隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無法滿足實(shí)時性的需求；同時FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內(nèi)外的一個熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計算單元，存儲器模塊和通信適配模塊五個部分。其中的計算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計算模塊實(shí)現(xiàn)了一個可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺。 整個設(shè)計都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
上傳時間： 2013-05-30
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時性要求較高場合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn)，從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點(diǎn)，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時提高算法的綜合性能，本文還對現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計算、選擇、交叉、變異、群體存儲和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語言編寫源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時序仿真和下載等一系列步驟，實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進(jìn)行了討論，并對本課題未來的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-07-22
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隨著交通工具的迅猛發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(Intelligent TransportationSystems，簡稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關(guān)注。而在ITS中，車牌識別(LicensePlate Recognition，簡稱LPR)是其核心技術(shù)。車牌識別系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和車牌識別算法兩個部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機(jī)性能、氣候條件等因素的影響，牌照中的字符可能出現(xiàn)不清楚、扭曲、缺損或污跡干擾，這都給識別造成一定難度。因此，在復(fù)雜背景中快速準(zhǔn)確地進(jìn)行車牌定位成為車牌識別系統(tǒng)的難點(diǎn)。 本文研究和設(shè)計了一種集圖象采集，圖象識別，圖象傳輸?shù)扔谝惑w的實(shí)時嵌入式系統(tǒng)。該平臺包括硬件系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用程序開發(fā)兩個方面，充分利用TI公司的C6000系列DSP強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力、以及FPGA的靈活時序邏輯控制技術(shù)，從硬件方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速運(yùn)行。 本文的主要工作有兩部分組成，具體如下： (1) 在硬件設(shè)計方面：實(shí)現(xiàn)由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識別系統(tǒng)；設(shè)計并完成系統(tǒng)的原理圖和印制板圖；完成電路板調(diào)試，以及完成FPGA．在高速圖像采集中的veriIog應(yīng)用程序開發(fā)。 (2) 在軟件開發(fā)方面：完成Philips公司的SAA7113H的配置代碼開發(fā)，以及DSP底層的部分驅(qū)動程序開發(fā)。 該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)25幀每秒的數(shù)字視頻流圖像數(shù)據(jù)的輸出，并由FPGA負(fù)責(zé)完成一幅720×572數(shù)據(jù)量的圖像采集。DSP負(fù)責(zé)系統(tǒng)的嵌入式操作，包括系統(tǒng)的控制和車牌識別算法的實(shí)現(xiàn)。 目前，嵌入式車牌識別系統(tǒng)硬件平臺已經(jīng)搭建成功，系統(tǒng)軟件代碼程序也已經(jīng)開發(fā)完成。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集、嵌入式操作與車牌識別算法、UART數(shù)據(jù)通信等功能，具有速度快、穩(wěn)定性高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，為車牌識別算法提供一個較好的驗(yàn)證平臺。
標(biāo)簽： 車牌識別系統(tǒng) 硬件設(shè)計
上傳時間： 2013-07-30
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區(qū)截裝置測速法是現(xiàn)代靶場中彈丸測速的普遍方法，測時儀作為區(qū)截裝置測速系統(tǒng)的主要組成部分，其性能直接影響彈丸測速的可靠性和精度。本文根據(jù)測時儀的發(fā)展現(xiàn)狀，按照設(shè)計要求，設(shè)計了一種基于單片機(jī)和FPGA的高精度智能測時儀，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、操作方便、測時精度可達(dá)25ns。 本文詳細(xì)給出了系統(tǒng)的設(shè)計方案。該方案提出了一種在后端用單片機(jī)處理干擾信號的新方法，簡化了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，提高了測時精度；提出了一種基于系統(tǒng)基準(zhǔn)時間的測時方案，相對于傳統(tǒng)的測時方法，該方案為分析試驗(yàn)過程提供了有效數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)工作的可靠性；給出了一種輸入信息處理的有效方法，保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。 本文設(shè)計了系統(tǒng)FPGA邏輯電路，包括輸入信號的整形濾波、輸入信號的捕捉、時基模塊、異步時鐘域間數(shù)據(jù)傳遞、與單片機(jī)通信、單片機(jī)I/O總線擴(kuò)展等；實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)單片機(jī)程序，包括單片機(jī)和。FPGA的數(shù)據(jù)交換、干擾信號排除和彈丸測速測頻算法的實(shí)現(xiàn)、LCD液晶菜單的設(shè)計和打印機(jī)的控制、FLASH的讀寫、上電后對FPGA的配置、與上位機(jī)的通信等；分析了系統(tǒng)的誤差因素，給出了系統(tǒng)的誤差和相對誤差的計算公式；通過實(shí)驗(yàn)室模擬測試以及靶場現(xiàn)場測試，結(jié)果表明系統(tǒng)工作可靠、精度滿足設(shè)計要求、人機(jī)界面友好。
