ISO和ITU-T制定的一系列視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)的推出，開創(chuàng)了視頻通信和存儲應(yīng)用的新紀(jì)元。從H.261視頻編碼建議，到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一個共同的不斷追求的目標(biāo)，即在盡可能低的碼率(或存儲容量)下獲得盡可能好的圖像質(zhì)量。 本課題的研究建立在目前主流的壓縮算法的基礎(chǔ)上，綜合出各種標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)現(xiàn)途徑的共性和優(yōu)勢，將算法的主體移植于FPGA(FieldProgrammableGateArray)平臺上。憑借該種類嵌入式系統(tǒng)配置靈活、資源豐富的特點(diǎn)，建立一個可重構(gòu)的內(nèi)核處理模塊。進(jìn)一步的完善算法(運(yùn)算速度、精度)和外圍系統(tǒng)后，就可作為專用視頻壓縮編碼器進(jìn)行門級電路設(shè)計(jì)的原型，構(gòu)建一個片上可編程的獨(dú)立系統(tǒng)。 編碼器設(shè)計(jì)有良好的應(yīng)用前景，通過使用離散余弦變換和熵編碼，對運(yùn)動圖像從空間上進(jìn)行壓縮編碼，使得編碼后的數(shù)據(jù)流適合于傳輸、通信、存儲和編輯等方面的要求。同時，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將解碼的工作量大幅度降低，功能模塊在作適當(dāng)?shù)母膭雍罂蔀榻獯a器的參考設(shè)計(jì)使用。 研究所涉及的各功能模塊都進(jìn)行了系統(tǒng)性的仿真和綜合，滿足工程樣機(jī)的前期研發(fā)需要。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著空間科學(xué)任務(wù)的增加,需要處理的空間科學(xué)數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò).高速復(fù)接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能對整個空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲器FIFO進(jìn)行異步速率調(diào)整,應(yīng)用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術(shù),對多個信號源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復(fù)接的方法.設(shè)計(jì)中,用VHDL語言對高速復(fù)接器進(jìn)行行為級建模,為了驗(yàn)證這個模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動作特點(diǎn),對程序輸入信號進(jìn)行仿真,在軟件邏輯仿真取得預(yù)期結(jié)果后,繼續(xù)設(shè)計(jì)硬件電路,設(shè)計(jì)出的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)了將來自兩個不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復(fù)接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時對設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)高速復(fù)接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復(fù)接速率,可應(yīng)用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)接任務(wù).
上傳時間： 2013-07-17
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目前,以互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為代表的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,正快速地向包括數(shù)據(jù)、語音、圖像的綜合寬帶多媒體方向發(fā)展,構(gòu)建寬帶化、大容量、全業(yè)務(wù)、智能化的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)已成為大勢所趨.寬帶無線接入(BWA)憑借其組網(wǎng)快速靈活、運(yùn)營維護(hù)方便及成本較低等競爭優(yōu)勢,迅速成為市場熱點(diǎn),各種微波、無線通信領(lǐng)域的先進(jìn)手段和方法不斷引入,各種寬帶無線接入技術(shù)迅速涌現(xiàn).由于BWA要用于非視距傳輸,所以必須考慮無線信道的多經(jīng)效應(yīng).而OFDM技術(shù)憑借著魯棒的對抗頻率選擇性衰落能力和極高頻譜效率引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視.其基本思想是把調(diào)制在單載波上的高速串行數(shù)據(jù)流,分成多路低速的數(shù)據(jù)流,調(diào)制到多個正交載波上并行傳輸,這樣在傳輸時,雖然整個信道是頻率選擇性衰落,但是各個子信道卻是平坦衰落,有效對抗了多經(jīng)效應(yīng),同時由于各個子載波是正交的,極大提高了頻譜效率.可以預(yù)料的是,隨著通信系統(tǒng)將向基于IPv6核心網(wǎng)的全I(xiàn)P包的傳輸方向發(fā)展,越來越多的通信系統(tǒng)將具有"突發(fā)模式"的特征.本文關(guān)注的正是突發(fā)OFDM系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).由于IEEE 802.11a無線局域網(wǎng)是OFDM技術(shù)第一次真正的應(yīng)用于突發(fā)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了面向IP的無線寬帶傳輸,所以基于IEEE 802.11a的突發(fā)OFDM系統(tǒng)有著重要的借鑒和研究價值,本文也正是圍繞著這個中心而展開.