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高清晰視頻

基于ARM的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

嵌入式系統(tǒng)是為了專用目的內(nèi)建到產(chǎn)品內(nèi)部，實現(xiàn)控制、管理、通信等功能的計算機電路與軟件的集合體。隨著Internet的發(fā)展和后PC時代的到來，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。目前嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為了最熱門的技術(shù)之一，嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)在IT產(chǎn)業(yè)中占有很大的比重，同時大量的嵌入式應(yīng)用也對嵌入式設(shè)備的性能和功能提出了更高的要求。隨著國內(nèi)嵌入式應(yīng)用的發(fā)展，ARM因其高性能、低功耗、低成本而成為移動通信、便攜設(shè)備、消費與圖像應(yīng)用等嵌入式產(chǎn)品的首選。Linux是使用最廣泛的操作系統(tǒng)，它能運行在包括ARM在內(nèi)的所有主要處理器架構(gòu)上。清晰的結(jié)構(gòu)與開放的源碼使Linux成為一個非常具有活力，節(jié)奏明快的操作系統(tǒng)。近年來對嵌入式Linux的研究正進行得如火如荼，并獲得了長足的進步。基于ARM與IJnux的嵌入式技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前嵌入式領(lǐng)域研究的一個亮點，應(yīng)該被廣泛重視和應(yīng)用。本設(shè)計的目的正是建立一個完整的基于ARM9核心處理器和嵌入式IJnux操作系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)平臺，為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供一個完整的軟硬件環(huán)境。論文的背景是教研室的嵌入式圖像處理應(yīng)用項目。作者在項目中承擔(dān)嵌入式系統(tǒng)主板、LCD驅(qū)動板、BootLoader軟件、LCD及鍵盤驅(qū)動程序設(shè)計任務(wù)。因此本論文將研究如何構(gòu)建一個完整的、性能優(yōu)良的ARM嵌入式系統(tǒng)。論文首先介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本概念、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展過程，然后進行功能分析和總體設(shè)計，分析嵌入式系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵性問題，包括系統(tǒng)框架的設(shè)計、開發(fā)流程和開發(fā)原則以及對于嵌入式處理器和操作系統(tǒng)的選擇，這對基于嵌入式平臺的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計具有普遍意義。隨后我們將重點論述基于ARM的嵌入式硬件平臺的設(shè)計、Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的定制和交叉編譯、BootLoader、Linux驅(qū)動程序的開發(fā)過程。最后，總結(jié)了本文的主要研究工作，并結(jié)合當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)的先進技術(shù)對該開發(fā)平臺做了展望。論文提出的基于嵌入式平臺的應(yīng)用系統(tǒng)潛力非常巨大，有待進一步的研究和探索。

標(biāo)簽： ARM 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

上傳時間： 2013-06-18

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高吞吐量LDPC碼編碼構(gòu)造及其FPGA實現(xiàn)

低密度校驗碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴展構(gòu)造和類似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實現(xiàn)簡單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實可行的基于二次擴展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計方案。基于二次擴展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過對母矩陣先后進行亂序擴展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實現(xiàn)可變碼長、可變碼率，一般編譯碼器需同時支持多個亂序擴展和循環(huán)移位擴展的擴展因子。本文所述二次擴展構(gòu)造方法的特點在于，固定循環(huán)移位擴展的擴展因子大小不變，支持多個亂序擴展的擴展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實現(xiàn)；（偽）隨機生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對硬件實現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時簡化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級降低為4級；為了縮短編碼延時，設(shè)計時安排每一級流水線計算所需的時鐘數(shù)大致相同。這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計方案具有以下優(yōu)勢：相比RU算法，新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗證。通過在實驗板上實測表明，上述基于二次擴展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實際應(yīng)用中具有很高的價值。目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來的研究重點。

標(biāo)簽： LDPC FPGA 吞吐量編碼

上傳時間： 2013-07-26

上傳用戶：qoovoop
高動態(tài)GPS接收機CA碼的接收

GPS（全球定位系統(tǒng)）是美國建立的高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，高動態(tài)GPS接收機可應(yīng)用于衛(wèi)星、飛機、高速列車等許多場合。高動態(tài)給GPS信號帶來很大的多普勒頻移和多普勒頻移變化率，普通民用接收機無法正常工作。適用于高動態(tài)條件的接收機可以有效消除多普勒頻移及其變化率對信號接收的影響，提高導(dǎo)航定位精度。本文在深入研究GPS的系統(tǒng)組成、工作原理以及信號格式的基礎(chǔ)上，重點研究高動態(tài)條件下C/A碼和載波的捕獲與跟蹤方案。論文的主要工作如下： 1．深入研究擴頻信號的各種捕獲算法，提出了一種適用于高動態(tài)的基于FFT的C/A碼快速捕獲算法； 2．研究擴頻碼跟蹤和載波跟蹤技術(shù)，設(shè)計了載波輔助的碼跟蹤環(huán)路——數(shù)字延遲鎖定環(huán)（DLL）及一種叉積自動頻率跟蹤環(huán)（CPAFC）與科斯塔斯（Costas）環(huán)相結(jié)合的載波跟蹤方案，并在MATLAB環(huán)境下建立系統(tǒng)模型，對環(huán)路參數(shù)進行了詳細的設(shè)計； 3．初步完成了GPS接收機基帶處理模塊核心單元的FPGA設(shè)計和功能仿真。

