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計(jì)算機(jī)等級(jí)

基于ARM和禁忌搜索的變電站電壓無(wú)功優(yōu)化控制

變電站電壓無(wú)功綜合控制是通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)有載變壓器的分接頭和投切并聯(lián)補(bǔ)償電容器組來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是確保電壓質(zhì)量和無(wú)功平衡、提高供電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的重要措施。采用九區(qū)圖控制策略的電壓無(wú)功綜合控制，實(shí)際運(yùn)行時(shí)存在著頻繁調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器組的缺陷，甚至可能會(huì)出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。本文針對(duì)上述不足，根據(jù)有功功率和無(wú)功功率的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線，以降損收益最大為適配值函數(shù)，以電壓約束、電氣極限約束和控制約束為約束條件，提出了一種改進(jìn)的禁忌搜索算法。引入最低收益閾值來(lái)限制調(diào)節(jié)次數(shù)的增加，在此基礎(chǔ)上建議了一種確定最佳調(diào)整次數(shù)的方法。還建議了一種有約束線性最小二乘算法，基于變電站內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)以及變壓器的參數(shù)來(lái)估計(jì)系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)阻抗參數(shù)。算例結(jié)果表明建議的方法是可行的，并且具有可以有效地減少調(diào)節(jié)次數(shù)的特點(diǎn)。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(μC/OS-II)，采用ADS1.2開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了變電站內(nèi)電壓無(wú)功綜合控制功能。軟件模塊開(kāi)發(fā)主要包括：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(μC/OS-II)和圖形用戶界面GUI移植，數(shù)據(jù)讀取任務(wù)，數(shù)據(jù)處理任務(wù)，電壓無(wú)功控制任務(wù)，基于GPRS/CDMA的通訊任務(wù)、鍵盤(pán)掃描和液晶顯示任務(wù)等。采用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生電能信號(hào)，采用繼電器的動(dòng)作模擬變壓器分接頭檔位的調(diào)節(jié)和電容器組的投切，構(gòu)建了一個(gè)變電站內(nèi)的電壓無(wú)功控制模擬測(cè)試臺(tái)，對(duì)提出的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了全面的功能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明提出的設(shè)計(jì)方案是可行的。

標(biāo)簽： ARM 禁忌搜索變電站

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶：pinksun9
《單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言c51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》書(shū)450頁(yè)，徐愛(ài)鈞，彭秀華等編著

《單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言c51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》書(shū)450頁(yè)，徐愛(ài)鈞，彭秀華等編著

標(biāo)簽： c51 450 單片機(jī) 高級(jí)語(yǔ)言

上傳時(shí)間： 2013-06-27

上傳用戶：111111112
基于ARM和GPS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究

隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及我國(guó)入世以后汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，使得國(guó)內(nèi)交通車輛與日劇增，隨之帶來(lái)的交通擁擠、交通堵塞、車輛盜竊等一系列問(wèn)題成為人們生活中最直接的安全隱患。運(yùn)用無(wú)線通信技術(shù)、ARM技術(shù)和GPS定位技術(shù)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的解決這些問(wèn)題，滿足運(yùn)輸效率和安全保障的需要，并且?guī)?lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過(guò)對(duì)車輛監(jiān)控系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的研究與分析，本文提出了基于ARM和GPS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究。與傳統(tǒng)的單片機(jī)控制的車輛監(jiān)控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)克服了單片機(jī)系統(tǒng)因其功能簡(jiǎn)單、無(wú)操作系統(tǒng)、程序移植性差而只能滿足簡(jiǎn)單控制的缺點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)的監(jiān)控，例如顯示復(fù)雜的電子地圖、數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算、高端產(chǎn)品甚至有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和Web瀏覽功能等等。同時(shí)該系統(tǒng)采用了GPRS無(wú)線通訊方式，具有資源利用率高、傳輸速率高、計(jì)費(fèi)合理等特點(diǎn)，解決了以往采用SMS短消息通訊技術(shù)中存在的通訊費(fèi)用高、消息延時(shí)和消息丟失等問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。論文首先介紹了在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)和GPRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，在GPS定位技術(shù)中介紹了GPS系統(tǒng)組成、GPS信號(hào)和編碼、定位原理以及GPS誤差；在GPRS通訊技術(shù)中介紹了GPRS的概念、GPRS網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)、GPRS的主要優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展動(dòng)向。論文隨后分為車輛監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與功能、車載端的研究與設(shè)計(jì)、監(jiān)控中心的研究與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)三大部分進(jìn)行介紹。車輛監(jiān)控系統(tǒng)由車載端、監(jiān)控中心和兩者之間的通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成，車載端主要由GPS定位模塊、GPRS通信模塊和ARM數(shù)據(jù)處理與控制模塊這三大模塊構(gòu)成；監(jiān)控中心包括Internet接入設(shè)備、中心服務(wù)器、監(jiān)控端計(jì)算機(jī)以及一些輔助設(shè)備等。車載端分布在各個(gè)移動(dòng)車輛上，負(fù)責(zé)接受OPS衛(wèi)星定位信息，通過(guò)數(shù)據(jù)控制處理器解算出車輛所處的位置坐標(biāo)，坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后通過(guò)GPRS模塊，最后將數(shù)據(jù)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心的信息服務(wù)器，信息服務(wù)器將收到的車臺(tái)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后分發(fā)給監(jiān)控終端。

