隨著科學技術的發(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用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術、H．264壓縮編碼技術和網(wǎng)絡傳輸控制技術實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學術意義與實用意義， 本課題所設計的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務器、相關網(wǎng)絡設備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡。PC機客戶端可通過網(wǎng)絡對服務器進行遠程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況， 在嵌入式圖像服務器設計階段，本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。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計圖像采集用戶自定義模塊。接著設計雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設計中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網(wǎng)絡服務器的設計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設計與實現(xiàn)是本文的重點。文中首先分析H．264．標準，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設計了16×16幀內(nèi)預測算法，并設計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預測模式選擇。然后設計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，針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設計了網(wǎng)絡傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對編碼算法設計相應解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務器與若干客戶端接入網(wǎng)絡進行聯(lián)合調(diào)試，構(gòu)建完整的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實驗結(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計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。
標簽： FPGA 264 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-03
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汽車在緊急制動過程中易出現(xiàn)很多非穩(wěn)定因素(諸如側(cè)滑、跑偏、失去轉(zhuǎn)向操縱能力等)，進而導致了相當多的交通事故。這些非穩(wěn)定因素是由于制動時車輪抱死而產(chǎn)生的，汽車防抱死制動系統(tǒng)ABS(Anti-lockBraking system)可以避免制動時的這些不利因素，縮短剎車距離，保證汽車安全制動。 現(xiàn)代汽車整車控制技術的迅猛發(fā)展，迫切需要研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車電子產(chǎn)品。研制以汽車防抱死制動系統(tǒng)為代表的高技術含量汽車電子產(chǎn)品，對加速我國汽車產(chǎn)業(yè)的技術自主化具有舉足輕重的作用。 本文根據(jù)防抱死制動系統(tǒng)的工作原理，采用邏輯門限控制算法，選擇車輪加速度和滑移率門限來調(diào)節(jié)制動壓力，使車輪的滑移率保持在最佳滑移率附近。以ARM單片機LPC2292為核心，完成了輪速信號調(diào)理電路、電磁閥和回液泵電機驅(qū)動電路及系統(tǒng)故障診斷等電路的設計，闡述了ABS各功能模塊軟件的設計思想和實現(xiàn)方法，完成了防抱死制動系統(tǒng)的硬件和軟件設計。 本文所設計的汽車防抱死制動系統(tǒng)在昌河CH711A轎車上進行了道路實驗，結(jié)果表明：汽車防抱死制動控制系統(tǒng)的硬件電路設計合理可行，軟件所采用的控制策略正確、有效，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，改善了汽車制動系統(tǒng)性能，完全能夠滿足汽車安全制動的需要。
標簽： ARM 汽車防抱 制動 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-19
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軟開關技術是電力電子裝置向高頻化、高功率密度化發(fā)展的關鍵技術，已成為現(xiàn)代電力電子技術研究的熱點之一。微處理器的出現(xiàn)促進了電力電子變換器的控制技術從傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制，數(shù)字控制技術可使控制電路大為簡化，并能提高系統(tǒng)的抗干擾能力、控制靈活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一種利用耦合輸出電感的新型次級箝位ZVZCS PWM DC/DC變換器，其反饋控制采用數(shù)字化方式。 論文分析了該新型變換器的工作原理，推導了變換器各種狀態(tài)時的參數(shù)計算方程；設計了以ARW芯片LPC2210為核心的數(shù)字化反饋控制系統(tǒng)，通過軟件設計實現(xiàn)了PWM移相控制信號的輸出；運用Pspice9.2軟件成功地對變換器進行了仿真，分析了各參數(shù)對變換器性能的影響，并得出了變換器的優(yōu)化設計參數(shù)；最后研制出基于該新型拓撲和數(shù)字化控制策略的1千瓦移相控制零電壓零電流軟開關電源，給出了其主電路、控制電路、驅(qū)動電路、保護電路及高頻變壓器等的設計過程，并在實驗樣機上測量出了實際運行時的波形。 理論分析與實驗結(jié)果表明：該變換器拓撲能實現(xiàn)超前橋臂的零電壓開關，滯后橋臂的零電流開關；采用ARM微控制器進行數(shù)字控制，較傳統(tǒng)的純模擬控制實時反應速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好、外圍電路更簡單、設計更靈活等，為實現(xiàn)智能化數(shù)字電源創(chuàng)造了基礎，具有廣泛的應用前景和巨大的經(jīng)濟價值。