上傳時間： 2013-07-25
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時，會隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計算延時，這種計算的延時限制了遺傳算法在很多實(shí)時性要求較高場合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時會導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，該硬件平臺表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時，速度可以提高2個數(shù)量級。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計，F(xiàn)PGA，TSP
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-15
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本文：采用了FPGA方法來模擬高動態(tài)(Global Position System GPS)信號源中的C／A碼產(chǎn)生器。C／A碼在GPS中實(shí)現(xiàn)分址、衛(wèi)星信號粗捕和精碼(P碼)引導(dǎo)捕獲起著重要的作用，通過硬件描述語言VERILOG在ISE中實(shí)現(xiàn)電路生成，采用MODELSIM、SYNPLIFY工具分別進(jìn)行仿真和綜合。
上傳時間： 2013-08-31
上傳用戶：pwcsoft
針對于工業(yè)PLC模擬信號的采集和輸出，本文提出了一種基于ADuC7061的高精度模擬前端設(shè)計方案。該系統(tǒng)支持雙通道的PLC模擬信號輸入并提供一路PLC標(biāo)準(zhǔn)電流輸出。該系統(tǒng)在-10~70 范圍內(nèi)達(dá)到0.2%的電壓測量精度和0.2%的電流輸出精度。硬件部分以ADuC7061作為測量和控制核心，配合外圍模擬調(diào)理電路完成模擬信號的調(diào)理、檢測和輸出，并通過隔離的SPI進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。軟件部分包括模擬信號采集轉(zhuǎn)換和通信，可以根據(jù)溫度變化自動校準(zhǔn)。本設(shè)計具有精度高，軟件靈活，接口通用的特點(diǎn)，可以作為PLC模擬前端，廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。
上傳時間： 2014-12-23
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提出一種基于USB的彩色CCD高清圖像采集系統(tǒng)設(shè)計方案。圖像數(shù)據(jù)的來源采用的是SONY公司的 ICX205AK芯片，結(jié)合USB2.0接口，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD設(shè)計了一個高速的彩色CCD圖像采集系統(tǒng)。文中詳細(xì)闡述了系統(tǒng)內(nèi)不同模塊的硬件電路設(shè)計思路和軟件運(yùn)行流程。整個系統(tǒng)由電源系統(tǒng)、CCD傳感器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、CPLD控制器、USB2.0高速接口、上位機(jī)控制程序等各個部分組成。本系統(tǒng)的硬件電路可以協(xié)調(diào)正常工作完成分辨率為140萬的高清圖像采集，最高采集幀率達(dá)7.5 frame/s。
標(biāo)簽： USB CCD 彩色 圖像采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-10-24
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用單片機(jī)制作的高精度數(shù)顯計數(shù)器 單片機(jī)C51計數(shù)器 要求：編寫一個計數(shù)器程序，將T0作為計數(shù)器來使用，對外部信號計數(shù)，將所計數(shù)字顯示在數(shù)碼管上。 該部分的硬件電路如圖所示，U1的P0口和P2口的部份引腳構(gòu)成了6位LED數(shù)碼管驅(qū)動電路，數(shù)碼管采用共陽型，使用PNP型三極管作為片選端的驅(qū)動，所有三極管的發(fā)射極連在一起，接到正電源端，它們的基極則分別連到P2.0…P2.5，當(dāng)P2.0…P2.5中某引腳輸是低電平時，三極管導(dǎo)通，給相應(yīng)的數(shù)碼管供電，該位數(shù)碼管點(diǎn)亮哪些筆段，則取決于筆段引腳是高或低電平。圖中看出，所有6位數(shù)碼管的筆段連在一起，通過限流電阻后接到P0口，因此，哪些筆段亮就取決于P0口的8根線的狀態(tài)。 里面包含了：單片機(jī)C51計數(shù)器、計算器流程圖、工作原理，
標(biāo)簽： 用單片機(jī) 數(shù)顯 高精度 計數(shù)器
上傳時間： 2013-11-16
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在通信系統(tǒng)中從多檢錯手段中，CRC是非常著名的一種。CRC-全稱循環(huán)冗余校驗(yàn)是對數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)的一種高效的差錯控制方法。在單片機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計過程中，當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)或是采用無線傳輸時，為了保證高效而無錯地傳輸數(shù)據(jù)，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯，從性能和成本上考慮，采用CRC校驗(yàn)算法遠(yuǎn)優(yōu)于奇遇校驗(yàn)和算術(shù)和校驗(yàn)等方法。CRC的計算有兩種方法，一種是采用專門的硬件，另一種就是軟件方法。對于小型低成本的51單片機(jī)系統(tǒng)而言，常常需要在沒有相關(guān)硬件的支持下實(shí)現(xiàn)CRC校驗(yàn)，也即通過軟件來完成CRC計算（CRC算法）。 這里給出了3種算法，從性能和成本上考慮，它們的適用范圍也稍有不同：第一種適用于單片機(jī)程序存儲空間較小但CRC計算速度要求不高的情況；第二種適用于程序存儲空間較大且CRC計算速度要求較高的情況；最后一種適用于程序存儲空間不太大，且CRC計算速度要求適中的情況。
標(biāo)簽： CRC 單片機(jī) 通信系統(tǒng) 算法
上傳時間： 2014-12-26
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