標(biāo)簽： ARM GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究

上傳時(shí)間： 2013-06-14

上傳用戶：wang0123456789
基于ARM嵌入式系統(tǒng)的GPS接收機(jī)設(shè)計(jì)

由于全球定位系統(tǒng)在航天、航空、航海、海洋上程、大地測(cè)量、陸地導(dǎo)航以及軍事上的大量運(yùn)用及其廣闊的應(yīng)用前景，使得GPS接收機(jī)系統(tǒng)成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域競(jìng)相研究的對(duì)象。GPS系統(tǒng)的用戶部分主要是各種型號(hào)的GPS接收機(jī)。所以GPS接收機(jī)中的微處理器的運(yùn)算能力和功耗直接影響整機(jī)的性能。本文所研究的是基于ARM微處理器和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及其在GPS接收機(jī)中的應(yīng)用。介紹了OPS接收機(jī)設(shè)計(jì)原理，分析了接收機(jī)硬件模塊的組成和功能，設(shè)計(jì)了由FPGA和ARM完成基帶信號(hào)處理及導(dǎo)航解算的接收機(jī)，建立了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機(jī)嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。研究了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，分析了其內(nèi)核的組成結(jié)構(gòu)：與處理器無(wú)關(guān)代碼、處理器相關(guān)代碼、與應(yīng)用相關(guān)代碼，并重點(diǎn)分析和配置了其中與處理器相關(guān)和與應(yīng)用相關(guān)的代碼部分，最終將其成功移植到ARM LPC2290微處理器上。建立了基于ARM LPC2290和μC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)軟件編譯和調(diào)試的交叉環(huán)境，設(shè)計(jì)了運(yùn)行在此環(huán)境下的中斷和多任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)接收機(jī)信號(hào)處理、導(dǎo)航解算及顯示等功能，最終完成了基于ARM和μC/OS—Ⅱ的GPS接收機(jī)軟應(yīng)用件設(shè)計(jì)。總之，本文從研究嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)及其應(yīng)用著手，掌握了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)，研制了基于ARM嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)的GPS接收機(jī)。

標(biāo)簽： ARM GPS 嵌入式系統(tǒng) 收機(jī)設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-04-24

上傳用戶：buffer
圖像處理算法研究及硬件設(shè)計(jì)

隨著圖像分辨率的越來(lái)越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國(guó)內(nèi)外的一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域。本文在FPGA平臺(tái)上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲(chǔ)器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來(lái)進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化策略，通過(guò)性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過(guò)結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺(tái)。整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過(guò)程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。

標(biāo)簽： 圖像處理算法研究硬件設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-05-30

上傳用戶：水瓶kmoon5
基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼算法

由于旋轉(zhuǎn)變壓器的高精度高可靠性等特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于如航空、航天、船舶、兵器、雷達(dá)、通訊等領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出模擬量交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字角度信號(hào)才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)或其他控制系統(tǒng)，而這種數(shù)字處理比較復(fù)雜，采用專用的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片想達(dá)到理想的精度通常需要較高的成本，限制了它在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)的角測(cè)量系統(tǒng)面臨的問(wèn)題有：體積、重量、功耗偏大，調(diào)試、誤差補(bǔ)償試驗(yàn)復(fù)雜，費(fèi)用較高。現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高。同時(shí)也帶來(lái)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。本文的目的是研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的硬件解碼算法，設(shè)計(jì)基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼系統(tǒng)。在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通過(guò)FPGA芯片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)信號(hào)，再控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，并對(duì)轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，使用基于CORDIC算法流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的反正切函數(shù)模塊解算出偏轉(zhuǎn)角θ，最后通過(guò)串行口將解算的偏差角數(shù)據(jù)輸出。本文還分析了該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和提高系統(tǒng)精度的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼器的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)基本能夠較精確的完成上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)運(yùn)算。

標(biāo)簽： FPGA 旋轉(zhuǎn)變壓器解碼算法

上傳時(shí)間： 2013-05-23

上傳用戶：gdgzhym
基于FPGA的遺傳算法硬件實(shí)現(xiàn)研究

遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問(wèn)題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問(wèn)題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn)，從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。本文對(duì)遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點(diǎn)，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時(shí)提高算法的綜合性能，本文還對(duì)現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲(chǔ)和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過(guò)功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟，實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。最后，本文對(duì)硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問(wèn)題進(jìn)行了討論，并對(duì)本課題未來(lái)的研究進(jìn)行了展望。