標(biāo)簽： GPS 動態(tài) 接收機接收

上傳時間： 2013-07-10

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高清視頻編解碼系統(tǒng)控制模塊設(shè)計

在航空航天，遙感測量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂等領(lǐng)域，要求能及時保存高清晰度的視頻信號供后期分析、處理、研究和欣賞。因此，研究一套處理速度快，性能可靠，使用方便，符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計思路，提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實時編解碼分辨率達到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負責(zé)視頻輸入輸出，碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實現(xiàn)了高清視頻的輸入，實時編碼和碼流存儲輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲在硬盤中。系統(tǒng)開發(fā)的工作難點在于FPGA的程序設(shè)計與調(diào)試工作。其次，詳細介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)，使用的方法和程序設(shè)計。使用VHDL語言編程實現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲單元實現(xiàn)128K的命令存儲ROM，并對設(shè)計元件模塊化，方便今后的功能擴展。編程實現(xiàn)了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能，實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲功能。利用時序狀態(tài)機編程實現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對設(shè)計思路，調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進行分析。著重介紹設(shè)計中用到的最新芯片及其工作方式，分析設(shè)計過程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強的實用價值。最后，論文對系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進的方案，并對與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。

標(biāo)簽： 高清視頻編解碼系統(tǒng)控制模塊設(shè)計

上傳時間： 2013-07-26

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基于AD9833的高精度可編程波形發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計

基于AD9833的高精度可編程波形發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計:介紹一種基于AD9833的高精度可編程波形發(fā)生器系統(tǒng)解決方案，該系統(tǒng)具有可編程設(shè)置、波形頻率和峰峰值等功能，從而解決DDS輸出波形峰峰值不能直接

標(biāo)簽： 9833 AD 高精度可編程

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA的全數(shù)字眼科超聲診斷儀

超聲診斷技術(shù)具有安全、無痛苦、無損害、方法簡便、適應(yīng)面廣、直觀、顯像清晰、可重復(fù)檢查、對軟組織鑒別能力強、診斷準(zhǔn)確性高、靈活以及價廉等優(yōu)點，已經(jīng)成為當(dāng)代醫(yī)學(xué)圖像診斷中的首選技術(shù)。眼科超聲診斷儀是超聲診斷中的一種專科設(shè)備，它可以用來診斷視網(wǎng)膜脫落、眼內(nèi)和眼眶腫瘤、玻璃體混濁、出血、眼底病變及眼內(nèi)異物等疾病。近年來，隨著數(shù)字信號處理、硬件軟件設(shè)計能力以及材料學(xué)等方面的快速發(fā)展，眼科超聲診斷儀在多方面都有了長足的進步。這其中數(shù)字化眼科超聲診斷儀是發(fā)展的重點。本文從超聲診斷儀原理及設(shè)計入手，著重描述了該系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)，同時對超聲信號進行數(shù)字化處理的各個子模塊進行了介紹，并結(jié)合各種數(shù)字信號處理方法的特點，對現(xiàn)成可編程門陣列的結(jié)構(gòu)特點、編程原理及設(shè)計流程作了簡單介紹。在此基礎(chǔ)上，著重討論了FIR濾波器的設(shè)計并得以在FPGA實現(xiàn)，應(yīng)用于信號處理各子模塊中。最后通過構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ万炞C了系統(tǒng)各階段信號處理的有效性。對正常人體眼球田眼眶進行檢測，獲得了很好的回波信號。本設(shè)計對眼科高頻超聲回波信號具有良好的實時處理能力，達到了設(shè)計要求，具有良好的應(yīng)用前景。

