人體血液成份的無創(chuàng)檢測是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尚未攻克的前沿課題之一，動態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測方法難以逾越的障礙——個體差異和測量條件對檢測結(jié)果的影響。實(shí)現(xiàn)動態(tài)光譜檢測，其關(guān)鍵在于采集多波長的光電容積脈搏波信號，并對其進(jìn)行處理。針對動態(tài)光譜檢測中信號微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，提高檢測精度，采集出滿足動態(tài)光譜信號提取要求的光電脈搏波；并對動態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。 課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實(shí)現(xiàn)對多波長的光電容積脈搏波的檢測。結(jié)合面陣CCD的二維圖像特點(diǎn)，采用信號累加法去除噪聲，提高信號的信噪比。 創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號累加方法——將處于同一行的視頻信號在采樣過程中直接累加，然后再進(jìn)行傳輸和存儲。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號的信噪比，同時減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對存儲器容量的要求，改善了動態(tài)光譜信號檢測系統(tǒng)的性能。 針對面陣CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)視頻信號解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號和準(zhǔn)確的視頻同步信號，用于后續(xù)的視頻信號采集與處理。 根據(jù)動態(tài)光譜信號檢測和視頻信號采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻信號的精確定位，通過光譜信號的高速同行累加，實(shí)現(xiàn)了光電脈搏波信號的高精度檢測。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過對其應(yīng)用程序的開發(fā)，可靠的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開發(fā)成本。 為實(shí)現(xiàn)動態(tài)光譜信號的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實(shí)現(xiàn)方案，對各關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，為動態(tài)光譜信號的進(jìn)一步處理打下良好的基礎(chǔ)。 最后，通過實(shí)驗(yàn)證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號預(yù)處理的可行性，得到了符合動態(tài)光譜信號提取要求的脈搏波信號。
標(biāo)簽： 動態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理
上傳時間： 2013-04-24
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正交頻分復(fù)用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)作為一種可以有效對抗信號波形間干擾的高速傳輸技術(shù)，引起了廣泛關(guān)注。它利用許多并行的、傳輸?shù)退俾蕯?shù)據(jù)的子載波來實(shí)現(xiàn)高速率的通信。它的特點(diǎn)是各子載波相互正交，所以擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，不但減小了子載波問的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。由于OFDM的高頻譜利用率、易于硬件實(shí)現(xiàn)、對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾的能力突出等優(yōu)點(diǎn)，它成為第四代移動通信的首選技術(shù)，是當(dāng)前移動通信技術(shù)研究的熱點(diǎn)問題。 本文概括的介紹了OFDM系統(tǒng)的基本概念、基本工作原理和關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)討論了如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)OFDM低中頻收發(fā)信機(jī)。基于這些理論知識，確定了OFDM低中頻收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，并選擇ALTERA公司的Cyclone
標(biāo)簽： FPGA OFDM 全數(shù)字 收發(fā)信機(jī)
上傳時間： 2013-06-29
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當(dāng)前正處于第三代移動通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期，各種與3G相關(guān)的無線網(wǎng)絡(luò)終端的需求量與日俱增。為3G無線網(wǎng)絡(luò)終端選擇一個高性能的處理器，并且提供一套完整的系統(tǒng)解決方案，滿足3G時代人們對數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求，無疑是一個有意義且亟待解決的重要問題。 OMAP(Open Multimedia Applications Platform)是美國德州公司(TI)推出的專門為支持第三代(3G)無線終端應(yīng)用而設(shè)計(jì)的應(yīng)用處理器體系結(jié)構(gòu)。OMAP處理器平臺堪稱無線技術(shù)發(fā)展的里程碑，它提供了語音、數(shù)據(jù)和多媒體所需的帶寬和功能，可以極低的功耗為高端3G無線設(shè)備提供極佳的性能。 本文的研究內(nèi)容是開發(fā)基于OMAP5910處理器的具有多個擴(kuò)展接口的嵌入式開發(fā)平臺，以及攝像頭顯示驅(qū)動程序，以便能為3G相關(guān)的無線網(wǎng)絡(luò)終端提供一個系統(tǒng)級的解決方案，本文首先介紹了OMAP技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，并對OMAP5910處理器的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡單說明，在此基礎(chǔ)上提出了基于OMAP5910嵌入式平臺的FPGA設(shè)計(jì)，包括用FPGA擴(kuò)展的接口：觸摸屏接口，硬盤接口，以太網(wǎng)接口；控制的接口：USB口，串口；以及實(shí)現(xiàn)的功能：與OMAP5910處理器的通信功能，中斷控制功能，選擇啟動順序功能，復(fù)位延時功能。然后介紹了基于OMAP5910的攝像顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括攝像頭接口和攝像頭模塊，EMIFS和EMIFF接口以及LCD接口。最后描述了嵌入式Linux操作系統(tǒng)下攝像頭驅(qū)動程序的完整實(shí)現(xiàn)過程。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)展 接口設(shè)計(jì) 攝像頭
