隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開(kāi)發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來(lái)越顯著。嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等方面的要求也越來(lái)越高。 采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領(lǐng)域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構(gòu)架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領(lǐng)域里占領(lǐng)先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國(guó)內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面并不理想。首先，國(guó)外成熟的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)大都成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用；其次，因大部分實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不公開(kāi)源碼，使開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強(qiáng)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎(chǔ)較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對(duì)這種情況，結(jié)合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特殊需求，特別是對(duì)μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎(chǔ)上，面向強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用，設(shè)計(jì)、構(gòu)造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個(gè)基礎(chǔ)牢固、值得信賴的基本平臺(tái)。 本文研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面： 針對(duì)嵌入式環(huán)境中高效、簡(jiǎn)潔、易擴(kuò)展、易剪裁的要求，對(duì)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。內(nèi)核整體上采用分層結(jié)構(gòu)，在各層中采用功能相對(duì)獨(dú)立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對(duì)系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應(yīng)場(chǎng)合使用；引入中斷分段處理機(jī)制解決中斷和任務(wù)的ITC機(jī)制共享，需要硬保護(hù)機(jī)制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護(hù)機(jī)制被隱性地泛濫使用問(wèn)題。 針對(duì)應(yīng)用提出的系統(tǒng)行為的可預(yù)測(cè)性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級(jí)位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務(wù)集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲(chǔ)開(kāi)銷；在共享資源訪問(wèn)控制方面，以優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)和死鎖問(wèn)題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性能，本文還對(duì)內(nèi)核的時(shí)鐘管理、內(nèi)存管理等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，通過(guò)實(shí)時(shí)性能測(cè)試，結(jié)果表明該實(shí)時(shí)內(nèi)核有很好的強(qiáng)實(shí)時(shí)特性。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 內(nèi)核設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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GPS以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，贏得廣大測(cè)繪工作者的信賴，而一體化GPS接收機(jī)更是具有全內(nèi)置、防水、耐寒以及操作方便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)廣泛應(yīng)用于控制測(cè)量和大地測(cè)量中。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓，目前已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各種部門，并開(kāi)始逐步深入人們的日常生活。 本文介紹了GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)、工作原理、課題背景、國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)，闡述了GPS接收機(jī)的設(shè)計(jì)原理。文章認(rèn)為，GPS接收機(jī)中的微處理器的性能直接影響整機(jī)的性能，相比較其它微處理器，ARM微處理器具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。文章了ARM系列微處理器尤其是ARM7微處理器的性能特點(diǎn)，并給出了利用ARM7微處理器LPC2138芯片和xc3s1000型FPGA設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)和調(diào)試方案，并對(duì)此方案進(jìn)行了論證，同時(shí)給出了各個(gè)功能模塊的軟硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了性能指標(biāo)測(cè)試。
標(biāo)簽： ARM GPS 芯片 收機(jī)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)階段，中國(guó)的自動(dòng)售貨行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為自動(dòng)服務(wù)的核心部件，基于單片機(jī)的紙幣識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不能滿足市場(chǎng)需求。 本文對(duì)基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識(shí)別系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行了研究。研究表明，紙幣識(shí)別系統(tǒng)要求能滿足硬實(shí)時(shí)性，但uClinux操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。由于uClinux功能強(qiáng)大，免費(fèi)且資源豐富，如能成功改進(jìn)本紙幣識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，紙幣識(shí)別系統(tǒng)將在成本，性能和功能性等方面有更大的優(yōu)勢(shì)，所以對(duì)實(shí)時(shí)性進(jìn)行改進(jìn)將非常有意義。 