本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，對(duì)Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。 首先，在理論上對(duì)Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了介紹，確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法，結(jié)合CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)現(xiàn)編碼器時(shí)，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中給定的幀長、碼率與交織算法，以及偽隨機(jī)序列模塊與幀同步模塊，提出了相應(yīng)解決方案；而在相應(yīng)的譯碼器設(shè)計(jì)中，采用了FPGA設(shè)計(jì)中“自上而下”的設(shè)計(jì)方法，權(quán)衡硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與處理時(shí)延等因素，優(yōu)先考慮面積因素，提高元件的重復(fù)利用率和降低電路復(fù)雜度，來實(shí)現(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個(gè)系統(tǒng)分割成不同的功能模塊，分別闡述了實(shí)現(xiàn)過程。 然后，基于Verilog HDL 設(shè)計(jì)出12位固點(diǎn)數(shù)據(jù)的Turbo編譯碼器以及仿真驗(yàn)證平臺(tái)，與用Matlab語言設(shè)計(jì)的相同指標(biāo)的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)譯碼器進(jìn)行性能比較，得到該設(shè)計(jì)的功能驗(yàn)證。 最后，研究了Tuxbo碼譯碼器幾項(xiàng)最新技術(shù)，如滑動(dòng)窗譯碼，歸一化處理，停止迭代技術(shù)結(jié)合流水線電路設(shè)計(jì)，將改進(jìn)后的譯碼器與先前設(shè)計(jì)的譯碼器分別在ISE開發(fā)環(huán)境中針對(duì)目標(biāo)器件xilinx Virtex-Ⅱ500進(jìn)行電路綜合，證實(shí)了這些改進(jìn)技術(shù)能有效地提高譯碼器的吞吐量，減少譯碼時(shí)延和存儲(chǔ)器面積從而降低功耗。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和視頻技術(shù)的廣泛發(fā)展,數(shù)字圖像采集在電子通信與信息處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,例如廣播電視的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)視頻、監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)等. 視頻圖像采集卡作為計(jì)算機(jī)視頻應(yīng)用的前端設(shè)備,承擔(dān)著模擬視頻信號(hào)向數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換的任務(wù),在多媒體時(shí)代占據(jù)著重要的位置.設(shè)計(jì)一種功能靈活,使用方便,便于嵌入到系統(tǒng)中的視頻信號(hào)采集電路具有重要的實(shí)用意義. 本文首先介紹數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景,提出了本次設(shè)計(jì)的目標(biāo): 完成基于PCI總線的高分辨率圖像采集卡設(shè)計(jì).然后簡單介紹了本次設(shè)計(jì)用到的基本理論:數(shù)據(jù)采集理論,特別說明了采樣和量化的定義與區(qū)別,以及量化的幾種方式和量化與AD技術(shù)之間的關(guān)系. 圖像采集系統(tǒng)的基本構(gòu)成,是以數(shù)字信號(hào)處理器為核心,控制外圍的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和外圍存儲(chǔ)器.本文對(duì)比了當(dāng)下流行的DSP芯片和IFPGA芯片作為數(shù)字處理核心的優(yōu)缺點(diǎn),并根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要,選用FPGA作為數(shù)字信號(hào)處理器.然后列舉了幾款常用A/D視頻芯片,還介紹了SDRAM控制的基本流程,最后提出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案. 圖像采集卡的硬件設(shè)計(jì)分為A/D前端模擬通道設(shè)計(jì)和FPGA數(shù)字信號(hào)傳輸及外圍電路設(shè)計(jì).本文重點(diǎn)介紹了A/D芯片外圍電路連接和使用方法,對(duì)PCI總線和它的控制電路也做了詳細(xì)闡述.對(duì)圖像采集卡的PCB布局布線也有詳細(xì)說明. 圖像采集卡FPGA內(nèi)部程序構(gòu)成也是本文的一個(gè)重點(diǎn).本次的程序設(shè)計(jì)主要分為數(shù)據(jù)采集模塊,即與A/D接口模塊,數(shù)據(jù)暫存模塊,即SDRAM讀寫控制模塊,數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊,即PCI控制模塊.重點(diǎn)在于對(duì)的SDRAM的連續(xù)讀寫控制和各個(gè)模塊間的協(xié)調(diào)工作.說明了.A/D采集數(shù)據(jù)從接收到存儲(chǔ)詳細(xì)過程,以及對(duì)SDRAM讀寫狀態(tài)機(jī)和PCI總線的操控. 最后介紹了硬件調(diào)試和FPGA程序驗(yàn)證結(jié)果.詳細(xì)說明了以Modelsim為平臺(tái)的前端功能仿真和后端時(shí)序仿真,以及以SignalTapⅡ?yàn)槠脚_(tái),程序下載到FPGA中進(jìn)行的實(shí)時(shí)驗(yàn)證.結(jié)果表明整個(gè)圖像采集系統(tǒng)基本達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所給出的性能指標(biāo),證明了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和合理性.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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圖像采集是數(shù)字化圖像處理的第一步，開發(fā)圖像采集平臺(tái)是視覺系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。視覺檢測的速度是視覺檢測要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是專用圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要完成的首要目標(biāo)
