隨著電子科學(xué)、圖像傳輸處理技術(shù)與理論的迅速發(fā)展，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)的實(shí)際研究與應(yīng)用曰益得到重視，并不斷地在許多領(lǐng)域取得驕人的成果。特別是近年來(lái)，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)已成為高技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。 本論文詳細(xì)介紹了一種機(jī)器人視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了具有前端視頻采集、圖像傳輸處理功能的FPGA系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器，由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、I
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)器人 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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遙感圖像在人類(lèi)生活和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，適合各種要求的遙感圖像編碼技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于小波變換的內(nèi)嵌編碼技術(shù)已成為當(dāng)前靜止圖像編碼領(lǐng)域的主流，其中就包括基于分層樹(shù)集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees，SPIHT)的內(nèi)嵌編碼算法。這種算法具有碼流可隨機(jī)獲取以及良好的恢復(fù)圖像質(zhì)量等特性，因此成為實(shí)際應(yīng)用中首選算法。隨著對(duì)圖像編碼技術(shù)需求的不斷增長(zhǎng)，尤其是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域如衛(wèi)星偵察等方面，這種編碼算法亟待轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的硬件編碼器。 在靜止圖像編碼領(lǐng)域，高性能的圖像編碼器設(shè)計(jì)一直是相關(guān)研究人員不懈追求的目標(biāo)。本文針對(duì)靜止圖像編碼器的設(shè)計(jì)作了深入研究，并致力于高性能的圖像編碼算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的研究，提出了具有創(chuàng)新性的降低計(jì)算量、存儲(chǔ)量，提高壓縮性能的算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并成功應(yīng)用于圖像編碼硬件系統(tǒng)中。這個(gè)方案還支持壓縮比在線(xiàn)可調(diào)，即在不改變硬件框架的條件下可按用戶(hù)要求實(shí)現(xiàn)16倍到2倍的壓縮，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。本文所做的工作包括了兩個(gè)部分。 1．一種基于行的實(shí)時(shí)提升小波變換實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)同時(shí)處理行變換和列變換，并且在圖像邊界采用對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展輸出邊界數(shù)據(jù)，使得圖像小波變換時(shí)間與傳統(tǒng)的小波變換相比提高了將近2.6倍，提高了硬件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。該結(jié)構(gòu)還合理地利用和調(diào)度內(nèi)部緩沖器，不需要外部緩沖器，大大降低了硬件系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器的要求。 2．一種采用左遍歷的比特平面并行SPIHT編碼結(jié)構(gòu)：在該編碼結(jié)構(gòu)中，空間定位生成樹(shù)采用深度優(yōu)先遍歷方式，比特平面同時(shí)處理極大地提高了編碼速度。
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場(chǎng)可編程專(zhuān)用集成電路，它將門(mén)陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)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(zhǔn)確性也變得更高。因此，對(duì)FPGA器件的故障測(cè)試和故障診斷方法進(jìn)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(lái)越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)試，所以人們把視線(xiàn)轉(zhuǎn)向了可測(cè)性設(shè)計(jì)(DFT)問(wèn)題。可測(cè)性設(shè)計(jì)的提出為解決測(cè)試問(wèn)題開(kāi)辟了新的有效途徑，而邊界掃描測(cè)試方法是其中一個(gè)重要的技術(shù)。 本文對(duì)FPGA的故障模型及其測(cè)試技術(shù)和邊界掃描測(cè)試的相關(guān)理論與方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討，給出了利用布爾矩陣?yán)碚摻⒌倪吔鐠呙铚y(cè)試過(guò)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(cè)試中的測(cè)試優(yōu)化問(wèn)題，總結(jié)解決兩類(lèi)優(yōu)化問(wèn)題的現(xiàn)有算法，分別對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，進(jìn)而提出對(duì)兩種現(xiàn)有算法的改進(jìn)思想，并且比較了改進(jìn)前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對(duì)FPGA連線(xiàn)資源中基于邊界掃描測(cè)試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進(jìn)行了深入研究。