在本紙幣識(shí)別系統(tǒng)中，紙幣特征采集子系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，需要滿足硬實(shí)時(shí)的要求，所以是否能滿足該子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性的要求，將是本紙幣識(shí)別系統(tǒng)能否很好工作的關(guān)鍵所在。通過(guò)對(duì)當(dāng)前多種uClinux實(shí)時(shí)性改進(jìn)方案進(jìn)行了解和研究，參考了RTAI和RTLinux的工作原理，提出了基于uClinux操作系統(tǒng)和S3C4510B的紙幣識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性改進(jìn)方案。紙幣特征采集子系統(tǒng)主要依靠碼盤(pán)光耦產(chǎn)生的反饋信號(hào)生成硬件中斷，然后通過(guò)處理該中斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)紙幣特征的采集。在本文提出的方案中，為了提高系統(tǒng)對(duì)硬件中斷的反應(yīng)速度，避開(kāi)uClinux對(duì)中斷的慢處理，在操作系統(tǒng)與硬件之間建立了一個(gè)特殊的硬件抽象層來(lái)管理中斷，并將紙幣特征采集功能與操作系統(tǒng)剝離，放入一個(gè)單獨(dú)的處理單元。通過(guò)這樣的處理，使得中斷產(chǎn)生時(shí)，硬件抽象層暫停uClinux操作系統(tǒng)的運(yùn)行，直接將中斷交由紙幣特征采集處理單元處理，實(shí)時(shí)的完成紙幣特征數(shù)據(jù)的采集。
標(biāo)簽： uClinux ARM 識(shí)別系統(tǒng) 實(shí)時(shí)性
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，基于生物特征的識(shí)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(duì)生物特征市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，該領(lǐng)域的收入的年增長(zhǎng)率30-50％，到2008年，全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，恰好符合了市場(chǎng)的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開(kāi)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(gè)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(shí)別系統(tǒng)對(duì)速度的要求。 本文對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對(duì)算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識(shí)別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)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(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高，可以滿足實(shí)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(shí)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(gè)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(chǔ)器以及小鍵盤(pán)和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開(kāi)發(fā)板對(duì)硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的。基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對(duì)這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)級(jí)芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。SoC技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢(shì)正廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。通過(guò)對(duì)8位增強(qiáng)型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實(shí)現(xiàn)，對(duì)SoC設(shè)計(jì)作了初步研究。 在對(duì)Intel MCS-8051的匯編指令集進(jìn)行了深入地分析的基礎(chǔ)上，按照至頂向下的模塊化的高層次設(shè)計(jì)流程，對(duì)8位CPU進(jìn)行了頂層功能和結(jié)構(gòu)的定義與劃分，并逐步細(xì)化了各個(gè)層次的模塊設(shè)計(jì)，建立了具有CPU及定時(shí)器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì)規(guī)劃。利用有限狀態(tài)機(jī)及微程序的思想完成了控制通路的各個(gè)層次模塊的設(shè)計(jì)規(guī)劃。利用組合電路與時(shí)序電路相結(jié)合的思想完成了定時(shí)器，中斷以及串行接口的規(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個(gè)機(jī)器周期對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。借助EDA工具ISE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境完成了各個(gè)模塊的編程、調(diào)試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對(duì)其進(jìn)行了完整的功能仿真和時(shí)序仿真。 設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的擴(kuò)展接口控制器對(duì)原有的8位處理器進(jìn)行擴(kuò)展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強(qiáng)了8位處理器的功能，可以用于現(xiàn)有單片機(jī)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展。 本設(shè)計(jì)的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時(shí)鐘頻率和指令的執(zhí)行效率指標(biāo)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。本設(shè)計(jì)以硬件描述語(yǔ)言代碼形式存在可與任何綜合庫(kù)、工藝庫(kù)以及FPGA結(jié)合開(kāi)發(fā)出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴(kuò)展使用，易于升級(jí)，比較有實(shí)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)通過(guò)FPGA驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA CPU 8位 增強(qiáng)型