標(biāo)簽： 高速圖像采集
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫度是生活中最基本的環(huán)境參數(shù)。溫度的監(jiān)測與控制，對(duì)于生物生存生長，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展都有著非同一般的意義。溫度傳感器的應(yīng)用涉及機(jī)械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的常用溫度傳感器有熱電偶、電阻溫度計(jì)RTD和NTC熱敏電阻等。但信號(hào)調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換及恒溫器等功能全都會(huì)增加成本。現(xiàn)代集成溫度傳感器通常包含這些功能，并以其低廉的價(jià)格迅速地占據(jù)了市場。Dallas Semiconductor公司推出的數(shù)字式溫度傳感器DS1820采用數(shù)字化一線總線技術(shù)具有許多優(yōu)異特性。其一，它將控制線、地址線、數(shù)據(jù)線合為一根導(dǎo)線，允許在同一根導(dǎo)線上掛接多個(gè)控制對(duì)象，形成多點(diǎn)一線總線測控系統(tǒng)。布線施工方便，成本低廉。其二，線路上傳送的是數(shù)字信號(hào)，所受干擾和損耗小，性能好。本課題旨在分析和設(shè)計(jì)基于數(shù)字化一線總線技術(shù)的溫度測控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫度采集控制器，用于傳感器和上位機(jī)的連接，并采用Microsoft公司的Visual C++作為開發(fā)平臺(tái)，運(yùn)用MSComm控件進(jìn)行串口通信，進(jìn)行命令的發(fā)送和接收。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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隨著數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，實(shí)時(shí)處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的特點(diǎn)使其在圖像采集和處理方面的應(yīng)用顯得更加經(jīng)濟(jì)、靈活、方便。 本文設(shè)計(jì)了一種以FPGA為工作核心，并實(shí)現(xiàn)了PCI接口的圖像采集壓縮系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方案，先把系統(tǒng)分成了三大塊，即圖像采集、PCI接口和圖像壓縮，然后分別設(shè)計(jì)各個(gè)大模塊中的子模塊。 首先，利用FPGA對(duì)專用視頻轉(zhuǎn)換器SAA7111A進(jìn)行控制，因?yàn)镾AA7111A是采用IC總線模塊，從而完成了對(duì)SAA7111A的控制，并通過設(shè)計(jì)圖像采集模塊、讀/寫數(shù)據(jù)模塊、總線管理模塊等，實(shí)現(xiàn)把標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)并采集的功能。 其次，在了解PCI規(guī)范的前提下，深入地分析了PCI時(shí)序和地址配置空間等，設(shè)計(jì)了簡化邏輯的狀態(tài)機(jī)，并用VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)了程序，完成了簡化邏輯的PCI接口設(shè)計(jì)在FPGA芯片內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了一33MHz、32位數(shù)據(jù)寬度、支持猝發(fā)傳輸?shù)腜CI從設(shè)備模塊的接口功能，與傳統(tǒng)的使用PCI專用接口芯片來實(shí)現(xiàn)的PCI接口比較來看，更加節(jié)約了系統(tǒng)的邏輯資源，降低了成本，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。 再次，設(shè)計(jì)了WINDOWS下對(duì)PCI接口的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序可以選擇不同的方法來完成，當(dāng)然每個(gè)方法都有自己的特點(diǎn)，對(duì)幾種主要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序的方法作以比較之后，本文選擇了使用DRIVER WORKS工具來完成。通過對(duì)配置空間的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)端口和內(nèi)存映射的設(shè)計(jì)、中斷服務(wù)的設(shè)計(jì)等，用VC++語言編寫了驅(qū)動(dòng)程序。 最后，考慮到增加系統(tǒng)的實(shí)用性和完備性，還填加設(shè)計(jì)了圖像的壓縮部分。這部分需要完成的工作是在上述系統(tǒng)完成后，再額外地把采集來的視頻數(shù)據(jù)通過另一路數(shù)據(jù)通道按照一定的格式壓縮后存儲(chǔ)到硬盤中。本系統(tǒng)中，這部分設(shè)計(jì)是利用Altera公司提供的IP核來完成壓縮的，同時(shí)還用VHDL語言在FPGA上設(shè)計(jì)了IDE硬盤接口，使壓縮后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤中。
