這是支持MF RC500 MIFARE 讀寫集成電路IC的有關(guān)射頻設(shè)計(jì)的應(yīng)用筆記。意在提供對MIFARE 射頻接口（ISO 14443A）所需的理解來設(shè)計(jì)具體天線應(yīng)用和匹配電路，為了使無接觸MIFAR
上傳時間： 2013-04-24
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ISO IEC 21481 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)文檔，NFC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范學(xué)習(xí)必備。
上傳時間： 2013-07-16
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IEC JTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn).與JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能夠提供更好的數(shù)據(jù)壓縮比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多種特性使得它具有廣泛的應(yīng)用前景.但是,JPEG2000是一個復(fù)雜編碼系統(tǒng),目前為止的軟件實(shí)現(xiàn)方案的執(zhí)行時間和所需的存儲量較大,若想將JPEG2000應(yīng)用于實(shí)際中,有著較大的困難,而用硬件電路實(shí)現(xiàn)JPEG2000或者其中的某些模塊,必然能夠減少JPEG200的執(zhí)行時間,因而具有重要的意義.本文首先簡單介紹了JPEG2000這一新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),然后對算術(shù)編碼的原理及實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究,并重點(diǎn)探討了JPEG2000中算術(shù)編碼的硬件實(shí)現(xiàn)問題,給出了一種硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)方案.最后使用硬件描述語言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器傳輸級(Register Transfer Level,RTL描述了該硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)方案,并以Altera 20K200E FPGA為基礎(chǔ),在Active-HDL環(huán)境中進(jìn)行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成開發(fā)環(huán)境下完成了綜合以及后仿真,綜合得到的最高工作時鐘頻率達(dá)45.81MHz.在相同的輸入條件下,輸出結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的硬件算術(shù)編碼器與實(shí)現(xiàn)JPEG2000的軟件:Jasper[2]中的算術(shù)編碼模塊相比,處理時間縮短了30﹪左右.因而本文的研究對于JPEG2000應(yīng)用于數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等實(shí)際應(yīng)用有著重要的意義.
標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 算術(shù)編碼
上傳時間： 2013-05-16
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內(nèi)存開銷，因而通過對JPEG2000算法進(jìn)行優(yōu)化并采用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部內(nèi)容，對加快編碼速度從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計(jì)，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)。在研究算術(shù)編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機(jī)和二級流水線技術(shù)，并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過對算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對算術(shù)編碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過了功能仿真與綜合。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型，并驗(yàn)證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對算法優(yōu)化時采用黃金分割點(diǎn)算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實(shí)驗(yàn)證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計(jì)算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實(shí)現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進(jìn)行編碼，通過對該算法的仿真驗(yàn)證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。
標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 標(biāo)準(zhǔn)
上傳時間： 2013-07-13
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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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按照公安部規(guī)定，我國從 2004 年開始換發(fā)第二代居民身份證，預(yù)計(jì)到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發(fā)工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區(qū)別在于：它的內(nèi)部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片，該芯片內(nèi)存儲有姓名、性別等9項(xiàng)信息。本課題設(shè)計(jì)出一款基于 ARM 和 GPRS 技術(shù)的第二代身份證無線手持閱讀器，該閱讀器能讀出第二代身份證內(nèi) IC 卡信息，并可通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)將信息進(jìn)行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設(shè)計(jì)為主線，論述的主要內(nèi)容如下： 1．介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發(fā)，必然帶來各行業(yè)對閱讀器的大量需求，而現(xiàn)有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2．介紹了相關(guān)概念及技術(shù)，包括：無線射頻識別技術(shù)、ISO/IEC14443 協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)、ARM、GPRS技術(shù)等。 3．詳細(xì)介紹了該閱讀器的硬件設(shè)計(jì)方法，并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設(shè)計(jì)方法，同時也簡單介紹了硬件的焊接和調(diào)試過程。 4．詳細(xì)介紹了該閱讀器的軟件設(shè)計(jì)方法，包括：讀卡模塊驅(qū)動程序、GPRS 模塊驅(qū)動程序、人機(jī)對話模塊驅(qū)動程序、I/O 口驅(qū)動程序的流程圖和部分代碼。 5．為使該閱讀器安全可靠地運(yùn)行，對閱讀器進(jìn)行了各種功能測試，包括：讀卡功能、GPRS 數(shù)據(jù)傳輸功能、人機(jī)接口功能。 通過功能測試，該閱讀器能準(zhǔn)確讀取第二代身份證內(nèi)信息并通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)成功將信息發(fā)送出去。該閱讀器與市面上現(xiàn)有的閱讀器相比，具有可脫機(jī)操作、無線傳輸、小巧靈便的優(yōu)點(diǎn)。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中，因此本閱讀器具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-06-10