標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字超聲診斷儀

上傳時間： 2013-06-05

上傳用戶：1583060504
基于FPGA的高分辨率圖像采集卡

隨著計算機科學(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算機視頻應(yīng)用的前端設(shè)備,承擔(dān)著模擬視頻信號向數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換的任務(wù),在多媒體時代占據(jù)著重要的位置.設(shè)計一種功能靈活,使用方便,便于嵌入到系統(tǒng)中的視頻信號采集電路具有重要的實用意義. 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)計的目標(biāo): 完成基于PCI總線的高分辨率圖像采集卡設(shè)計.然后簡單介紹了本次設(shè)計用到的基本理論: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)字信號處理器為核心,控制外圍的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和外圍存儲器.本文對比了當(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,并根據(jù)系統(tǒng)實際需要,選用FPGA作為數(shù)字信號處理器.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)計方案. 圖像采集卡的硬件設(shè)計分為A/D前端模擬通道設(shè)計和FPGA數(shù)字信號傳輸及外圍電路設(shè)計.本文重點介紹了A/D芯片外圍電路連接和使用方法,對PCI總線和它的控制電路也做了詳細闡述.對圖像采集卡的PCB布局布線也有詳細說明. 圖像采集卡FPGA內(nèi)部程序構(gòu)成也是本文的一個重點.本次的程序設(shè)計主要分為數(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.重點在于對的SDRAM的連續(xù)讀寫控制和各個模塊間的協(xié)調(diào)工作.說明了.A/D采集數(shù)據(jù)從接收到存儲詳細過程,以及對SDRAM讀寫狀態(tài)機和PCI總線的操控. 最后介紹了硬件調(diào)試和FPGA程序驗證結(jié)果.詳細說明了以Modelsim為平臺的前端功能仿真和后端時序仿真,以及以SignalTapⅡ為平臺,程序下載到FPGA中進行的實時驗證.結(jié)果表明整個圖像采集系統(tǒng)基本達到了系統(tǒng)設(shè)計中所給出的性能指標(biāo),證明了整個系統(tǒng)設(shè)計的正確性和合理性.

標(biāo)簽： FPGA 高分辨率圖像采集卡

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：amandacool
一種高分辨率的單相交流調(diào)壓電源設(shè)計

摘要院提出了一種采用IPM大功率模塊實現(xiàn)的高分辨率調(diào)壓電源的設(shè)計方法。該方法采用粗堯細調(diào)節(jié)的方式實現(xiàn)了高分辨率的電壓調(diào)節(jié)。重點介紹了逆變方式下粗細調(diào)節(jié)部分相位一致問題，驗結(jié)果表明這種方法切實可行。

標(biāo)簽： 高分辨率單相交流調(diào)壓電源設(shè)計

上傳時間： 2013-07-01

上傳用戶：linlin
高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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)換器來實現(xiàn)高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)思路，對探測傳感器或檢波器后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號A/D轉(zhuǎn)換、FPGA與外部接口設(shè)計、串口數(shù)據(jù)通信做了詳細的研究，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，整個接口控制模塊采用VHDL語言編寫，并同時將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)平臺上通過了軟件仿真，時序仿真結(jié)果達到了系統(tǒng)要求。

標(biāo)簽： 高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-21

上傳用戶：yuele0123
基于FPGA的數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)

隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻在信息社會中發(fā)揮著越來越重要的作用，視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、工業(yè)監(jiān)控、廣播電視、銀行、商場等多個領(lǐng)域。同時，F(xiàn)PGA單片規(guī)模的不斷擴大，在FPGA芯片內(nèi)部實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實，因此采用FPGA實現(xiàn)視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。本文將視頻壓縮技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了一種基于無損壓縮算法的多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)利用時分復(fù)用和無損壓縮技術(shù)，采用串行數(shù)字視頻傳輸?shù)姆绞剑稍谝桓饫w中同時傳輸8路以上視頻信號。系統(tǒng)在總體設(shè)計時，確定了基于FPGA的設(shè)計方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，在FPGA里實現(xiàn)系統(tǒng)的時分復(fù)用/解復(fù)用、視頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和線路碼編解碼，利用光收發(fā)一體模塊實現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。視頻壓縮采用LZW無損壓縮算法，用Verilog語言設(shè)計了壓縮模塊和解壓縮模塊，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數(shù)據(jù)，光纖線路碼采用CIMT碼，設(shè)計了編解碼模塊，解碼過程中，利用數(shù)字鎖相環(huán)來實現(xiàn)發(fā)射與接收的幀同步，在ISE8.2和Modelsim仿真環(huán)境下對FPGA模塊進行了功能仿真和時序仿真，并在Spartan-3E開發(fā)板和視頻擴展板上完成了系統(tǒng)的硬件調(diào)試與驗證工作，實驗證明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，圖像清晰，實時傳輸效果好，可用于交通、安防、工業(yè)監(jiān)控等多個領(lǐng)域。本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實現(xiàn)，利用FPGA的并行處理優(yōu)勢，大大提高了系統(tǒng)的處理速度，使系統(tǒng)具有集成度高、靈活性強、調(diào)試方便、抗干擾能力強、易于升級等特點。

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：gzming