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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研制發(fā)射微小衛(wèi)星，是我國利用空間技術(shù)服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、造福人類的重要途徑。現(xiàn)代微小衛(wèi)星在短短20年里能取得長足的發(fā)展，主要取決于微小衛(wèi)星自身的一系列特點(diǎn)：重量輕，體積小，成本低，性能高，安全可靠，發(fā)射方便、快捷靈活等。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于傳輸信道的多徑和各種噪聲的影響，信號(hào)在接收端會(huì)引起差錯(cuò)，通過信道編碼環(huán)節(jié)，可對(duì)這些不可避免的差錯(cuò)進(jìn)行檢測和糾正。 在微小衛(wèi)星通信鏈路中，信道編碼器的任務(wù)是差錯(cuò)控制。本文采用符合空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的鏈接碼進(jìn)行信道編碼，即內(nèi)碼為（2，1，6）的卷積碼，外碼為（255，223）的RS碼，中間進(jìn)行交織操作。其中，里德-索羅蒙碼(簡稱RS碼)是一種重要的非二進(jìn)制BCH碼，是分組碼中糾錯(cuò)能力最強(qiáng)的糾錯(cuò)碼，一次可以糾正多個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤，廣泛地用于空間通信中。 本文針對(duì)南京航空航天大學(xué)自行研制的微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求，在用SystemView和C語言仿真的基礎(chǔ)上，用硬件描述語言Verilog設(shè)計(jì)了RS（255，223）編碼器和譯碼器，使用Modelsim軟件進(jìn)行了功能仿真，并通過Xilinx公司的軟件ISE對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合、布局布線，最后生成可下載的比特流文件下載到Xilinx公司的型號(hào)為XC3S2000的FPGA芯片中，完成了電路的設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了編碼譯碼的功能，表明本文設(shè)計(jì)的信道編解碼器的正確性和實(shí)用性，滿足了微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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本文分析了當(dāng)代高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了數(shù)據(jù)采集的A/D方法及理論、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable GateArray，F(xiàn)PGA)技術(shù)的發(fā)展及原理，串口通信的原理及實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，探討了采用FPGA控制24位△∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)思路，對(duì)探測傳感器或檢波器后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換、FPGA與外部接口設(shè)計(jì)、串口數(shù)據(jù)通信做了詳細(xì)的研究，尤其是在用FPGA來完成與外部ADC的接口控制上做了深入的開發(fā)和設(shè)計(jì)，整個(gè)接口控制模塊采用VHDL語言編寫，并同時(shí)將ROM、FIFO等數(shù)字邏輯模塊一起集成到一片F(xiàn)PGA芯片當(dāng)中，并在Quartus Ⅱ6.0的開發(fā)平臺(tái)上通過了軟件仿真，時(shí)序仿真結(jié)果達(dá)到了系統(tǒng)要求。
標(biāo)簽： 高精度 地震勘探 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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回波抵消器在免提電話、無線產(chǎn)品、IP電話、ATM語音服務(wù)和電話會(huì)議等系統(tǒng)中，都有著重要的應(yīng)用。在不同應(yīng)用場合對(duì)回波抵消器的要求并不完全相同，本文主要研究應(yīng)用于電話系統(tǒng)中的電回波抵消器。電回波是由于語音信號(hào)在電話網(wǎng)中傳輸時(shí)由于阻抗不匹配而產(chǎn)生的。 傳統(tǒng)回波抵消器主要是基于通用DSP處理器實(shí)現(xiàn)的，這種回波抵消器在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求不高的場合能很好的滿足回波抵消的性能要求，但是在實(shí)時(shí)性要求較高的場合，其處理速度等性能方面已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)高速、實(shí)時(shí)的需要。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA的出現(xiàn)，克服了上訴方案的諸多不足。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，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、測試和硬件升級(jí)。 本文研究目標(biāo)是如何在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)回波抵消器，完成的主要工作有： (1)深入研究了回波抵消器各模塊算法，包括自適應(yīng)濾波算法、遠(yuǎn)端檢測算法、雙講檢測算法、NLP算法、舒適噪聲產(chǎn)生算法，并實(shí)現(xiàn)了這些算法的C程序。 (2)深入研究了回波抵消器基于FPGA的設(shè)計(jì)流程與實(shí)現(xiàn)方法，并利用硬件描述語言Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了各部分算法。 (3)在OuartusⅡ和ModelSim仿真環(huán)境下對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行模塊級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的功能仿真、時(shí)序仿真和驗(yàn)證。并在FPGA硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)。 (4)根據(jù)ITU-T G．168的標(biāo)準(zhǔn)和建議，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的主、客測試，各項(xiàng)測試結(jié)果均達(dá)到或優(yōu)于G．168的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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論述了AD574逐次逼近型12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理、應(yīng)用以及與單片機(jī)所構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),分析了系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)和具體操作,給出了AD574與AT89C51單片機(jī)的接口線路圖.
