隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與公共安全保障需求的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術(shù)、H．264壓縮編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴(kuò)展性等方面都有著突出的優(yōu)勢(shì)，具有重要的學(xué)術(shù)意義與實(shí)用意義， 本課題所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ?yàn)楹诵牡那度胧綀D像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機(jī)客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實(shí)時(shí)采集圖像，采用H．264 編碼算法進(jìn)行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機(jī)客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實(shí)時(shí)顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場(chǎng)情況， 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計(jì)階段，本文首先進(jìn)行了芯片選型與開發(fā)平臺(tái)選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng)，采用雙緩存乒乓交換的方法設(shè)計(jì)圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計(jì)雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設(shè)計(jì)中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時(shí)完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計(jì)，采用μC/OS-Ⅱ進(jìn)行多任務(wù)的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是本文的重點(diǎn)。文中首先分析H．264．標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計(jì)了16×16幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法，并設(shè)計(jì)宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進(jìn)行預(yù)測(cè)模式選擇。然后設(shè)計(jì)4×4子塊掃描方式，編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案，針對(duì)除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實(shí)現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對(duì)編碼算法設(shè)計(jì)相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗(yàn)證，并進(jìn)行測(cè)試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗(yàn)證完成后，本文進(jìn)行了PC機(jī)客戶端設(shè)計(jì)，使其具有遠(yuǎn)程訪問、H．264解碼與實(shí)時(shí)顯示的功能。同時(shí)將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務(wù)器與若干客戶端接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)視頻壓縮率高，監(jiān)控圖像質(zhì)量良好，充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設(shè)計(jì)成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴(kuò)展性好及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景十分廣闊。
標(biāo)簽： H264 FPGA 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在當(dāng)今的廣播系統(tǒng)中，絕大部分的視頻信號(hào)是隔行采樣的。采用這種掃描格式，能夠大幅度地減少視頻的帶寬，但也會(huì)引起彩色爬行、畫面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現(xiàn)象。這種缺陷經(jīng)人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫面的視覺效果，去隔行技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，視頻信號(hào)本身的低幀頻也會(huì)導(dǎo)致行抖動(dòng)、線爬行以及大面積閃爍等視覺效果上的缺陷。增加掃描頻率會(huì)把這些視覺缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區(qū)域上去從而產(chǎn)生較好的主觀圖象質(zhì)量。而為了適應(yīng)不同顯示終端以及對(duì)圖像大小變化的要求就必須對(duì)原始信號(hào)分辨率即每幀行數(shù)和每行像素?cái)?shù)進(jìn)行變換。因此去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換成為視頻格式轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容。 FPGA 的出現(xiàn)是VLSI技術(shù)和EDA技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。FPGA器件集成度高、體積小，具有通過用戶編程實(shí)現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過設(shè)計(jì)輸入、仿真、測(cè)試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。使用FPGA器件可以大大縮短系統(tǒng)的研制周期，減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來的電路板級(jí)產(chǎn)品集成芯片級(jí)產(chǎn)品，從而降低了功耗，提高了可靠性，同時(shí)還可以很方便的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉(zhuǎn)換中的主要算法后，重點(diǎn)對(duì)去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換的FPGA綜合實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的深入研究，分別給出了最簡(jiǎn)解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。最簡(jiǎn)解決方案利用線性算法將去隔行，幀頻轉(zhuǎn)換，分辨率變換三項(xiàng)處理同時(shí)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到FPGA內(nèi)部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求，是后續(xù)復(fù)雜方案的基礎(chǔ)。