上傳時間： 2013-08-03
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隨著SOC技術、IP技術以及集成電路技術的發(fā)展，RISC軟核處理器的研究與開發(fā)設計開始受到了人們的重視?；贔PGA的RISC軟核處理器在各個行業(yè)開始得到了廣泛的應用，特別是在一些基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)中有著越來越廣泛的應用前景。 該論文在研究了大量國內(nèi)外技術文獻的基礎上，總結(jié)了RISC處理器發(fā)展的現(xiàn)狀與水平。認真分析了RISC處理器的基本結(jié)構(gòu)，包括總線結(jié)構(gòu)，流水線處理的原理，以及流水線數(shù)據(jù)通路和流水線控制的原理；并詳細分析了該設計采用的指令集——MIPS指令集的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。設計出了一個32位RISC軟核處理器，這個軟核處理器采用五級流水線結(jié)構(gòu)，能完成加法、減法、邏輯與、邏輯或、左移右移等算術邏輯操作，以及它們的組合操作。通過軟件仿真和在Altera的FPGA開發(fā)板上進行驗證，證明了所設計的32位RISC處理器能準確的執(zhí)行所選用的MIPS指令集，運行速度能達到30MHz，功能良好。 通過對所設計對象特點及其可行性的研究，選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設計與仿真驗證的環(huán)境。在設計方法上，該課題采用了自頂向下的設計方法。在設計過程中采用了邊設計邊驗證這種設計與驗證相結(jié)合的設計流程，大大提高了設計的可靠性。該課題在設計過程中還提出了兩個有效的設計思路：第一是在32位寄存器的設計中利用FPGA的內(nèi)部RAM資源來設計，減少了傳輸延時，提高了運行速度，并大大減少了對FPGA內(nèi)部資源的占用；第二是在系統(tǒng)架構(gòu)上采用了柔性化的設計方法，使得設計可以根據(jù)實際的需求適當?shù)脑鰷p相應的部件，以達到需求與性能的統(tǒng)一。這兩個方法都有效地解決了設計中出現(xiàn)的問題，提高了處理器的性能。
上傳時間： 2013-07-21
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GPS（全球定位系統(tǒng)）是美國建立的高精度衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)，高動態(tài)GPS接收機可應用于衛(wèi)星、飛機、高速列車等許多場合。高動態(tài)給GPS信號帶來很大的多普勒頻移和多普勒頻移變化率，普通民用接收機無法正常工作。適用于高動態(tài)條件的接收機可以有效消除多普勒頻移及其變化率對信號接收的影響，提高導航定位精度。 本文在深入研究GPS的系統(tǒng)組成、工作原理以及信號格式的基礎上，重點研究高動態(tài)條件下C/A碼和載波的捕獲與跟蹤方案。論文的主要工作如下： 1．深入研究擴頻信號的各種捕獲算法，提出了一種適用于高動態(tài)的基于FFT的C/A碼快速捕獲算法； 2．研究擴頻碼跟蹤和載波跟蹤技術，設計了載波輔助的碼跟蹤環(huán)路——數(shù)字延遲鎖定環(huán)（DLL）及一種叉積自動頻率跟蹤環(huán)（CPAFC）與科斯塔斯（Costas）環(huán)相結(jié)合的載波跟蹤方案，并在MATLAB環(huán)境下建立系統(tǒng)模型，對環(huán)路參數(shù)進行了詳細的設計； 3．初步完成了GPS接收機基帶處理模塊核心單元的FPGA設計和功能仿真。
上傳時間： 2013-07-10
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激光測距是隨著激光技術的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種精密測量技術，因其良好的精確度特性廣泛地應用在軍事和民用領域。但傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開發(fā)成本較高，電路較復雜，調(diào)試困難等諸多問題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴重阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應用，因此近年來激光測距技術向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個專用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)簡化成三個部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設計的激光測距系統(tǒng)基于相位差式激光測距原理，綜合當前所有的測相技術，提出了一種基于FPGA的芯片運用DCM的動態(tài)移相功能實現(xiàn)相位差測量的方法。該方法實現(xiàn)起來方便快捷，無需復雜的過程計算，不僅能夠達到較高的測距精度，同時可以大大簡化外圍電路的設計，使測距系統(tǒng)達到最大程度的集成化，滿足了近年來激光測距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對測距誤差的影響，降低測距系統(tǒng)對測試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點有： 1.基于方波實現(xiàn)激光的調(diào)制和發(fā)射，簡化了復雜的外圍電路設計； 2.激光測距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。 在基于DCM的激光測距方案中，本文詳細的敘述了利用DCM測相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計算過程，然后將利用不同測尺測得的結(jié)果進行合成，并最終將距離的二進制信息轉(zhuǎn)換成十進制顯示出來。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發(fā)板做為開發(fā)平臺，通過編程和仿真驗證了該測距方案的可行性。在采用多次測量求平均值的情況下，該測距方案的測距精度可以達到3mm，測距量程可達100m。該方案設計新穎，可將整個的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實現(xiàn)，為最終的專用集成芯片的設計打下了基礎，有利于測距系統(tǒng)的集成單片化。
標簽： FPGA 激光測距 數(shù)據(jù)處理
上傳時間： 2013-06-20
上傳用戶：lili1990