標(biāo)簽： 574 AD 數(shù)據(jù)采集 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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圖像采集和處理技術(shù)在機(jī)器視覺和圖像分析等諸多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，大部分情況下，采集卡只需將前端相機(jī)捕獲的圖像信息正確地傳回計(jì)算機(jī)即可。但是在要求較高的應(yīng)用場合需要采集卡能準(zhǔn)確控制外部光源和相機(jī)，完成圖像采集，預(yù)處理，數(shù)據(jù)傳輸。只有這樣，用戶才可以根據(jù)不同的興趣和需求對(duì)特定的某些圖像進(jìn)行采集、傳輸以及處理，以達(dá)到某種分析目的。 本文根據(jù)國家985二期項(xiàng)目“三維粒子圖像測速系統(tǒng)”的圖像采集與處理需要，設(shè)計(jì)開發(fā)了一款以FPGA為核心控制芯片的嵌入式圖像采集卡。采集卡以FPGA為邏輯和算法實(shí)現(xiàn)的核心器件，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上的圖像采集，而且實(shí)現(xiàn)了CCD相機(jī)控制和激光器同步曝光功能，打破了以往單純靠增加硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)同步控制的方法，簡化了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)并節(jié)約系統(tǒng)成本。此外，在系統(tǒng)中嵌入了圖像增強(qiáng)算法和采用PCI接口與計(jì)算機(jī)連接滿足了高速采集的要求。同時(shí)，采用市場上廣泛應(yīng)用的Camera Link作為采集卡的圖像輸入接口，提高了系統(tǒng)的通用性、傳輸速率和抗干擾能力，簡化圖像獲取設(shè)備和模擬攝像頭之間需要視頻解碼等連接。具有嵌入式處理功能，光源同步和相機(jī)控制的采集卡將使機(jī)器視覺系統(tǒng)，圖像測速等諸多領(lǐng)域的圖像采集應(yīng)用變得更為便捷。 論文首先對(duì)圖像采集卡系統(tǒng)的組成、整體方案和可行性進(jìn)行了論證。然后給出了圖像采集卡的硬件設(shè)計(jì)。在此部分結(jié)合整體設(shè)計(jì)方案，討論芯片的選型問題。根據(jù)所選芯片的本身特點(diǎn)，分模塊地對(duì)圖像采集卡的硬件設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。接下來是圖像采集卡的軟件設(shè)計(jì)部分。用VHDL和原理圖結(jié)合的方法對(duì)FPGA進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了圖像采集系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊。根據(jù)圖像采集系統(tǒng)的要求用DriverWorks軟件設(shè)計(jì)了圖像采集卡的WDM底層驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序。最后是用FPGA實(shí)現(xiàn)了帶修改參數(shù)的硬件嵌入式圖像處理算法——圖像增強(qiáng)。論文中使用QUARTUS軟件嵌入的邏輯分析儀SignalTap對(duì)FPGA設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行了硬件調(diào)試，給出了調(diào)試的時(shí)序圖和調(diào)試結(jié)果，經(jīng)測試分析該采集卡滿足“三維粒子圖像測速系統(tǒng)”的要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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