其中去隔行采用場(chǎng)合并方式，幀頻轉(zhuǎn)換采用幀重復(fù)方式，分辨率變換采用均勻插值方式?；诜蔷€性算法的解決方案中加入了對(duì)靜止區(qū)域的判斷，靜止區(qū)域的輸出像素值直接選用相應(yīng)位置的已存輸入數(shù)據(jù)，非靜止區(qū)域的輸出像素值通過對(duì)已存輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性運(yùn)算得出?；谶\(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案在對(duì)靜止區(qū)域進(jìn)行判斷和處理的基礎(chǔ)上，對(duì)欲生成的變頻后的場(chǎng)間插值幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量得出非靜止區(qū)域的輸出像素值。其中為求得輸入場(chǎng)間相應(yīng)時(shí)間位置上的插值幀輸出數(shù)據(jù)，該方案采用了自定義的前后向塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)方式，通過對(duì)三步搜索算法的高效實(shí)現(xiàn)，將SAD 值進(jìn)行比較得出運(yùn)動(dòng)矢量。
標(biāo)簽： FPGA 視頻格式轉(zhuǎn)換 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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在仿真環(huán)境下實(shí)現(xiàn)TMS320C6000系列DSP的程序自引導(dǎo)
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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本文講述了一種運(yùn)用于功率型MOSFET 和IGBT 設(shè)計(jì)性能自舉式柵極驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)方法，適用于高頻率，大功率及高效率的開關(guān)應(yīng)用場(chǎng)合。不同經(jīng)驗(yàn)的電力電子工程師們都能從中獲益。在大多數(shù)開關(guān)應(yīng)用中
標(biāo)簽： 6076 AN 高電壓 柵極驅(qū)動(dòng)器IC
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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自適應(yīng)濾波器是統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理的一個(gè)重要組成部分。在實(shí)際應(yīng)用中，由于沒有充足的信息來設(shè)計(jì)固定系數(shù)的數(shù)字濾波器，或者設(shè)計(jì)規(guī)則會(huì)在濾波器正常運(yùn)行時(shí)改變，因此我們需要研究自適應(yīng)濾波器。凡是需要處理未知統(tǒng)計(jì)環(huán)境下運(yùn)算結(jié)果所產(chǎn)生的信號(hào)或需要處理非平穩(wěn)信號(hào)時(shí)，自適應(yīng)濾波器可以提供一種吸引人的解決方法，而且其性能通常遠(yuǎn)優(yōu)于用常規(guī)方法設(shè)計(jì)的固定濾波器。此外，自適應(yīng)濾波器還能提供非自適應(yīng)方法所不可能提供的新的信號(hào)處理能力。 本論文從自適應(yīng)濾波器研究的重要意義入手，介紹了線性自適應(yīng)濾波器的基本原理、算法及設(shè)計(jì)方法，對(duì)幾種基于最小均方誤差準(zhǔn)則或最小平方誤差準(zhǔn)則的自適應(yīng)濾波器算法進(jìn)行研究，最終基于一改近的LMS算法設(shè)計(jì)復(fù)數(shù)自適應(yīng)濾波器，并以VHDL語言編寫在maxplus平臺(tái)上進(jìn)行仿真測(cè)試。
標(biāo)簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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自適應(yīng)濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)一直是自適應(yīng)信號(hào)處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，對(duì)器件的響應(yīng)速度也提出更高的要求。 本文針對(duì)用通用DSP 芯片實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)濾波器處理速度低和用HDL語言編寫底層代碼用FPGA實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)濾波器開發(fā)效率低的缺點(diǎn)，提出了一種基于DSP Builder系統(tǒng)建模的設(shè)計(jì)方法。以隨機(jī)2FSK信號(hào)作為研究對(duì)象，首先在matlab上編寫了LMS去噪自適應(yīng)濾波器的點(diǎn)M文件，改變自適應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行了一系列的仿真，對(duì)算法迭代步長(zhǎng)、濾波器的階數(shù)與收斂速度和濾波精度進(jìn)行了研究，得出了最佳自適應(yīng)參數(shù)，即迭代步長(zhǎng)μ=0.0057，濾波器階數(shù)m=8，為硬件實(shí)現(xiàn)提供了參考。 然后，利用最新DSP Builder工具建立了基于LMS算法的8階2FSK信號(hào)去噪自適應(yīng)濾波器的模型，結(jié)合多種EDA工具，在EPFlOKl00EQC208-1器件上設(shè)計(jì)出了最高數(shù)據(jù)處理速度為36.63MHz的8階LMS自適應(yīng)濾波器，其速度是文獻(xiàn)[3]通過編寫底層VHDL代碼設(shè)計(jì)的8階自適應(yīng)濾波器數(shù)據(jù)處理速度7倍多，是文獻(xiàn)[50]采用DSP通用處理器TMS320C54X設(shè)計(jì)的8階自適應(yīng)濾波器處理速度25倍多，開發(fā)效率和器件性能都得到了大大地提高，這種全新的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法是EDA技術(shù)的前沿與發(fā)展方向。 最后，采用異步FIFO技術(shù)，設(shè)計(jì)了高速采樣自適應(yīng)濾波系統(tǒng)，完成了對(duì)雙通道AD器件AD9238與自適應(yīng)濾波器的高速匹配控制，在QuartusⅡ上進(jìn)行了仿真，給出了系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)的原理框圖，并將采樣濾波控制器與異步FIF0集成到同一芯片上，既能有效降低高頻可能引起的干擾又降低了系統(tǒng)的成本。
標(biāo)簽： FPGA 高速采樣 自適應(yīng)濾波