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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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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實(shí)現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實(shí)時編碼器為目標(biāo)，作者負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評估，算法特點(diǎn)的分析，同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴(kuò)展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復(fù)雜耗時的模塊一運(yùn)動估計(jì)模塊，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實(shí)時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動補(bǔ)償混合編碼方案，其中一個主要的不同在于幀間預(yù)測采用了可變塊尺寸的運(yùn)動估計(jì)，同時運(yùn)動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測，可以改善運(yùn)動補(bǔ)償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時也大大增加了編碼器的復(fù)雜度，因此需要設(shè)計(jì)專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運(yùn)動估計(jì)基于FPGA的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計(jì)中，將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合，提供高性能的并行計(jì)算能力，同時，采用合理的存儲器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運(yùn)算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個設(shè)計(jì)的RTL級的仿真驗(yàn)證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進(jìn)行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達(dá)到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實(shí)時性要求。
標(biāo)簽： DSPFPGA H264 264 AVC
上傳時間： 2013-07-24
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目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進(jìn)行傳輸。本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 新發(fā)展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高了編碼效率，但其運(yùn)算復(fù)雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑，給出了主要模塊的優(yōu)化算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動補(bǔ)償混合編碼方案，主要不同有：增強(qiáng)的運(yùn)動預(yù)測能力，準(zhǔn)確匹配的較小塊變換，自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器，增強(qiáng)的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實(shí)際中恰當(dāng)?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當(dāng)?shù)木幋a效率。故實(shí)際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運(yùn)算復(fù)雜性和編碼效率之間進(jìn)行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度，也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實(shí)現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實(shí)現(xiàn)方法。本文基于上述思路進(jìn)行優(yōu)化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時，很好的達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu)，又極大的降低了硬件資源的實(shí)現(xiàn)方法。針對碼率控制的實(shí)現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的算法，在保證實(shí)時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進(jìn)行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實(shí)時編碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實(shí)時編碼，并將其和當(dāng)前業(yè)界先進(jìn)水平進(jìn)行了對比，表明本文所實(shí)現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到當(dāng)前業(yè)界的先進(jìn)水平。
上傳時間： 2013-07-23
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JPEG是聯(lián)合圖像專家組(Joint Picture Expert Group)的英文縮寫，是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和CCITT聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。JPEG的基于DCT變換有損壓縮具有高壓縮比特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)量極大的多媒體以及帶寬資源寶貴的網(wǎng)絡(luò)程序中。 動態(tài)圖像的JPEG編解碼處理要求圖像恢復(fù)質(zhì)量高、實(shí)時性強(qiáng)，本課題就是針對這兩個方面的要求展開的研究。該系統(tǒng)由圖像編碼服務(wù)器端和圖像解碼客戶端組成。其中，服務(wù)器端實(shí)時采集攝像頭傳送的動態(tài)圖像，進(jìn)行JPEG編碼，通過網(wǎng)絡(luò)傳送碼流到客戶端；客戶端接收碼流，經(jīng)過JPEG解碼，恢復(fù)出原始圖像送VGA顯示。設(shè)計(jì)結(jié)果完全達(dá)到了實(shí)時性的要求。 本文從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)，首先分析了系統(tǒng)開發(fā)平臺，介紹FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它的設(shè)計(jì)流程和指導(dǎo)原則；然后從JPEG圖像壓縮技術(shù)發(fā)展的歷程出發(fā)，分析JPEG標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)高壓縮比高質(zhì)量圖像處理的原理；針對FPGA在算法實(shí)現(xiàn)上的特點(diǎn)，以及JPEG算法處理的原理，按照編碼和解碼順序，研究設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)的DA算法的FDCT和IDCT變換，以及按發(fā)生頻率進(jìn)行優(yōu)化的霍夫曼查找表結(jié)構(gòu)，并且從系統(tǒng)整體上對JPEG編解碼進(jìn)行簡化，以提高系統(tǒng)的處理性能。最后，通過分析Nios嵌入式微處理器可定制特性，根據(jù)SOPC Builder中Avalon總線的要求，把圖像采集，JPEG圖像壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸轉(zhuǎn)變成用戶自定義模塊，在SOPC Builder下把用戶自定義模塊添加到系統(tǒng)中，由Nios嵌入式軟核的控制下運(yùn)行，在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)整個JPEG實(shí)時圖像編解碼系統(tǒng)(soc)。 在FPGA上實(shí)現(xiàn)硬件模塊化的JPEG算法，具有造價低功耗低，性能穩(wěn)定，圖像恢復(fù)后質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，適用于精度要求高且需要對圖像進(jìn)行逐幀處理的遠(yuǎn)程微小目標(biāo)識別和跟蹤系統(tǒng)中以及廣電系統(tǒng)中前期的非線性編輯工作以及數(shù)字電影的動畫特技制作，對降低成本和提高圖像處理速度兩方面都有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。通過在FPGA上實(shí)現(xiàn)JPEG編解碼，進(jìn)一步探索FPGA在數(shù)字圖像處理上的優(yōu)勢所在，深入了解進(jìn)行此類硬件模塊設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)，是本課題的重要學(xué)術(shù)意義所在。
標(biāo)簽： FPGA JPEG 實(shí)時圖像 編解碼
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