標(biāo)簽： FPGA 算法硬件實(shí)現(xiàn)研究

上傳時(shí)間： 2013-07-22

上傳用戶：誰(shuí)偷了我的麥兜
基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻圖像處理技術(shù)近年來(lái)得到極大的重視和長(zhǎng)足的發(fā)展，其應(yīng)用范圍主要包括數(shù)字廣播、消費(fèi)類電子、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)成像及文檔影像處理等領(lǐng)域。當(dāng)前視頻圖像處理主要問(wèn)題是當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，處理速度慢，執(zhí)行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗(yàn)證的靈活性低。本論文首先根據(jù)視頻信號(hào)的處理過(guò)程和典型視頻圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)總體框圖；其次選擇視頻轉(zhuǎn)換芯片SAA7113，完成視頻圖像采集模塊的設(shè)計(jì)，主要分三步完成：1)配置視頻轉(zhuǎn)換芯片的工作模式，完成視頻轉(zhuǎn)化芯片SAA7113的初始化：2)通過(guò)分析輸出數(shù)據(jù)流的格式標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)識(shí)別奇偶場(chǎng)信號(hào)、場(chǎng)消隱信號(hào)和有效行數(shù)據(jù)的開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)三種控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)，用Verilog硬件描述語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集；3)分析SRAM的讀寫(xiě)控制時(shí)序，采用兩塊SRAM完成圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。然后編寫(xiě)軟件測(cè)試文件，在ISE Simulator仿真環(huán)境進(jìn)行程序測(cè)試與運(yùn)行，并分析仿真結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的正確性；最后，對(duì)常用視頻圖像算法的MATLAB仿真，選擇適當(dāng)?shù)乃阕樱捎霉ぞ進(jìn)ATLAB、System Generator for DSP和ISE，利用模塊構(gòu)建方式，搭建視頻算法平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖像平滑濾波、銳化濾波算法，在Simulink中仿真并自動(dòng)生成硬件描述語(yǔ)言和網(wǎng)表，對(duì)資源的消耗做簡(jiǎn)要分析。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)是采用新的開(kāi)發(fā)環(huán)境System Generator for DSP實(shí)現(xiàn)視頻圖像算法。這種開(kāi)發(fā)視頻圖像算法的方式靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)周期短、驗(yàn)證方便、是視頻圖像處理發(fā)展的必然趨勢(shì)。

標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像處理系統(tǒng)

上傳時(shí)間： 2013-07-28

上傳用戶：lingzhichao
基于DSP和FPGA的機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)

本文針對(duì)應(yīng)用于軍用直升機(jī)上的Doppler/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)高精度、高性能的要求，設(shè)計(jì)出一種基于DSP(TMS320C6713)和FPGA(Spartan-3E XC3S500E) 協(xié)同合作的機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在分析Doppler/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型的特點(diǎn)和系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的需求后，提出了基于DSP和FPGA的機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)整體設(shè)計(jì)方案，該方案采用DSP負(fù)責(zé)導(dǎo)航解算，利用FPGA強(qiáng)大的內(nèi)部資源擴(kuò)展系統(tǒng)的通信接口，完成外圍通信模塊控制信號(hào)的整合。在導(dǎo)航計(jì)算機(jī)整體設(shè)計(jì)方案，包括硬件設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)方案確立的基礎(chǔ)上，首先對(duì) DSP和FPGA芯片進(jìn)行選型，其次對(duì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，包括基于FPGA的數(shù)據(jù)通信模塊、基于DSP的處理器模塊以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，開(kāi)發(fā)過(guò)程中做了大量的仿真和驗(yàn)證，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合測(cè)試和聯(lián)調(diào)，并進(jìn)行了地面跑車實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集IMU角速率和加速度、Doppler雷達(dá)的速度等信息，能夠?qū)MU、Doppler、GPS、航姿系統(tǒng)、高度表等信息進(jìn)行導(dǎo)航解算，生成當(dāng)前位置、姿態(tài)等導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并能夠完成與機(jī)載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信與控制。多次的聯(lián)調(diào)和跑車實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的目的，可以有效提高導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)算精度，實(shí)現(xiàn)了高性能、小體積、低成本的要求，系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：Doppler/SINS組合導(dǎo)航，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，DSP,FPGA

標(biāo)簽： FPGA DSP 機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)

上傳時(shí)間： 2013-07-25

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基于FPGA的遺傳算法的硬件實(shí)現(xiàn)

遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，會(huì)隨著問(wèn)題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計(jì)算延時(shí)，這種計(jì)算的延時(shí)限制了遺傳算法在很多實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時(shí)性和并行性方面具有很大優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對(duì)上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺(tái)劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對(duì)不同問(wèn)題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺(tái)，使用VerilogHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲(chǔ)器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫(kù)。該設(shè)計(jì)方法不僅使遺傳算法平臺(tái)在解決問(wèn)題時(shí)具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問(wèn)題和16座城市的旅行商問(wèn)題 (TSP)對(duì)遺傳算法硬件平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，該硬件平臺(tái)表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對(duì)于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，速度可以提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問(wèn)題的求解。將硬件平臺(tái)的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA，TSP

標(biāo)簽： FPGA 算法硬件實(shí)現(xiàn)

上傳時(shí)間： 2013-06-15

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