上傳時間： 2013-05-24
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紋理映射在計(jì)算機(jī)圖形計(jì)算中屬于光柵化階段，處理的是像素，主要的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)的吞吐量大，對實(shí)時系統(tǒng)來說轉(zhuǎn)換的速度是一個關(guān)鍵的因素，人們尋求各種加速算法來提高運(yùn)算速度。傳統(tǒng)的方法是用更快的處理器，并行算法或?qū)Ｓ糜布ｋS著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，尤其是可編程邏輯門陣列(FPGAs)的發(fā)展，提供了一種新的加速方法。FPGAs在密度和性能上都有突破性的發(fā)展，當(dāng)前的FPGA芯片已經(jīng)能夠運(yùn)算各種圖形算法，而在速度上與專用的圖形卡硬件相同。因此，F(xiàn)PGA芯片非常適合這項(xiàng)工作。 本文主要工作包括以下幾個方面： 1、本文提出了一種MIPmapping紋理映射優(yōu)化方法，改進(jìn)了MIPmapping映射細(xì)化層次算法及紋理圖像的存儲方式，減少紋理尋址的計(jì)算量，提高紋理存儲的相關(guān)性。詳細(xì)內(nèi)容請閱讀第三章。 2、提出了一種MIPmapping紋理映射優(yōu)化方法的硬件實(shí)現(xiàn)方案，該方案針對移動設(shè)備對功耗和面積的要求，以及分辨率不高的特點(diǎn)，在參數(shù)空間到紋理地址的計(jì)算中用定點(diǎn)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)內(nèi)容請閱讀第四章。 3、實(shí)現(xiàn)了紋理映射流水線單元紋理地址產(chǎn)生電路，及紋理濾波電路的FPGA設(shè)計(jì)，并給出設(shè)計(jì)的綜合和仿真結(jié)果。詳細(xì)內(nèi)容請閱讀第五章4、實(shí)現(xiàn)了符合IEEE 754單精度標(biāo)準(zhǔn)的乘法、乘累加及除法運(yùn)算器電路。乘法器采用改進(jìn)型Booth編碼電路以減少部分積數(shù)量，用Wallace對部分積進(jìn)行壓縮；乘累加器采用multiply-add fused算法，對關(guān)鍵路徑進(jìn)行了優(yōu)化；除法器為基于改進(jìn)型泰勒級數(shù)展開的查找表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，查找表尺寸只有208字節(jié)，電路為固定時延，在電路尺寸、延時及復(fù)雜度方面進(jìn)行了較好的平衡。
上傳時間： 2013-04-24
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計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中真實(shí)感成像包括兩部分內(nèi)容：物體的精確圖形表示；場景中光照效果的適當(dāng)?shù)拿枋?。光照效果包括光的反射、透明性、表面紋理和陰影。對物體進(jìn)行投影，然后再可見面上產(chǎn)生自然光照效果，可以實(shí)現(xiàn)場景的真實(shí)感顯示。光照明模型主要用于物體表面某點(diǎn)處的光強(qiáng)度計(jì)算。面繪制算法是通過光照模型中的光強(qiáng)度計(jì)算，以確定場景中物體表面的所有投影像素點(diǎn)的光強(qiáng)度。Phong明暗處理算法是生成真實(shí)感3D圖像最佳算法之一。但是由于其大量的像素級運(yùn)算和硬件難度而在實(shí)現(xiàn)實(shí)時真實(shí)感圖形繪制中被Gotuaud明暗處理算法所取代。VLSI技術(shù)的發(fā)展以及對于高真實(shí)感實(shí)時圖形的需求使得Phong明暗處理算法的實(shí)現(xiàn)成為可能。利用泰勒級數(shù)近似的Fast Phong明暗處理算法適合硬件實(shí)現(xiàn)。此算法需要存儲大量數(shù)據(jù)的ROM。這增加了實(shí)現(xiàn)的難度。 本文完成了以下工作： 1、本文簡述了實(shí)時真實(shí)感圖形繪制管線，詳細(xì)敘述了所用到的光照明模型和明暗處理方法，并對幾種明暗處理方法的效果作了比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Fast Phong明暗處理算法適用于實(shí)時真實(shí)感圖形繪制。 2、在熟悉Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)及其開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合Xilinx公司提供的FPGA開發(fā)工具ISE 7.1i，仿真工具為ISE simulator，綜合工具為XST；完成了Fast Phong明暗處理模塊的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。綜合得到的電路的最高頻率為54.058MHz。本文的Fast Phong明暗處理硬件模塊適用于實(shí)時真實(shí)感圖形繪制。 3、本文通過誤差分析，提出了優(yōu)化的查找表結(jié)構(gòu)。通過在FPGA上對本文所提結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，本方案在提高速度、精度的同時將ROM的數(shù)據(jù)量從64K*8bit減少至13K*8bit。
上傳時間： 2013-06-21
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視頻圖像處理的應(yīng)用越來越廣泛，各種處理算法也日趨成熟，相關(guān)的硬件技術(shù)不斷地推陳出新。視頻圖像處理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)一般來說有三種方式：數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)、專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關(guān)電路組成。最近幾年，隨著電子設(shè)計(jì)自動化(Electronic Design Automation)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得基于FPGA的可編程片上系統(tǒng)(System On a Programmable Chip)逐漸成為嵌入式系統(tǒng)。應(yīng)用的一種趨勢。