本文的各章節(jié)安排如下:在第一章中主要介紹OFDM的技術(shù)原理和在寬帶無線接入中的應(yīng)用,同時引出本文所關(guān)注的突發(fā)OFDM接收機(jī)設(shè)計(jì).在第二章中先介紹了相干接收和信道估計(jì)的概念,重點(diǎn)分析了本文所采用的WLAN信道模型和信道估計(jì)算法,然后在得到同步誤差表達(dá)式的基礎(chǔ)上,先用星座圖直觀的表現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中各種同步誤差的影響,再從信噪比損失的角度對符種同步誤差進(jìn)行分析.第三章是本文的重點(diǎn)之一,在本章中對基于IEEE 802.11a的各種同步算法包括幀檢測和符號定時、載波同步和采樣時鐘同步進(jìn)行仿真和比較,并針對適合FPGA實(shí)現(xiàn)的同步算法進(jìn)行了重點(diǎn)的分析.第四章也是本文的重點(diǎn)之一,提出了整個OFDM系統(tǒng)平臺的硬件結(jié)構(gòu)和基于IEEE 802.11a的接收機(jī)FPGA設(shè)計(jì)方案,然后從整體上介紹了接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),并給出了接收機(jī)各個模塊的具體設(shè)計(jì),最后對整個系統(tǒng)調(diào)試過程和測試結(jié)果進(jìn)行了分析.
上傳時間： 2013-04-24
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本文首先分析數(shù)字圖像壓縮技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，相關(guān)的DVB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試標(biāo)準(zhǔn)ETR290，進(jìn)而提出了一個可適用于實(shí)際工作環(huán)境的語義分析模型框架；并在FPGA開發(fā)環(huán)境ISE中按照這個語義分析模型框架構(gòu)造了一個具體的VHDL模型；同時利用工具軟件Synplify和modelsim完成軟件功能和時序仿真；然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件測試平臺來驗(yàn)證模塊功能。針對數(shù)字圖像技術(shù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，本文提出了一種構(gòu)建在嵌入式硬件平臺上的分析模塊，可實(shí)時分析MPEG-2傳輸流語法。通過連接TCP/IP網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)24小時/7天長時間工作。模塊化的設(shè)計(jì)，使其可以安裝于各種設(shè)備或?qū)嶋H應(yīng)用環(huán)境中的各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇y(tǒng)一的服務(wù)器；同時該模塊可設(shè)置成不同的硬件觸發(fā)模式，使之成為故障傳感器。因此，該模塊適用于工程開通、快速故障監(jiān)測、長時間監(jiān)控等。通過與市場上專業(yè)測試設(shè)備性能進(jìn)行比較，在測試精確性方面不占優(yōu)勢，但在達(dá)到一定數(shù)量級的測試精度后，其廉價、簡易和無需維護(hù)的特點(diǎn)將呈現(xiàn)巨大的優(yōu)勢。
標(biāo)簽： FPGA MPEG 數(shù)字圖像 傳輸流
上傳時間： 2013-04-24
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視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一門集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字視頻技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)。目前視頻監(jiān)控正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵是一種嵌入式設(shè)備，它應(yīng)該能夠采集壓縮視頻數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。 本文介紹了一種基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。首先從整體上分析了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，給出了視頻服務(wù)器的硬件框架和軟件體系，并重點(diǎn)討論了在ARM處理器上實(shí)現(xiàn)MPEG-4壓縮編碼的方法。其次在ARM硬件平臺成功構(gòu)建了armlinux嵌入式系統(tǒng)：包括引導(dǎo)程序Bootloader的設(shè)計(jì)、修改配置linux內(nèi)核以及制作JFFS2文件系統(tǒng)。其中創(chuàng)新地提出了從nandflash啟動U-BOOT具體設(shè)計(jì)方法。為了完成系統(tǒng)進(jìn)一步的視頻采集工作，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了USB數(shù)碼攝像頭的驅(qū)動。在應(yīng)用程序開發(fā)過程中，首先設(shè)計(jì)了基于Vide04Linux的視頻采集程序，并采用mmap(內(nèi)存映射)方式截取圖片。其次重點(diǎn)分析了MPEG-4編碼模型XVID程序中的運(yùn)動估計(jì)部分，并研究了半像素快速搜索算法，從而減少了搜索點(diǎn)數(shù)提高了運(yùn)算速度。最后利用開源JRTPLIB庫實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的RTP傳送。 整個設(shè)計(jì)都是在深圳旋極公司研制的SUPER-ARM硬件平臺上進(jìn)行的，linux內(nèi)核采用2.4.18。其中MPEG-4編碼優(yōu)化測試是在ARM DeveloperSuite(ADS)version 1.2中完成。 本課題為在ARM平臺實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試，對今后進(jìn)一步完成遠(yuǎn)程嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