在研究過(guò)程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對(duì)原有自適應(yīng)診斷算法的性能進(jìn)行了分析，并將獨(dú)立測(cè)試集和測(cè)試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進(jìn)后的優(yōu)化算法能夠簡(jiǎn)化原算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測(cè)試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測(cè)試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測(cè)性設(shè)計(jì) 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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本文以直接頻率合成和偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為中心，對(duì)擴(kuò)頻通信的基本理論、信號(hào)源的總體結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制、濾波器設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方案。 首先介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語(yǔ)言的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程等等。詳細(xì)地分析了各類(lèi)頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號(hào)源。研究了測(cè)距偽隨機(jī)碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)電路。 對(duì)于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實(shí)現(xiàn)。分析與研究了射頻寬帶濾波器應(yīng)具有的傳輸特性，通過(guò)分析巴特沃思濾波器、切比雪夫?yàn)V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(shè)計(jì)了發(fā)生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的信號(hào)發(fā)生器的輸出波形。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻信號(hào) 發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：greethzhang
DVB-S(Digital Video Broadcasting bv Satellite)調(diào)制器是符合DVB-S協(xié)議的數(shù)字電視前端設(shè)備之一，也滿(mǎn)足我國(guó)數(shù)字電視衛(wèi)星廣播標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視衛(wèi)星業(yè)務(wù)和相關(guān)數(shù)字電視業(yè)務(wù)。本文主要闡述了基于FPGA實(shí)現(xiàn)DVB-S調(diào)制器的信道編碼和調(diào)制，按功能對(duì)DVB-S信道編碼過(guò)程進(jìn)行模塊分解、模塊接口定義，針對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析、HDL描述、時(shí)序仿真及FPGA實(shí)現(xiàn)；DVB-S調(diào)制器的核心是信道編碼和調(diào)制部分，利用FPGA在數(shù)字信號(hào)處理方面的優(yōu)勢(shì)，本文重點(diǎn)對(duì)其中的幾個(gè)關(guān)鍵模塊，包括RS編碼、卷積交織器和卷積穿孔編碼等的實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并通過(guò)HDL描述和時(shí)序仿真來(lái)驗(yàn)證算法正確性；對(duì)FPGA各模塊的資源進(jìn)行了估計(jì)、利用Altera公司的Cyclone器件的內(nèi)部鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)ASI信號(hào)的接收；最后對(duì)整機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的DVB-S調(diào)制器技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA DVBS 信道編碼 調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：gmh1314
FPGA作為近年來(lái)集成電路發(fā)展中最快的分支之一，有關(guān)它的研究和應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的FPGA采用靜態(tài)配置的方法，所以在它的應(yīng)用生命周期中，它的功能就不能夠再改變，除非重新配置。動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)在系統(tǒng)工作的過(guò)程中改變FPGA的結(jié)構(gòu)，包括全局重配置和局部重配置。其中的局部動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)有著ASIC以及靜態(tài)配置FPGA無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。而隨著支持局部位流配置以及動(dòng)態(tài)配置的商用FPGA的推出，使對(duì)局部動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)和應(yīng)用的研究有了最基本的硬件支撐條件。