本課題深入分析了GPS軟件接收機基于FFT并行捕獲算法并詳細闡述了其FPGA的實現(xiàn)。相比于其它的捕獲方案，該方案更好地滿足了信號處理實時性的要求。 論文的主體部分首先簡單分析了擴頻通信系統(tǒng)的基本原理，介紹了GPS系統(tǒng)的組成，詳細闡述了GPS信號的特點，并根據(jù)GPS信號的組成特點介紹了接收機的體系結(jié)構(gòu)。其次，通過對GPS接收機信號捕獲方案的深入研究，確定了捕獲速度快且實現(xiàn)復(fù)雜度不是很高的基于FFT的并行捕獲方案，并對該方案提出了幾點改進的措施，根據(jù)前面的分析，提出了系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，利用MATLAB對該系統(tǒng)進行仿真，仿真的結(jié)果充分的驗證了方案的可行性。接著，對于捕獲環(huán)節(jié)中的核心部分—FFT處理器，設(shè)計中沒有采用ALTERA提供的IP核，獨立設(shè)計實現(xiàn)了基于FPGA的FFT處理器，并通過對一組數(shù)據(jù)在MATLAB中運算得到結(jié)果和FPGA輸出結(jié)果相對比，可以驗證該FFT處理器的正確性。再次重點分析了GPS接收機并行捕獲部分的FPGA具體實現(xiàn)，通過捕獲的FPGA時序仿真波形，證明了該系統(tǒng)已經(jīng)能成功地捕獲到GPS信號。最后，對全文整個研究工作進行總結(jié)，并指出以后繼續(xù)研究的方向。 本課題雖然是對于GPS接收機的研究，但其原理與GALILEO、北斗等導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機相近，因此該課題的研究對我國衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。
上傳時間： 2013-05-29
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本文應(yīng)用EDA技術(shù)，基于FPGA器件設(shè)計與實現(xiàn)UART，并采用CRC校驗。主要工作如下： 1、在異步串行通信電路部分完全用FPGA來實現(xiàn)。選用Xilinx公司的SpartanⅢ系列的XC3S1000來實現(xiàn)異步串行通信的接收、發(fā)送和接口控制功能，利用FPGA集成度比較高，具有在線可編程能力，在其完成各種功能的同時，完全可以將串行通信接口構(gòu)建其中，可根據(jù)實際需求分配資源。 2、利用VerilogHDL語言非常容易掌握，功能比VHDL更強大的特點，可以在設(shè)計時不斷修改程序，來適用不同規(guī)模的應(yīng)用，而且采用Verilog輸入法與工藝性無關(guān)，利用系統(tǒng)設(shè)計時對芯片的要求，施加不同的約束條件，即可設(shè)計出實際電路。 3、利用ModelSim仿真工具對程序進行功能仿真和時序仿真，以驗證設(shè)計是否能獲得所期望的功能，確定設(shè)計程序配置到邏輯芯片之后是否可以運行，以及程序在目標(biāo)器件中的時序關(guān)系。 4、為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，采用循環(huán)冗余校驗CRC(CyclicRedundancyCheck)，該編碼簡單，誤判概率低，為了減少硬件成本，降低硬件設(shè)計的復(fù)雜度，本設(shè)計通過CRC算法軟件實現(xiàn)。 實驗結(jié)果表明，基于EDA技術(shù)的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA集成度高，結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計方法多樣，開發(fā)周期短，調(diào)試方便，修改容易，采用FPGA較好地實現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的通信功能，并對數(shù)據(jù)作了一定的處理，本設(shè)計中為CRC校驗。另外，可以利用FPGA的在線可編程特性，對本設(shè)計電路進行功能擴展，以滿足更高的要求。
標(biāo)簽： FPGA CRC 串行 通信實現(xiàn)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術(shù)的應(yīng)用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產(chǎn)生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補償?shù)姆椒ǎ瑢t外圖像處理技術(shù)做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進行非均勻性校正和圖像增強。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點校正、兩點加一點校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強程序，并對三種校正方法做了比較。
上傳時間： 2013-08-03
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場可編程的特性結(jié)合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復(fù)雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進行測試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設(shè)計(DFT)問題。可測性設(shè)計的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個重要的技術(shù)。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術(shù)和邊界掃描測試的相關(guān)理論與方法進行了詳細的探討，給出了利用布爾矩陣理論建立的邊界掃描測試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結(jié)解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點進行了對比，進而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進思想，并且比較了改進前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對原有自適應(yīng)診斷算法的性能進行了分析，并將獨立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實現(xiàn)過程，并實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進，實現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測性設(shè)計 方法研究
上傳時間： 2013-06-30