信號發(fā)生器是控制系統(tǒng)的重要組成部分。研制出較高精度、可靠性、可調(diào)參數(shù)的數(shù)字量信號發(fā)生器，對于促進我國航空、航天、國防以及工業(yè)自動化等領域的發(fā)展均有重要意義。本文以直接頻率合成和偽隨機碼的設計與實現(xiàn)為中心，對擴頻通信的基本理論、信號源的結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制等問題進行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實現(xiàn)方案。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設計靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設計中得到了廣泛的應用。論文介紹了FPGA技術的發(fā)展和應用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設計流程等等。詳細地分析了各類頻率合成器的基礎上提出采用直接數(shù)字式頻率合成原理(DDS)實現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴頻碼。分別給出并分析了相應的FPGA硬件實現(xiàn)電路。 對于載波調(diào)制這一關鍵技術，提出了采用二進制相移鍵控相位選擇法并相應作了硬件實現(xiàn)。最后給出具體設計實現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。經(jīng)實驗室測試，設計的信號發(fā)生器滿足要求，且結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、重量輕、體積小，具有良好的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：qweqweqwe
偏移正交相移鍵控(OQPSK：Offset Quadrature Phase Shift Keying)調(diào)制技術是一種恒包絡調(diào)制技術，具有頻譜利用率高、頻譜特性好等特點，廣泛應用于衛(wèi)星通信和移動通信領域。 論文以某型偵收設備中OQPSK解調(diào)器的全數(shù)字化為研究背景，設計并實現(xiàn)了基于FPGA的全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)器，其中調(diào)制器主要用于仿真未知信號，作為測試信號源。論文研究了全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)的基本算法，包括成形濾波器、NCO模型、載波恢復、定時恢復等；完成了整個調(diào)制解調(diào)算法的MATLAB仿真。在此基礎上，采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司ISE7.1開發(fā)環(huán)境下設計并實現(xiàn)了各個算法模塊，并在硬件平臺上加以實現(xiàn)。通過實際現(xiàn)場測試，實現(xiàn)了對所偵收信號的正確解調(diào)。論文還實現(xiàn)了解調(diào)器的百兆以太網(wǎng)接口，使得系統(tǒng)可以方便地將解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機進行后續(xù)處理。
標簽： OQPSK FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間： 2013-05-19
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近年來，隨著FPGA技術的出現(xiàn)，憑借著它在設計上的優(yōu)越性，使得它在各電子設計領域上備受關注。在數(shù)字控制系統(tǒng)的應用領域也越來越廣泛。本課題主要研究了FPGA技術和無線通訊技術在高頻感應加熱控制系統(tǒng)的應用，目的在于實現(xiàn)一個安全穩(wěn)定的高頻感應加熱環(huán)境。 本文首先介紹了高頻感應加熱系統(tǒng)所涉及的一些概念及所要用到的一些技術。然后對系統(tǒng)實現(xiàn)的原理及實現(xiàn)可行性進行了深入的研究分析，確定了主電路的拓撲結(jié)構(gòu)為串聯(lián)諧振式，功率調(diào)節(jié)方式為容性移相調(diào)功：計算確定了系統(tǒng)中各個元件的參數(shù)和符號。最后按照FPGA的設計流程，設計實現(xiàn)了系統(tǒng)所需的各個硬件電路。 本文將無線通訊的技術引入了高頻感應加熱系統(tǒng)的控制。利用FPGA技術將RF無線通訊電路的控制部分與其他控制電路集成到一塊FPGA芯片里，這樣大大縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使得對高頻感應加熱系統(tǒng)的控制更加智能化，同時也使得其操作安全性得到了很大的提高，從而達到了我們的目的。 研究結(jié)果表明，利用FPGA技術以及無線通訊技術的集成來實現(xiàn)智能化數(shù)字控制系統(tǒng)是很可行的方法。本文研究的感應加熱控制系統(tǒng)運行良好。
上傳時間： 2013-05-31
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本文以直接頻率合成和偽隨機碼的設計與實現(xiàn)為中心，對擴頻通信的基本理論、信號源的總體結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制、濾波器設計等問題進行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實現(xiàn)方案。 首先介紹了FPGA技術的發(fā)展和應用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設計流程等等。詳細地分析了各類頻率合成器的基礎上提出采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)實現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴頻碼。分別給出并分析了相應的FPGA硬件實現(xiàn)電路。 對于載波調(diào)制這一關鍵技術，提出了采用二進制相移鍵控相位選擇法并相應作了硬件實現(xiàn)。分析與研究了射頻寬帶濾波器應具有的傳輸特性，通過分析巴特沃思濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器和貝塞爾濾波器這幾種濾波器的頻譜特性，設計了發(fā)生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設計實現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：greethzhang
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