而Internet作為無(wú)比強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲入到各種應(yīng)用領(lǐng)域之中。 本文首先提出了一個(gè)完整的基于Internet的FPGA局部動(dòng)態(tài)可重配置系統(tǒng)的方案。然后針對(duì)方案的各個(gè)組成部分，分別進(jìn)行了描述。首先是介紹了FPGA的基本概況，包括它的發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)等。然后介紹了對(duì)一個(gè)包含局部動(dòng)態(tài)重配置模塊的FPGA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括重配置模塊的定義、設(shè)計(jì)的流程、局部位流的產(chǎn)生等。接下來(lái)對(duì)．FPGA的配置方法以及配置解決方案進(jìn)行描述，包括幾種可選擇的配置模式，其中有一些適用于靜態(tài)配置，另外一些可以用于動(dòng)態(tài)局部配置，．以及作為一個(gè)系統(tǒng)的配置解決方案。最后系統(tǒng)要求從Internet服務(wù)器上下載重配置模塊的位流并且完成對(duì)FPGA的配置，根據(jù)這個(gè)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的嵌入式解決方案，包括如何設(shè)計(jì)一個(gè)基于VxWorks的嵌入式應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)FTP功能，并說(shuō)明如何通過(guò)JTAGG或者ICAP接口由嵌入式CPU完成對(duì)FPGA的局部配置。
標(biāo)簽： FPGA 局部 動(dòng)態(tài)可重配置
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：william345
本論文來(lái)自于863項(xiàng)目基于光互連自組織內(nèi)存服務(wù)體系(簡(jiǎn)稱(chēng)MemoryBox)。本文主要研究Memory Box系統(tǒng)中基于可重配置計(jì)算架構(gòu)，軟硬件攜同設(shè)計(jì)方法，在XILINX VIRTEX 2 Pro FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)是Memory Box工作的平臺(tái)，所以硬件應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性、靈活性，軟件應(yīng)具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。在硬件平臺(tái)選型時(shí)，我們選擇的是基于高性能Xilinx VIRTEX2 Pro的自制開(kāi)發(fā)板。嵌入式系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)選用的是Xilinx EDK、ISE。內(nèi)核移植所用的交叉開(kāi)發(fā)工具鏈為powerpc-405-linux-gnu。該交叉開(kāi)發(fā)工具鏈工作在Red Hat Enterprise LINUX．AS 4平臺(tái)下。 本論文主要包括三部分工作：首先是硬件設(shè)計(jì)，其核心是EDK和ISE設(shè)計(jì)的SOPC工程；然后是嵌入式LINUX內(nèi)核移植與調(diào)試；最后完成存儲(chǔ)管理軟件的設(shè)計(jì)。完全用硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的各種存儲(chǔ)管理功能極其困難。而通過(guò)移植內(nèi)核，存儲(chǔ)管理軟件以運(yùn)行在Linux內(nèi)核上的應(yīng)用軟件的形式實(shí)現(xiàn)了其功能。存儲(chǔ)管理軟件要解決共享沖突，負(fù)載均衡，遠(yuǎn)程內(nèi)存與本地內(nèi)存的地址一致性以及對(duì)海量?jī)?nèi)存陣列的重新編址等問(wèn)題，設(shè)計(jì)出較完善的Memory Box的存儲(chǔ)管理模型。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
上傳用戶(hù)：tyler
本論文介紹了幾種編碼和調(diào)制技術(shù)的基本原理和課題的總體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析和討論了滾降系數(shù)可調(diào)的成形濾波、內(nèi)插技術(shù)以及濾波器中乘法器、加法器的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)外部控制器可對(duì)FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)的多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可支持32.000kbps～4.096Mbps范圍內(nèi)的多速率數(shù)據(jù)傳輸，適用于各種信道限帶性能要求的傳輸系統(tǒng)。本論文使用一片F(xiàn)PGA芯片實(shí)現(xiàn)了信道編碼(包括數(shù)據(jù)加擾、差分編碼、卷積碼、RS碼、交織等)、多種調(diào)制方式(BPSK、QPSK、π/4-QPSK、TC8PSK、16QAM)、成形濾波器、多級(jí)內(nèi)插、上變頻器、具有連續(xù)/突發(fā)信號(hào)模式的數(shù)據(jù)源。將本論文的成果移植到某單位的信號(hào)源研制平臺(tái)，基本上可以滿(mǎn)足現(xiàn)階段研制和維修解調(diào)設(shè)備對(duì)信號(hào)源的需求，因此具有較高的使用價(jià)值。
標(biāo)簽： 編碼 調(diào)制技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-27
上傳用戶(hù)：feichengweoayauya