標(biāo)簽： ARM 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-07-21
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通過駐極體話筒對音樂聲量進(jìn)行采集后，把采集的信號進(jìn)行放大整流濾波，并通過555構(gòu)成的壓控振蕩器把音樂的聲量信號轉(zhuǎn)化成變化的振蕩頻率，即通過聲量的大小來產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振蕩信號，再經(jīng)過二進(jìn)制計(jì)數(shù)器對該振蕩輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)輸出四種不同的狀態(tài)，通過二-四譯碼器對計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)進(jìn)行譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的選通信號控制燈流接口電路 ，接口電路驅(qū)動一列信號指示燈,實(shí)現(xiàn)燈流速度隨音樂聲量大小而相應(yīng)變化的效果。
標(biāo)簽： 速度 電路設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式系統(tǒng)以及流媒體技術(shù)的快速發(fā)展，基于嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視電話、視頻點(diǎn)播、視頻會議等功能已經(jīng)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。這樣的系統(tǒng)通常具有小型化、低功耗、低成本、穩(wěn)定可靠、便于攜帶等特點(diǎn)。 本文旨在研究流媒體以及嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，基于ARM9處理器平臺實(shí)現(xiàn)一種基于嵌入式系統(tǒng)的流媒體播放器。該播放器的硬件平臺以32位高性能ARM9處理器為核心進(jìn)行規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上，采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)、MPEG-4視頻解碼技術(shù)和流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文的主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在以下六個方面： l、分析嵌入式流媒體播放器的功能需求和技術(shù)特點(diǎn)，對嵌入式流媒體播放器的總體實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2、研究嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，基于ARM處理器平臺構(gòu)建嵌入式Linux操作系統(tǒng)。這部分的工作包括嵌入式BootLoader的移植、Linux內(nèi)核的配置與編譯以及根文件系統(tǒng)的創(chuàng)建。 3、研究MPEG-4視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，基于ARM-Linux系統(tǒng)平臺移植MPEG-4視頻解碼器。 4、研究ARM體系結(jié)構(gòu)以及基于ARM平臺的嵌入式軟件優(yōu)化方法，對所移植的MPEG-4視頻解碼器進(jìn)行平臺相關(guān)優(yōu)化。 5、研究視頻通信中的錯誤隱藏技術(shù)，針對錯誤隱藏過程中傳統(tǒng)邊界匹配算法對邊緣匹配的局限性，提出了一種改進(jìn)的基于時域與空域平滑性的邊界匹配算法。 6、研究流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù)協(xié)議，基于RTSP/RTP/RTCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了一個基本的MPEG-4視頻流實(shí)時傳輸系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-05-16
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H.264/AVC是國際電信聯(lián)盟與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會聯(lián)合推出的活動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，簡稱H.264。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大的提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 本論文的研究課題是基于H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding，基于上下文的自適應(yīng)可變長編碼)編碼算法研究及FPGA實(shí)現(xiàn)。對于變換后的熵編碼，H.264/AVC支持兩種編碼模式：基于上下文的可變長編碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)算術(shù)編碼(CABAC，Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中，盡管CAVLC算法也是采用了VLC編碼，但是同以往標(biāo)準(zhǔn)不同，它所有的編碼都是基于上下文進(jìn)行。這種方法比傳統(tǒng)的查單一表的方法提高了編碼效率，但也增加了設(shè)計(jì)上的困難。 