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，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： FPGA 264 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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現(xiàn)場可編程門陣列FPGA具有性能好、規(guī)模大、可重復(fù)編程、開發(fā)投資小等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中應(yīng)用得越來越廣泛。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，成本的不斷下降，F(xiàn)PGA正逐漸成為各種電子產(chǎn)品不可或缺的重要部件。 FPGA軟件復(fù)雜的設(shè)置和不同的算法、FPGA硬件多樣的結(jié)構(gòu)和豐富的功能、各個(gè)廠商互不兼容的軟硬件等差異，都不僅使如何挑選合適的軟硬件用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)成為FPGA用戶棘手的問題，而且使構(gòu)造一個(gè)精確合理的FPGA軟硬件性能的測試方法變得十分復(fù)雜。 基準(zhǔn)測試是用一個(gè)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)集按照統(tǒng)一的測試規(guī)范評估和量化目標(biāo)系統(tǒng)的軟件或硬件性能，是目前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛、最主要的性能測試技術(shù)。 通過分析影響FPGA軟硬件性能基準(zhǔn)測試的諸多因素，比如基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的挑選、基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，F(xiàn)PGA軟件的設(shè)置和約等，本文基于設(shè)計(jì)和硬件分類、優(yōu)化策略分類的基準(zhǔn)測試規(guī)范，提出了一組詳盡的度量指標(biāo)。 基準(zhǔn)測試的規(guī)范如下，首先根據(jù)測試目的配置測試環(huán)境、挑選基準(zhǔn)設(shè)計(jì)和硬件分類，針對不同的FPGA軟硬件優(yōu)化基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，然后按照速度優(yōu)先最少優(yōu)化、速度優(yōu)先最大優(yōu)化、資源和功耗優(yōu)先最少優(yōu)化、資源和功耗優(yōu)先最大優(yōu)化四種優(yōu)化策略分別編譯基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并收集延時(shí)、成本、功耗和編譯時(shí)間這四種性能數(shù)據(jù)，最后使用速度優(yōu)先最少優(yōu)化下的性能集、速度優(yōu)先最少優(yōu)化性能集、資源和功耗優(yōu)先最少優(yōu)化下的性能集、資源和功耗優(yōu)先最大優(yōu)化下的性能集、速度優(yōu)先最少和最大優(yōu)化之間性能集的差、速度優(yōu)先最少優(yōu)化下性能集的比較等十個(gè)度量指標(biāo)量化性能，生成測試報(bào)告。 最后，本基準(zhǔn)測試規(guī)范被應(yīng)用于評估和比較Altera和Xilinx兩廠商軟硬件在低成本領(lǐng)域帶處理器應(yīng)用方面的性能。
標(biāo)簽： FPGA 軟硬件 性能 基準(zhǔn)測試
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點(diǎn)，被認(rèn)為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實(shí)現(xiàn)約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點(diǎn)討論了決定Viterbi算法復(fù)雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了采用“串-并”結(jié)合運(yùn)算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計(jì)算方法進(jìn)行了簡化，以便于用硬件電路方式實(shí)現(xiàn)。 2.對ACS運(yùn)算單元采用了“串-并”結(jié)合的運(yùn)算方式，和全并行的設(shè)計(jì)相比，在滿足譯碼速度的同時(shí)，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲(chǔ)器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時(shí)序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。 4.本文中設(shè)計(jì)了一個(gè)仿真平臺(tái)，采用Modelsim仿真器對設(shè)計(jì)進(jìn)行了功能仿真，結(jié)果完全正確。同時(shí)提出了一種在被測設(shè)計(jì)內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果，提高了追蹤錯(cuò)誤的效率。 5.該設(shè)計(jì)在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運(yùn)行時(shí)鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器IP核進(jìn)行了性能比較，比較結(jié)果證明本文中設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器具有很高的工程實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動(dòng)，成為研究的熱點(diǎn)。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個(gè)通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應(yīng)用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時(shí)序控制復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點(diǎn)。 