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文以一個(gè)PDA項(xiàng)目為依托,在項(xiàng)目中,主要是開(kāi)發(fā)該設(shè)備的軟件。其工作包括：上層應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)、引導(dǎo)程序的編寫(xiě)、Linux操作系統(tǒng)的移植和各種外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)以及文件系統(tǒng)的改進(jìn)。 本文首先分析了Linux操作系統(tǒng)的虛擬文件系統(tǒng)、高速緩沖區(qū)、MTD以及驅(qū)動(dòng)程序模塊。接著,本文分析了JFFS2文件系統(tǒng)的不足,以及在大容量閃存設(shè)備中掛載速度過(guò)慢的原因。然后,本文結(jié)合JFFS2文件系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中所出現(xiàn)的各種問(wèn)題,以及在大容量閃存芯片上進(jìn)行掛載時(shí)的性能要求,對(duì)JFFS2文件系統(tǒng)作了一些實(shí)際的改進(jìn)。文中的創(chuàng)新性貢獻(xiàn)包括以下幾個(gè)方面： (1)在掃描一個(gè)擦除塊之前,首先把擦除塊中的所有內(nèi)容讀進(jìn)內(nèi)存。然后,在內(nèi)存中進(jìn)行所有的判斷操作以及拷貝,這樣就可以減少I/O操作。另外,由于所有的拷貝操作都在內(nèi)存中進(jìn)行,所以掛載速度就可以有所提升。 (2)通過(guò)加入“空閑區(qū)域管理節(jié)點(diǎn)”對(duì)閃存中的空閑區(qū)域進(jìn)行管理。這樣,在掃描的過(guò)程中,一旦發(fā)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)就可以跳過(guò)它所描述的空閑區(qū)域,從而加快掛載的速度。 (3)在掃描的階段中對(duì)有效數(shù)據(jù)實(shí)體進(jìn)行硬鏈接數(shù)的計(jì)算,因此,臨時(shí)目錄節(jié)點(diǎn)就不需要?jiǎng)?chuàng)建了,這樣也免除了臨時(shí)目錄的刪除步驟,所以對(duì)掛載速度也有明顯的提高。 最后,基于以上的研究與改進(jìn),結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際要求,對(duì)大容量閃存設(shè)備的JFFS2文件系統(tǒng)的掛載過(guò)程進(jìn)行了改進(jìn)的實(shí)踐。
標(biāo)簽： FLASH ARM 嵌入式閃存 實(shí)踐
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著全球信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展空間。 嵌入式系統(tǒng)的最大特點(diǎn)之_是其所具有的目的性或針對(duì)性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)都有其特殊的應(yīng)用場(chǎng)合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通剛的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最主要的區(qū)別。由于嵌入式系統(tǒng)是為特定的目的而設(shè)計(jì)的，且常常受到體積、成本、功能、處理能力等各種條件的限制。因此，如果可以最大限度地提高應(yīng)用系統(tǒng)硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時(shí)間，快速的完成功能的轉(zhuǎn)換。 本課題的目的在于提出并設(shè)計(jì)一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴(kuò)展功能嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，并完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中采用美國(guó)ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)的硬件部分。在整個(gè)硬件開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設(shè)計(jì)原則，并進(jìn)行全面的電路仿真試驗(yàn)，保證了硬件系統(tǒng)的高度可靠性。本系統(tǒng)承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)，并充分考慮到用戶的需要，擴(kuò)展了多種常用的外部設(shè)備接口以及藍(lán)牙無(wú)線接口等，為將米各種可能的應(yīng)用提供了完善的硬件基礎(chǔ)。概括總結(jié)起來(lái)本文具體工作如下： 1．完全自主設(shè)計(jì)了具有高擴(kuò)展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)。基于該硬件平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)許多基于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式應(yīng)剛而無(wú)需對(duì)硬什系統(tǒng)作出大的改變，如多協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN(Control Area Network)總線網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)關(guān)、各種工業(yè)控制應(yīng)用等。并在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，總結(jié)出了嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設(shè)計(jì)，在ARM硬件平臺(tái)上成功擴(kuò)展了PCI設(shè)備，成功解決了ARM處理器和PCI從設(shè)備之間通訊的問(wèn)題。 3．完成了對(duì)所開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的測(cè)試工作，完成了基于AT89C51的PCI測(cè)試卡軟硬件設(shè)計(jì)。基于此測(cè)試卡，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的PCI通訊功能進(jìn)行有效測(cè)試，以保證整個(gè)硬件系統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成，使其可以作為嵌入式應(yīng)用的二次開(kāi)發(fā)或?qū)嶒?yàn)平臺(tái)，用于工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及高校相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)。