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近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼標(biāo)準受到廣泛接受，視頻點播、視頻流和遠程教育等基于網(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)境動態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)碼正是實現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 視頻轉(zhuǎn)碼對時間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成必要的運算。因此，必須為這樣的運算設(shè)計一個專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構(gòu)成完成轉(zhuǎn)碼算法所需的電路系統(tǒng)，實現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設(shè)計周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據(jù)MPEG-2中可變長編碼(VLC)理論，采用了兩級查找表減少了VLC存儲空間的使用，完成VLC編碼的實現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關(guān)于System Packet的定義，針對FPGA可實現(xiàn)性，以空間換取復(fù)雜度的減少，實現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼理論，完成了對系統(tǒng)解碼模塊相應(yīng)的連接和調(diào)試，對解碼模塊以真實的bit流進行了貼近板級的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對P幀進行相應(yīng)處理即可改進場景變換對視頻質(zhì)量的影響，完成對TM5的算法的改進。通過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。
上傳時間： 2013-07-22
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本文以“機車車輛輪對動態(tài)檢測裝置”為研究背景，以改進提升裝置性能為目標(biāo)，研究在Altera公司的FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片Cyclone上實現(xiàn)圖像采集控制、圖像處理算法、JPEG(Joint Photographic Expert Group)壓縮編碼標(biāo)準的基本系統(tǒng)。本文使用硬件描述語言Verilog，以RedLogic的RVDK開發(fā)板作為硬件平臺，在開發(fā)工具OUARTUS2 6.0和MODELSIM SE 6.1B環(huán)境中完成軟核的設(shè)計與仿真驗證。 數(shù)據(jù)采集部分完成的功能是將由模擬攝像機拍攝到的圖像信號進行數(shù)字化，然后從數(shù)據(jù)流中提取有效數(shù)據(jù)，加以適當(dāng)裁剪，最后將奇偶場圖像數(shù)據(jù)合并成幀，存儲到存儲器中。數(shù)字化及碼流產(chǎn)生的功能由SAA7113芯片完成，由FPGA對SAA7113芯片初始化設(shè)置、控制，并對數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進行操作。 圖像處理算法部分考慮到實時性與算法復(fù)雜度等因素，從裝置的圖像處理流程中有選擇性地實現(xiàn)了直方圖均衡化、中值濾波與邊緣檢測三種圖像處理算法。 壓縮編碼部分依據(jù)JPEG標(biāo)準基本系統(tǒng)順序編碼模式，在FPGA上實現(xiàn)了DCT(Discrete Cosine Transform)變換、量化、Zig-Zag掃描、直流系數(shù)DPCM(Differential Pulse Code Modulation)編碼、交流系數(shù)RLC(Run Length code)編碼、霍夫曼編碼等主要步驟，最后用實際的圖像數(shù)據(jù)塊對系統(tǒng)進行了驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進行傳輸。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標(biāo)準化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標(biāo)準并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準。 新發(fā)展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標(biāo)準大幅度提高了編碼效率，但其運算復(fù)雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑，給出了主要模塊的優(yōu)化算法實驗結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準的運動補償混合編碼方案，主要不同有：增強的運動預(yù)測能力，準確匹配的較小塊變換，自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器，增強的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實際中恰當(dāng)?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當(dāng)?shù)木幋a效率。故實際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運算復(fù)雜性和編碼效率之間進行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度，也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實現(xiàn)方法。本文基于上述思路進行優(yōu)化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時，很好的達到了標(biāo)準所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu)，又極大的降低了硬件資源的實現(xiàn)方法。針對碼率控制的實現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實現(xiàn)方式的算法，在保證實時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實時編碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實時編碼，并將其和當(dāng)前業(yè)界先進水平進行了對比，表明本文所實現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達到當(dāng)前業(yè)界的先進水平。