在工業(yè)控制領(lǐng)域，多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)共存的局面從客觀上促進(jìn)了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實(shí)時(shí)性，而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的高精度時(shí)鐘同步是保證以太網(wǎng)高實(shí)時(shí)性的前提和基礎(chǔ)。 IEEE 1588定義了一個(gè)能夠在測(cè)量和控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘同步的協(xié)議——精確時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡(luò)通訊、局部計(jì)算和分布式對(duì)象等多項(xiàng)技術(shù)，適用于所有通過(guò)支持多播的局域網(wǎng)進(jìn)行通訊的分布式系統(tǒng)，特別適合于以太網(wǎng)，但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質(zhì)系統(tǒng)中各類(lèi)不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時(shí)鐘同步起來(lái)，占用最少的網(wǎng)絡(luò)和局部計(jì)算資源，在最好情況下能達(dá)到系統(tǒng)級(jí)的亞微級(jí)的同步精度。 基于PC機(jī)軟件的時(shí)鐘同步方法，如NTP協(xié)議，由于其實(shí)現(xiàn)機(jī)理的限制，其同步精度最好只能達(dá)到毫秒級(jí)；基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法，將時(shí)鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)層，其同步精度能夠達(dá)到微秒級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間微秒級(jí)的同步精度雖然已經(jīng)能滿(mǎn)足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備時(shí)鐘同步的要求，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制等需求高精度定時(shí)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應(yīng)延遲時(shí)間不一致、晶振頻率漂移等因素，很難達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的時(shí)鐘同步方法，以IEEE 1588作為時(shí)鐘同步協(xié)議，以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡(luò)，以嵌入式軟件形式實(shí)現(xiàn)TCP/IP通訊，以數(shù)字電路形式實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點(diǎn)，通過(guò)準(zhǔn)確捕獲報(bào)文時(shí)間戳和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償晶振頻率漂移等手段，相對(duì)于嵌入式軟件時(shí)鐘同步方法實(shí)現(xiàn)了更高精度的時(shí)鐘同步，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在以集線(xiàn)器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。
上傳時(shí)間： 2013-07-28
上傳用戶(hù)：heart520beat
圖像處理技術(shù)是信息科學(xué)中近幾十年來(lái)發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航體、通信、醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。圖像處理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)一般來(lái)講有三種方式：專(zhuān)用的圖像處理器件主要有專(zhuān)用集成芯片(Application SpecificIntegrated Circuit)、數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Process)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FieldProgrammable GateArray)以及相關(guān)電路組成。它們可以實(shí)時(shí)高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中，低層的圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)量很大，要求處理速度快，但運(yùn)算結(jié)果相對(duì)比較簡(jiǎn)單。相對(duì)于其他兩種系統(tǒng)，基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)非常合適用于圖像的預(yù)處理。 本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)。它的主要功能有：對(duì)攝像頭送來(lái)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并把它數(shù)字化；實(shí)現(xiàn)中值濾波和邊緣檢測(cè)這兩種圖像增強(qiáng)算法；將數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。 圖像處理系統(tǒng)由主處理器單元、圖像編碼單元和圖像解碼單元三部分組成。FPGA作為整個(gè)系統(tǒng)的核心器件，不僅要模擬出12C總線(xiàn)協(xié)議，完成視頻解碼芯片和編碼芯片的初始化；還要對(duì)視頻流同步信號(hào)提取，實(shí)現(xiàn)圖像采集控制，并將圖像信號(hào)存儲(chǔ)在SRAM中；圖像增強(qiáng)算法也是在FPGA中實(shí)現(xiàn)。采用PHILIPS公司的專(zhuān)用視頻解碼芯片SAA7111A將模擬視頻轉(zhuǎn)化數(shù)字視頻；視頻編碼芯片SAA7121完成數(shù)字視頻到模擬視頻的轉(zhuǎn)化。
標(biāo)簽： FPGA 圖像處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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