特別地，在視頻圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)量大，要求處理速度快，靈活性高，F(xiàn)PGA有其獨(dú)特的優(yōu)勢。鑒于此，本文對基于FPGA和SOPC技術(shù)的視頻圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 本文介紹了Xilinx公司FPGA的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，以及可編程片上系統(tǒng)的開發(fā)工具和片內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。根據(jù)視頻信號的相關(guān)知識，編寫了視頻圖像處理IP核，構(gòu)建了視頻圖像處理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)以FPGA為核心器件，內(nèi)嵌PowerPC405處理器模塊，通過ⅡC總線完成視頻解碼芯片的初始化，總體上實(shí)現(xiàn)了對視頻圖像信號的采集、處理、存儲和顯示。 本文最后對系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)能正確和可靠地工作。整個系統(tǒng)的邏輯資源消耗占FPGA的百分之十幾，剩余的資源可以做許多硬件算法或其它方面的應(yīng)用。
標(biāo)簽： 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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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(jì)要求，設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)，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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)要求、人機(jī)界面友好。
標(biāo)簽： 高精度 儀的設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-07-25
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隨著第三代移動通信系統(tǒng)(3G)向商業(yè)化的邁進(jìn)，以及超三代(Beyond 3G) 或被稱之為第四代(4G)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，對更高速率、更大容量和更好服務(wù)質(zhì)量的通信系統(tǒng)的需求正在不斷增長。另一方面，可利用的無線頻譜資源是有限...
上傳時間： 2013-04-24
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隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)成為眾多應(yīng)用系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。它的發(fā)展主要依賴于兩個性質(zhì)不同、自成體系但又緊密相關(guān)的研究領(lǐng)域：圖像處理算法及其相應(yīng)的電路實(shí)現(xiàn)。圖像處理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)—般有三種方式：專用的圖像處理器件集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Process)和現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關(guān)電路組成。它們可以實(shí)時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中，低層的圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)量很大，要求處理速度快，但運(yùn)算結(jié)果相對比較簡單。相對于其他兩種方式，基于FPGA的圖像處理方式的系統(tǒng)更適合于圖像的預(yù)處理。本文設(shè)計(jì)了—種基于FPGA的小波域圖像去噪系統(tǒng)。首先，闡述了基于小波變換的圖像去噪算法原理，重點(diǎn)討論了小波鄰域閾值(NeighShrink)去噪算法，并給出了該算法相應(yīng)的Matlab 仿真；然后，為了改進(jìn)鄰域閾值去噪算法中對每個分解子帶都采用相同鄰域和閾值的缺點(diǎn)，本文提出了基于最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)分類的鄰域閾值去噪算法和以斯坦無偏估計(jì) (SURE)為準(zhǔn)則同時結(jié)合小波系數(shù)尺度間關(guān)系的鄰域閾值去噪算法。經(jīng)Matlab實(shí)驗(yàn)表明，相比于其他幾種經(jīng)典算法，本文提出的兩種改進(jìn)算法在濾除噪聲的同時能更好地保護(hù)圖像細(xì)節(jié)，并在較高噪聲情況下能獲得更高的峰值信噪比。在此基礎(chǔ)上本文將提出的改進(jìn)小波鄰域閾值去噪算法進(jìn)行了相應(yīng)的簡化，以滿足低噪聲處理要求且易于在FPGA上實(shí)現(xiàn)；最后，給出了基于 FPGA的小波鄰域閾值去噪系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和FPGA內(nèi)部各功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)方案，包括二維離散小波變換模塊、二維離散小波逆變換模塊、SDRAM存儲器控制模塊、去噪計(jì)算模塊和系統(tǒng)核心控制模塊，并對各個系統(tǒng)模塊和整體進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的基于FPGA 的小波鄰域閾值去噪系統(tǒng)能滿足實(shí)際的圖像處理要求，具有一定的理論和實(shí)際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：圖像處理系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，圖像去噪算法，小波變換
上傳時間： 2013-05-16
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時間間隔測量在導(dǎo)航定位、航空航天、通訊、電子儀器、天文、計(jì)量、電子技術(shù)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著這些領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，對時間間隔測量的精度提出了更高的要求?！ ?本文基于脈沖計(jì)數(shù)法的基礎(chǔ)上提出了等效脈沖計(jì)數(shù)...
上傳時間： 2013-05-26
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