要工作如下： 1．設(shè)計了一個硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、指紋傳感器、人機交互接口和USB1.1接口。同時，還設(shè)計了各硬件模塊的驅(qū)動程序，為應(yīng)用程序提供控制接口。由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300MHz，其中某些器件的工作頻率達到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設(shè)計經(jīng)驗。 2．編寫了Verilog程序，在FPGA中實現(xiàn)了9路指紋的并行匹配。由于FPGA本身的局限性，實現(xiàn)原有匹配算法有很大困難。在簡化原有匹配算法的基礎(chǔ)上本文提出了便于FPGA實現(xiàn)“粗匹配”算法。此外，還設(shè)計了用于和DSP通信的接口模塊設(shè)計。 3．完成了系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計。在使用uC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計了各系統(tǒng)任務(wù)，通過調(diào)用驅(qū)動程序控制和協(xié)調(diào)各硬件模塊，實現(xiàn)了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設(shè)計了指紋庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了指紋庫添加、刪除、編輯的功能。 最終，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、快速的進行指紋識別，各模塊工作穩(wěn)定。同時，模塊化的軟硬件設(shè)計使本系統(tǒng)便于進行二次開發(fā)，快速應(yīng)用于各種場合。
標簽：
FPGA
DSP
自動
指紋識別系統(tǒng)
上傳時間：
2013-06-05
上傳用戶：guanliya
-
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。在當今的工業(yè)控制領(lǐng)域，控制邏輯和功能變得越來越復(fù)雜，簡單的嵌入式系統(tǒng)己經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，而帶有高性能處理器以及完整操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的引入將逐漸成為工業(yè)控制自動化發(fā)展的方向。 本文對用于工業(yè)供水設(shè)備測控的工業(yè)供水測控系統(tǒng)展開研究。首先，在ARM嵌入式最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立通用的硬件平臺，對平臺的硬件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，特別是對于關(guān)鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對供水設(shè)備測控的不同要求，集成了多種接口電路。其次，在實現(xiàn)嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ在ARM上可移植的基礎(chǔ)上，建立了測控系統(tǒng)的軟件平臺，對接口電路驅(qū)動程序進行模塊化設(shè)計。最后，在研制出的測控平臺上，加入了電力參數(shù)與傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測電路以及開關(guān)量輸入/輸出電路，特別是對工頻交流信號有效值的測量進行了較深入的硬件設(shè)計以及軟件算法研究，并對測控系統(tǒng)的無線通訊部分進行了設(shè)計。 在上述工作的基礎(chǔ)上，開發(fā)出嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)樣機。工業(yè)現(xiàn)場近半年來試運行的結(jié)果表明：該基于ARM的嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)設(shè)計合理，性能穩(wěn)定可靠，達到了設(shè)計的要求。
標簽：
ARM
嵌入式無線
工業(yè)
測控系統(tǒng)
上傳時間：
2013-06-23
上傳用戶：giser
-
生物識別技術(shù)代表了未來身份驗證技術(shù)的發(fā)展方向，而指紋識別技術(shù)又是最可靠、最有效的生物識別技術(shù)之一。目前，指紋識別技術(shù)是優(yōu)于其它生物識別技術(shù)的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經(jīng)得到公認，特別是現(xiàn)有的指紋識別算法已達到識別迅速、準確可靠的水平，是完全可以商業(yè)化的生物識別技術(shù)。 傳統(tǒng)的指紋識別系統(tǒng)多是基于PC平臺，這種系統(tǒng)將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發(fā)效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統(tǒng)多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統(tǒng)的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應(yīng)用的普及對自動指紋識別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術(shù)正向著小型化和嵌入式的方向發(fā)展。在微電子領(lǐng)域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)提供了硬件保證。 ARM是當前最為流行的32位RISC處理器架構(gòu)，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內(nèi)核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設(shè)計用于手持設(shè)備和通用嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)對操作系統(tǒng)和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統(tǒng)Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導(dǎo)裝載器的移植和Linux內(nèi)核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應(yīng)用程序，還介紹了文件系統(tǒng)的構(gòu)建。 指紋識別系統(tǒng)需要指紋采集設(shè)備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導(dǎo)體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態(tài)指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設(shè)計與實現(xiàn)。 指紋圖像處理與匹配是整個系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點。現(xiàn)有的指紋匹配方法大致可以歸結(jié)為圖形匹配和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統(tǒng)需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶交互界面也由傳統(tǒng)的字符界面向圖形界面轉(zhuǎn)變，圖形用戶界面系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。MiniGUI 是一個非常適合于工業(yè)控制實時系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設(shè)計。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構(gòu)建了定制的嵌入式操作系統(tǒng)；設(shè)計了支持USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹讣y采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統(tǒng)的實際情況進行了優(yōu)化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統(tǒng)具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優(yōu)點。