論文以基于FPGA實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點(diǎn)數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運(yùn)算單元的FPGA設(shè)計(jì)和譯碼的時(shí)序控制進(jìn)行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點(diǎn)分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法，并對四種譯碼算法的糾錯(cuò)性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證，選出適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進(jìn)行仿真分析，確定了譯碼算法的各個(gè)參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，以歸一化最小和譯碼算法為理論方案，利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊，并基于FPGA實(shí)現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器，利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進(jìn)行了功能驗(yàn)證和時(shí)序驗(yàn)證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 譯碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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汽車儀表是駕駛員與汽車進(jìn)行交流的重要窗口，也是汽車高新技術(shù)的重要部分。傳統(tǒng)汽車儀表多使用指針型顯示器件為主，如步進(jìn)電機(jī)、十字線圈，輔以液晶顯示，顯示的信息量相對較少，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一方面隨著汽車電子化程度的不斷提高，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，研制開發(fā)新一代汽車儀表產(chǎn)品；另一方面，由于能源和環(huán)保問題，汽車也將從內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)展到包括純電動(dòng)汽車(BEF)、混合電動(dòng)汽車(HEV)以及燃料電池汽車(FCV)的新能源汽車時(shí)代，因此結(jié)合新能源汽車信息量多、電子化程度高的特點(diǎn)，開發(fā)新一代汽車智能儀表具有重要的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義。 本文正是在這樣的背景下，以同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院自主研發(fā)的ROVER燃料電池轎車為研究對象，進(jìn)行了汽車智能儀表的一些功能研究與開發(fā)。所做的主要工作有： (1)根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能確定所需的硬件資源，選擇合適的嵌入式硬件系統(tǒng)。 (2)嵌入式操作系統(tǒng)的選擇和二次開發(fā)。在選擇操作系統(tǒng)時(shí)要考慮到系統(tǒng)的硬件可移植性、實(shí)時(shí)性、對內(nèi)存的需求以及提供哪些開發(fā)工具等。 (3)應(yīng)用軟件的開發(fā)。主要是儀表界面設(shè)計(jì)，包括數(shù)字圖形顯示，動(dòng)畫顯示，數(shù)據(jù)庫開發(fā)等。 (4)基于無線數(shù)據(jù)傳輸模塊下的GPRS無線通訊實(shí)驗(yàn)。包括客戶端和服務(wù)器端系統(tǒng)配置，動(dòng)態(tài)域名解析等。 該儀表已應(yīng)用于ROVER燃料電池轎車，實(shí)踐表明，在嵌入式平臺(tái)上顯示車載信息，同傳統(tǒng)儀表相比具有較大的優(yōu)勢。可滿足小型化、輕量化的要求；造型美觀，可動(dòng)畫顯示、可讀性、可視性強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)一表多用。從軟件方面來講，引入了操作系統(tǒng)的概念，增強(qiáng)了代碼的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性以及靈活性；信息顯示自由度高，顯示界面人性化，可定制；即使更換硬件平臺(tái)，也只需對操作系統(tǒng)和底層驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行少量的移植工作，而無需修改與硬件無關(guān)的應(yīng)用代碼。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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1993年，Turbo碼的提出，以其接近Shannon極限的優(yōu)異的性能在編碼界引起了轟動(dòng)，并成為研究的熱點(diǎn)。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，Turbo碼已經(jīng)應(yīng)用到很多實(shí)際通信系統(tǒng)中。同時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)Turbo碼編譯碼器成為了人們研究的重點(diǎn)。 論文以基于FPGA實(shí)現(xiàn)Turbo碼編譯碼器為研究目標(biāo)，首先分析了Turbo碼的基本編譯碼原理和3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼編碼結(jié)構(gòu)。