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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激光測(cè)距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量、航空與大地的測(cè)量、國(guó)防及通信等諸多領(lǐng)域。本文從已獲得廣泛應(yīng)用的脈沖激光測(cè)距技術(shù)入手，重點(diǎn)分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測(cè)距技術(shù)(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測(cè)距技術(shù)(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測(cè)量激光脈沖飛行時(shí)間(周期)的高精度高速計(jì)數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進(jìn)口高速計(jì)數(shù)器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，這使得激光測(cè)距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級(jí)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等諸多方面受到制約，同時(shí)在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來實(shí)現(xiàn)脈沖激光測(cè)距中的高精度高速計(jì)數(shù)及其他相關(guān)功能，基本解決了以上存在的問題。 論文通過對(duì)雙自觸發(fā)脈沖激光測(cè)距的主要技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，對(duì)其中的信號(hào)處理單元采用了FPGA+單片機(jī)的設(shè)計(jì)形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測(cè)量模塊，在整個(gè)測(cè)距系統(tǒng)中是信號(hào)處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內(nèi)部時(shí)鐘頻率，設(shè)計(jì)了專用于BSTPLR的高速高精度計(jì)數(shù)芯片，負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)距信號(hào)產(chǎn)生電路中的時(shí)刻鑒別電路輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(jī)(AT89C51)來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預(yù)置門控信號(hào)的寬度以均衡測(cè)量的精度和速度，測(cè)量結(jié)果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)在近距離(大尺寸)范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)基本滿足設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖 激光測(cè)距 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方法靈活、可得到各種所需的機(jī)械特性,而備受矚目,應(yīng)用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率,這一點(diǎn)是其它調(diào)速系統(tǒng)所不可比擬的.但開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)的振動(dòng)與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領(lǐng)域的應(yīng)用.本文針對(duì)上述問題進(jìn)行了研究,提出了一種新型齒極結(jié)構(gòu),可有效降低開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)與噪聲.通過電磁場(chǎng)有限元計(jì)算可看出,在新型齒極結(jié)構(gòu)下,導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)振動(dòng)與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)子極相對(duì)定子極位于關(guān)斷位置時(shí),徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動(dòng)減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動(dòng),進(jìn)而降低了開關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲.靜態(tài)轉(zhuǎn)矩因轉(zhuǎn)子極開槽也略微減小,但對(duì)電機(jī)的效率影響不大.開關(guān)磁阻電機(jī)因磁路的飽和導(dǎo)致參數(shù)的非線性,又因在不同控制方式下是變結(jié)構(gòu)的.這使得開關(guān)磁阻電機(jī)的控制非常困難.經(jīng)典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關(guān)磁阻電機(jī)的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結(jié)構(gòu)控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對(duì)于非線性、變結(jié)構(gòu)、時(shí)變的被控對(duì)象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,這對(duì)于很難精確建模的開關(guān)磁阻電機(jī)來說尤其適用.同時(shí),模糊控制實(shí)現(xiàn)比較容易.但對(duì)于變參數(shù)、變結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)來說固定參數(shù)的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達(dá)到最優(yōu).為取得最優(yōu)的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優(yōu)化算法通過在線調(diào)整參數(shù),達(dá)到了較好的控制效果.仿真結(jié)果證明了這一點(diǎn).
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 自組織 模糊控制
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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本文深入研究了Nios 自定制指令的軟硬件接口，基于Altera 的IP 核FFT V2.2.0實(shí)現(xiàn)了變換長(zhǎng)度為1024 點(diǎn)的高速復(fù)數(shù)FFT 算法，提出了一種在Nios 嵌入式系統(tǒng)中定制用戶FFT 算
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有硬件濾波空氣清新器的信息采集系統(tǒng)，根據(jù)空氣的復(fù)雜性以及隨機(jī)性，結(jié)合自適應(yīng)濾波器的原理，提出一種新的空氣信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法利用最小均方(LMS)自適應(yīng)濾波器進(jìn)行軟件濾波，針對(duì)空氣
標(biāo)簽： LMS 自適應(yīng)濾波器 信息采集 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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