標簽：
ARM
嵌入式
指紋識別系統(tǒng)
上傳時間：
2013-08-02
上傳用戶：小儒尼尼奧
-
當代科學技術(shù)突飛猛進，極大促進了自動識別技術(shù)的發(fā)展——條形碼、光學字符識別、磁條(卡)、工C卡、語音識別、視覺識別、RFID等，其中，RFID無疑是最為前沿的自動識別技術(shù)，是一種非接觸式的識別技術(shù)；同時，隨著另外一項技術(shù)——嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，機構(gòu)小巧、性能優(yōu)越、價格便宜、操作簡便的手持式數(shù)據(jù)自動讀寫設(shè)備發(fā)展尤為迅速。具體說來，一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現(xiàn)場，可以供工作人員對現(xiàn)場物品信息進行自動收集，而隨著嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，使讀寫器不僅有數(shù)據(jù)采集功能，而且可以對數(shù)據(jù)進行分析以供管理決策。在這其中，操作系統(tǒng)、芯片、總線、接口技術(shù)成為讀寫器的內(nèi)核，嵌入式系統(tǒng)成為技術(shù)的代表。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)(如linux、wirice.net)的出現(xiàn)，使得軟件開發(fā)人員在嵌入式系統(tǒng)和普通pc機上進行應(yīng)用軟件開發(fā)不會感到太大的差別(借助于交叉開發(fā)環(huán)境，即在pc機上編譯連接，但生成的是目標機代碼)。但是，對于那些應(yīng)用軟件開發(fā)者，往往對某一行業(yè)軟件開發(fā)比較熟悉卻對硬件有些陌生，熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構(gòu)、部件工作原理等)恰恰是構(gòu)建一個嵌入式系統(tǒng)所必須的。因此，構(gòu)建一個性能穩(wěn)定、持續(xù)工作時間長、完善數(shù)據(jù)接口、方便讀寫器接口的手持式設(shè)備成為了當今一個比較熱門的技術(shù)領(lǐng)域。本項目就是根據(jù)以上事實，先分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，再根據(jù)項目需求、生產(chǎn)成本以及RFID應(yīng)用開發(fā)者的要求，決定采用以ARM920T為內(nèi)核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)了供RFID應(yīng)用軟件開發(fā)者使用的手持式RFID讀寫器。針對手持式設(shè)備的特點和實際要求，對讀寫器軟硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進行了規(guī)劃，完成了時鐘電路、nand flash存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設(shè)計，并開發(fā)了讀寫器的二次發(fā)API;在wince.net平臺下，利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計，最后對整個系統(tǒng)進行了測試。
標簽：
RFID
ARM
手持式
讀寫器
上傳時間：
2013-06-21
上傳用戶：yatouzi118
-
DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號分析與處理如圖形、語音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計算DFT的計算量與變換區(qū)間長度N的平方成正比.當N較大時,因計算量太大,直接用DFT算法進行譜分析和喜好的實時處理是不切實際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱FFT)使DFT運算效率提高1~2個數(shù)量級.本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計主要采用先進的基-4DIT算法研制一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器.在FFT實時硬件處理器的設(shè)計實現(xiàn)過程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點制運算方式,解決了蝶形計算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲操作協(xié)調(diào)一致問題.合理地解決了位增長問題.同時,采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設(shè)計,由于在設(shè)計中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計效率.
標簽：
FPGA
FFT
數(shù)字處理器
硬件實現(xiàn)
上傳時間：
2013-06-20
上傳用戶：小碼農(nóng)lz
-
波前處理機是自適應(yīng)光學系統(tǒng)中實時信號處理和運算的核心，隨著自適應(yīng)光學系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機必須有更強的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實時性。在整個波前處理機的工作流程中，對CCD傳來的實時圖像數(shù)據(jù)進行實時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展狀況，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點，提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實時性能，同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計，并分析了包括各種參數(shù)指標選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設(shè)計中易出現(xiàn)的問題，詳細分析了高速PCB設(shè)計中的信號完整性問題，包括反射、串擾等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計方案和SDRAM控制器的設(shè)計，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點有：實時性、高速性。硬件設(shè)計的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實時性的實現(xiàn)；性價比高。自行研究設(shè)計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。
標簽：
DSPFPGA
圖像處理
電路板
硬件設(shè)計
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：firstbyte