標(biāo)簽： CPLD ARM 擴(kuò)展 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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在航空航天，遙感測(cè)量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂(lè)等領(lǐng)域，要求能及時(shí)保存高清晰度的視頻信號(hào)供后期分析、處理、研究和欣賞。因此，研究一套處理速度快，性能可靠，使用方便，符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對(duì)處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達(dá)到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實(shí)時(shí)編解碼分辨率達(dá)到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負(fù)責(zé)視頻輸入輸出，碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機(jī)交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實(shí)現(xiàn)了高清視頻的輸入，實(shí)時(shí)編碼和碼流存儲(chǔ)輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲(chǔ)在硬盤(pán)中。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作難點(diǎn)在于FPGA的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試工作。其次，詳細(xì)介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實(shí)現(xiàn)，使用的方法和程序設(shè)計(jì)。使用VHDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)128K的命令存儲(chǔ)ROM，并對(duì)設(shè)計(jì)元件模塊化，方便今后的功能擴(kuò)展。編程實(shí)現(xiàn)了PIO模式的硬盤(pán)讀寫(xiě)和SDRAM接口控制功能，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。利用時(shí)序狀態(tài)機(jī)編程實(shí)現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對(duì)設(shè)計(jì)思路，調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進(jìn)行分析。著重介紹設(shè)計(jì)中用到的最新芯片及其工作方式，分析設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。最后，論文對(duì)系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進(jìn)的方案，并對(duì)與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。
標(biāo)簽： 高清視頻 編解碼 系統(tǒng)控制 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-26
上傳用戶：shanml
本文論述了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，介紹了TCP/IP協(xié)議棧的原理，以及硬線實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的意義和應(yīng)用。 第一章為緒論，介紹論文研究的目的、內(nèi)容、意義和國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀。 第二章介紹FPGA設(shè)計(jì)的流程和Verilog HDL設(shè)計(jì)語(yǔ)言。著重介紹了FPGA的代碼輸入、編譯、綜合、仿真和下載等等步驟，并且介紹了FPGA設(shè)計(jì)中使用到的EDA軟件。介紹了Verilog HDL語(yǔ)言的起源，以及Verilog HDL語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)，并與VHDL語(yǔ)言進(jìn)行了簡(jiǎn)單的比較。 第三章介紹嵌入式系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的經(jīng)過(guò)剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的內(nèi)容。著重介紹了要實(shí)現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議棧的子協(xié)議，包括TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議。在介紹這些協(xié)議的時(shí)候，介紹了這些協(xié)議的工作原理，以及這些協(xié)議要用到的報(bào)文的格式。 第四章介紹實(shí)現(xiàn)剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，具體介紹的經(jīng)過(guò)剪裁的TCP/IP各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)工作。這個(gè)部分著重介紹各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的過(guò)程。在設(shè)計(jì)完這些模塊后，對(duì)這些模塊的仿真進(jìn)行了仿真。 第五章是全文的總結(jié)，概括了作者在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的主要工作和課題的意義，同時(shí)指出了進(jìn)一步工作的方向和需要解決的問(wèn)題。
標(biāo)簽： TCPIP FPGA 嵌入式 協(xié)議棧
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：13215175592
近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)受到廣泛接受，視頻點(diǎn)播、視頻流和遠(yuǎn)程教育等基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)逐漸普及。為了對(duì)擁有不同終端資源，不同接入網(wǎng)絡(luò)以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)碼正是實(shí)現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 視頻轉(zhuǎn)碼對(duì)時(shí)間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成必要的運(yùn)算。因此，必須為這樣的運(yùn)算設(shè)計(jì)一個(gè)專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實(shí)現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來(lái)構(gòu)成完成轉(zhuǎn)碼算法所需的電路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設(shè)計(jì)周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據(jù)MPEG-2中可變長(zhǎng)編碼(VLC)理論，采用了兩級(jí)查找表減少了VLC存儲(chǔ)空間的使用，完成VLC編碼的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關(guān)于System Packet的定義，針對(duì)FPGA可實(shí)現(xiàn)性，以空間換取復(fù)雜度的減少，實(shí)現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼理論，完成了對(duì)系統(tǒng)解碼模塊相應(yīng)的連接和調(diào)試，對(duì)解碼模塊以真實(shí)的bit流進(jìn)行了貼近板級(jí)的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對(duì)P幀進(jìn)行相應(yīng)處理即可改進(jìn)場(chǎng)景變換對(duì)視頻質(zhì)量的影響，完成對(duì)TM5的算法的改進(jìn)。通過(guò)性能估算和電路仿真，各模塊的吞吐率能夠滿足轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
上傳用戶：shinesyh
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