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：yepeng139
圖像增強技術(shù)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的一項重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，快速、實時圖像處理技術(shù)成為研究的熱點。超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點使得在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升。國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺。 本文基于FPGA的圖像增強技術(shù)研究主要是針對空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對像素灰度值進行運算處理，算法簡單并且存在并行性，非常適合于用硬件實現(xiàn)。FPGA可以靈活地實現(xiàn)并行、實時處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強處理系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)，完成圖像增強處理。文中給出了系統(tǒng)設(shè)計思路，并分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能實現(xiàn)，說明了系統(tǒng)實現(xiàn)過程。其硬件平臺的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設(shè)計方法構(gòu)造圖像增強處理功能模塊，利用硬件描述語言vHDL對圖像增強模塊進行電路描述，并進行設(shè)計優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進行板級調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強算法模塊的設(shè)計，重點設(shè)計實現(xiàn)了點運算增強處理模塊、中值濾波器模塊，并對中值濾波器進行了改進設(shè)計實現(xiàn)，采用FPGA完成了對圖像增強算法的硬件加速。
上傳時間： 2013-06-16
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文中簡單闡述了紅外輻射機理，論述了紅外焦平面陣列技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。紅外成像系統(tǒng)，尤其是紅外焦平面陣列，由于探測器材料和制造工藝的原因，各像素點之間的靈敏度存在差別，甚至存在一些缺陷點，各個探測單元特征參數(shù)不完全一致，因而存在著較大的非均勻性，降低了圖像的分辨率，影響了紅外成像系統(tǒng)的有效作用距離。實時非均勻性校正是提高和改善紅外圖像質(zhì)量的一項重要技術(shù)。 論文建立了描述其非均勻性的數(shù)學(xué)模型，分析了紅外焦平面陣列非均勻性產(chǎn)生的原因及特點，討論了幾種常用的非均勻性校正的方法，指出了其各自的優(yōu)缺點和適應(yīng)場合。 根據(jù)紅外探測器光譜響應(yīng)的特點和基于參考源的兩點溫度非均勻性校正理論，采用FPGA+DSP實現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)實時非均勻性兩點校正，設(shè)計完成了相應(yīng)的紅外焦平面陣列非均勻性校正硬件電路。對該系統(tǒng)中各個模塊的功能及電路實現(xiàn)進行了詳細的描述，并給出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖。同時給出了該圖像處理器的部分軟件流程圖。該方法動態(tài)范圍大而且處理速度快，適用于紅外成像系統(tǒng)實時的圖像處理場合。實踐表明，該方案取得了較為滿意的結(jié)果。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著多媒體編碼技術(shù)的發(fā)展，視頻壓縮標(biāo)準在很多領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用，如視頻會議(H.263)、DVD(MPEG-2)、機頂盒(MPEG-2)等等，而網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提升和高效視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展使人們逐漸把關(guān)注的焦點轉(zhuǎn)移到了寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)上來。帶寬的增加為流式媒體的發(fā)展鋪平了道路，而高效的視頻壓縮標(biāo)準的出臺則是流媒體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會和國際標(biāo)準化組織共同發(fā)展的下一代視頻壓縮標(biāo)準之一。新標(biāo)準中采用了新的視頻壓縮技術(shù)，如多模式幀間預(yù)測、1/4像素精度預(yù)測、整數(shù)DCT變換、變塊尺寸運動補償、基于上下文的二元算術(shù)編碼(CABAC)、基于上下文的變長編碼(CAVLC)等等，這些技術(shù)的采用大大提高了視頻壓縮的效率，更有利于寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)的實現(xiàn)。 本文主要根據(jù)視頻會議應(yīng)用的需要對JM8.6代碼進行優(yōu)化，目標(biāo)是實現(xiàn)基于Baseline的低復(fù)雜度的CIF編碼器，并對部分功能模塊進行電路設(shè)計。在設(shè)計方法上采用自頂向下的設(shè)計方法，首先對H.264編碼器的C代碼和算法進行優(yōu)化，并對優(yōu)化后的結(jié)果進行測試比較，結(jié)果顯示在圖像質(zhì)量沒有明顯降低的情況下，H.264編碼器編碼CIF格式視頻每秒達到15幀以上，滿足了視頻會議應(yīng)用的實時性要求。然后，以C模型為參考對H.264編碼器的部分功能模塊電路進行設(shè)計。采用Verilog HDL實現(xiàn)了這些模塊，并在Quartus Ⅱ中進行了綜合、仿真、驗證。主要完成了Zig-zag掃描和CAVLC模塊的設(shè)計，詳細說明模塊的工作原理和過程，然后進行多組的仿真測試，結(jié)果與C模型相應(yīng)部分的結(jié)果一致，證明了設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-06-11
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