作者在全面學(xué)習(xí)H.264/AVC協(xié)議和深入研究CAVLC編碼算法的基礎(chǔ)上，確定了并行編碼的CAVLC編碼器結(jié)構(gòu)框圖，并總結(jié)出了影響CAVLC編碼器實(shí)現(xiàn)的瓶頸。針對這些瓶頸，對CAVLC編碼器中的各個功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)包括多參考塊的表格預(yù)測法、快速查找表法、算術(shù)消除法等。最后，用Verilog硬件描述語言對所設(shè)計(jì)的CAVLC編碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對其主要功能模塊進(jìn)行了仿真，并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上驗(yàn)證了它們的功能。結(jié)果表明，該CAVLC編碼器各編碼單元的編碼速度得到了顯著提高且均能滿足實(shí)時通信要求，為整個CAVLC編碼器的實(shí)時通信提供了良好的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-06-04
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H.264/AVC是ITU與ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會)聯(lián)合推出的活動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC)是H.264/AVC的兩個熵編碼方案之一，相對于另一熵編碼方案-CAVLC(基于上下文的自適應(yīng)可變長編碼)，CABAC具有更高的數(shù)據(jù)壓縮率：在同等編碼質(zhì)量下要比CAVLC提高10％～15％的壓縮率。CABAC能實(shí)現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)壓縮率，但這是以增加實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性為代價的。在已有的硬件實(shí)現(xiàn)方法上，CABAC的解碼效率并不高。 論文在深入研究CABAC解碼算法及其實(shí)現(xiàn)流程，并在仔細(xì)分析了H.264/AVC碼流結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了影響CABAC解碼效率的各個環(huán)節(jié)，并以此為出發(fā)點(diǎn)，對CABAC解碼所需中的各個功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出一種新的CABAC解碼器結(jié)構(gòu)，相對于一般的CABAC解碼器，它的解碼效率得到了顯著提高。論文針對影響CABAC解碼過程的"瓶頸"問題一多次訪問存儲部件影響解碼速率，提出了新的存儲組織方式，并根據(jù)CABAC的碼流結(jié)構(gòu)特性，采用4個子解碼器級聯(lián)的方式來進(jìn)一步提高解碼速率。 最后，用Verilog語言對所設(shè)計(jì)的CABAC解碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對其進(jìn)行了仿真，并在FPGA上驗(yàn)證了其功能，結(jié)果顯示，該CABAC解碼器結(jié)構(gòu)顯著提高了解碼效率，能夠滿足高檔次實(shí)時通訊的要求。
上傳時間： 2013-07-03
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當(dāng)前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險與費(fèi)用增加、上市時間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計(jì)服務(wù)者和芯片集成者三個層次。SOC設(shè)計(jì)已走向基于IP集成的平臺設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動測試系統(tǒng)的核心，在測試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國內(nèi)外發(fā)展的最新動態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義，接著對FPGA開發(fā)所具備的基本知識作了簡要介紹。文中對GPIB總線進(jìn)行了簡單的描述，根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的主要思想，重點(diǎn)在于論述怎樣用FPGA來實(shí)現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實(shí)現(xiàn)。同時，對數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說明。在設(shè)計(jì)的時候采用基于模塊化設(shè)計(jì)思想，用VerilogHDL語言完成各模塊功能描述，通過Synplifv軟件的綜合，用Modelsim對設(shè)計(jì)進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號采取類似畫電路圖的方法完成整個系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計(jì)，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，借助EDA工具對GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗(yàn)證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后，本文對基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了總結(jié)，展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢，指出了開展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時間： 2013-04-24
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