然后分析了MAP譯碼算法，Log-MAP譯碼算法和Max-Log-MAP譯碼算法，接著仔細(xì)分析了對系統(tǒng)性能影響的各個(gè)參數(shù)并逐一進(jìn)行選擇，最后對各個(gè)選擇的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對仿真的結(jié)果進(jìn)行比較論證，確定滿足系統(tǒng)性能要求的各個(gè)參數(shù)。 論文在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了Turbo碼編碼器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和硬件測試，選擇Max-Log-MAP譯碼算法進(jìn)行了Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和硬件測試。最后完成整個(gè)通信系統(tǒng)的搭建和調(diào)試。主要針對FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)量化、定點(diǎn)數(shù)據(jù)表示方式、Max-Log-MAP算法子譯碼器關(guān)鍵運(yùn)算單元的FPGA設(shè)計(jì)和譯碼的時(shí)序控制進(jìn)行了深入研究，完成了固定譯碼長度的Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并利用ModelSim和MATLAB分別對譯碼器進(jìn)行了時(shí)序功能驗(yàn)證和FPGA定點(diǎn)仿真測試。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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直接數(shù)字合成(DDS)技術(shù)采用全數(shù)字的合成方法，所產(chǎn)生的信號(hào)具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時(shí)相位連續(xù)、輸出相位噪聲低和可以產(chǎn)生任意波形等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文研究的是一種基于DDS/FPGA的多波形信號(hào)源系統(tǒng)，其中，DDS技術(shù)是其核心技術(shù)。DDS可以精確地控制合成信號(hào)的三個(gè)參量：幅度、相位以及頻率，因此利用DDS技術(shù)可以合成任意波形。但因其數(shù)字化合成的固有特點(diǎn)，使其輸出信號(hào)中存在大量雜散信號(hào)。雜散信號(hào)的主要來源是：相位截?cái)鄮淼碾s散信號(hào)；幅度量化帶來的雜散信號(hào)；DAC的非線性特性帶來的雜散信號(hào)。這些雜散信號(hào)嚴(yán)重影響了合成信號(hào)的頻譜純度。因此抑制這些雜散信號(hào)是提高合成信號(hào)譜質(zhì)的關(guān)鍵。 本文在研究各種抑制DDS雜散技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了中和加擾技術(shù)，這可以在很大程度上減小雜散對DDS輸出信號(hào)譜質(zhì)的影響。 EP1S808956C6是一款高性能的FPGA芯片，其超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力十分適合應(yīng)用于DDS多波形信號(hào)源的開發(fā)。在QuartusⅡ平臺(tái)下運(yùn)用Verilog HDL語言和原理圖設(shè)計(jì)可以很方便地應(yīng)用各種抑制雜散信號(hào)的方法來提高輸出信號(hào)的譜質(zhì)。 結(jié)合高速DDS技術(shù)和FPGA兩者的優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種基于DDS/FPGA的多波形信號(hào)源，它能完成正弦波、余弦波、三角波、鋸齒波、方波、AM、SSB、FM、2ASK、2FSK、π/4-QDPSK等多種信號(hào)。使得所設(shè)計(jì)的信號(hào)源可以適應(yīng)多種不同的工作環(huán)境，給工作帶了方便。
標(biāo)簽： DDSFPGA 多波形 信號(hào)源
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域，目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法，是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術(shù)由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和EDA技術(shù)的深入研究，DDS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號(hào)的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括以下三個(gè)部分：相位累加器可以時(shí)鐘的控制下完成相位的累加；相位一幅度碼轉(zhuǎn)換電路一般由ROM實(shí)現(xiàn)；D/A轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實(shí)現(xiàn)一個(gè)DDS系統(tǒng)，該DDS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)是以FPGA為核心實(shí)現(xiàn)的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展，闡述了基于FPGA實(shí)現(xiàn)DDS技術(shù)的意義；然后介紹了DDS的基本理論；接著介紹了FPGA的基礎(chǔ)知識(shí)如結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、開發(fā)流程、使用工具等；隨后介紹了利用FPGA實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法等。重點(diǎn)介紹DDS技術(shù)在FPGA中的實(shí)現(xiàn)方法，給出了部分VHDL源程序。采用該方法設(shè)計(jì)的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片，具有高性能、高性價(jià)比，電路結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)；接著對輸出信號(hào)頻譜進(jìn)行了分析，特別是對信號(hào)的相位截?cái)嗾`差和幅度量化誤差進(jìn)行了詳細(xì)的討論，由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法；最后給出硬件實(shí)物照片和測試結(jié)果，并對此作了一定的分析。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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對弓網(wǎng)故障的檢測在列車提速的今天顯得尤其重要，原始故障圖像數(shù)據(jù)量的巨大使實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸故障圖像極其困難。JPEG作為一種低復(fù)雜度、高壓縮比的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)在多媒體、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。和相同圖像質(zhì)量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG是目前靜態(tài)圖像中壓縮比最高的。 FPGA以其設(shè)計(jì)靈活、高速的卓越特性，逐漸成為許多應(yīng)用中首先器件，尤其是與Verilog和VHDL等語言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程。 本文旨在研究并實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)采集并對特定幀進(jìn)行壓縮傳輸?shù)姆椒āＭㄟ^采用可編程邏輯器件FPGA來實(shí)現(xiàn)整個(gè)采集、顯示、壓縮和傳輸，使系統(tǒng)具有可定制、高速度等優(yōu)點(diǎn)。 本文首先介紹了開發(fā)硬件可編程邏輯門陣列FPGA及其開發(fā)語言Veridlog，并介紹了FPGA的設(shè)計(jì)方法及開發(fā)流程；接著介紹了PAL制視頻采集的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì)，其中主要包括基于I2C總線的模擬視頻解碼控制、視頻的數(shù)字化ITU-R BT.601標(biāo)準(zhǔn)介紹及視頻同步信號(hào)的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲(chǔ)、VGA顯示控制設(shè)計(jì)；隨后介紹了JPEG標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)故障檢測的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了針對灰度圖像壓縮的JPEG編碼器，設(shè)計(jì)中先分別對組成JPEG編碼器的二維DCT變換模塊、量化模塊、Z字掃描模塊、變換直流系數(shù)的差分脈沖編碼模塊、交流系數(shù)的游程編碼模塊、哈夫曼編碼模塊及打包模塊進(jìn)行了仿真測試，然后再對整個(gè)JPEG編碼器進(jìn)行了測試；最后設(shè)計(jì)了單幀視頻的SRAM緩存，并將緩存的源圖像采用本文設(shè)計(jì)的JPEG編碼器進(jìn)行壓縮，再設(shè)計(jì)一個(gè)僅包含發(fā)送功能的UART 將壓縮后的碼流傳輸?shù)絇C機(jī)，在PC機(jī)上通過將接收的碼流以ASCⅡ碼的形式還原為采集圖片。 本文實(shí)現(xiàn)了整個(gè)采集壓縮系統(tǒng)，同時(shí)也進(jìn)一步驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的灰度圖像JPEG編碼器的正確性。相信本文無論是對弓網(wǎng)故障的圖像檢測，還是對于JPEG編碼器的芯片設(shè)計(jì)都有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA JPEG 壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調(diào)制與解調(diào)于一體，是一個(gè)全面基于數(shù)字信號(hào)處理的全新概念的通信系統(tǒng)，其技術(shù)體制和原理與常規(guī)跳頻完全不同，較好地解決了數(shù)據(jù)速率和跟蹤干擾等問題，代表了當(dāng)前短波通信的一個(gè)重要發(fā)展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統(tǒng)，并獲得了成功，但我國對該體制和技術(shù)的研究還處于初始階段，目前還不太成熟，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎(chǔ)上對差分跳頻進(jìn)行了研究，用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。而且設(shè)計(jì)中盡量采用軟件無線電體系結(jié)構(gòu)，減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理盡量靠近天線，從而建立一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺(tái)，用軟件編程來實(shí)現(xiàn)差分跳頻的各種功能，從基于硬件的設(shè)計(jì)方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義，闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識(shí)別的實(shí)現(xiàn)方案。在頻率合成中，著重對DDS的相位截?cái)嗾`差及幅度量化誤差進(jìn)行仿真，找出基于FPGA實(shí)現(xiàn)的最佳參數(shù)及改善方法。在頻率識(shí)別中，基于Xilinx公司提供FFT IP核，接收端中的位同步，頻率識(shí)別均在FFT的理論上進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作基于FPGA的電路板。 設(shè)計(jì)中跳頻圖案、直接數(shù)字頻率合成器、頻率識(shí)別、位同步、跳頻圖案恢復(fù)、線性調(diào)頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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