數(shù)字圖像通信的最廣泛的應(yīng)用就是數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，與以往的模擬電視業(yè)務(wù)相比，數(shù)字電視在節(jié)省頻譜資源、提高節(jié)目質(zhì)量方面帶來了一場新的革命，而與此對應(yīng)的DVB（Digital Video Broadcasting）標(biāo)準(zhǔn)的建立更是加速了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。DVB標(biāo)準(zhǔn)選定MPEG—2標(biāo)準(zhǔn)作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，隨后對MPEG—2碼流進(jìn)行打包形成TS流（transport stream），進(jìn)行多個(gè)傳輸流復(fù)用，最后通過不同媒介進(jìn)行傳輸。在DVB標(biāo)準(zhǔn)的傳輸系統(tǒng)中，無論是衛(wèi)星傳輸，電纜傳輸還是地面?zhèn)鬏敚瑸榱吮Ｕ蠄D像質(zhì)量，使數(shù)字節(jié)目在傳輸過程中避免出現(xiàn)因受到各種信道噪聲干擾而出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，都采用了信道編碼的方式來保護(hù)傳輸數(shù)據(jù)。信道編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)中一個(gè)必需的、重要的環(huán)節(jié)。 信道編碼設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣決定了DVB系統(tǒng)的成功與否，本文重點(diǎn)研究了DVB系統(tǒng)中的信道編碼算法及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案，主要進(jìn)行了如下幾項(xiàng)工作： 1）介紹了DVB系統(tǒng)信道編碼的基本概念及特點(diǎn)，深入研究了DVB標(biāo)準(zhǔn)中信道編碼部分的關(guān)鍵技術(shù)，并針對每個(gè)信道編碼模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析。 2）根據(jù)DVB信道編碼的特點(diǎn)，重點(diǎn)對信道編碼中四個(gè)模塊，包括擾碼、RS編碼、卷積交織編碼和卷積編碼的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并闡述了每個(gè)模塊及QPSK調(diào)制的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)模塊功能的程序流程。 3）在RS（204，188）編碼過程中，利用有限域常數(shù)乘法器的特點(diǎn)，對編碼器進(jìn)行了優(yōu)化，在很大程度上提高了編碼效率，卷積交織器部分采用RAM移位法，實(shí)現(xiàn)起來更為簡單且節(jié)省了FPGA器件內(nèi)部資源。 4）設(shè)計(jì)以Altera公司的QuartusⅡ?yàn)殚_發(fā)平臺，利用FPGA芯片EP1C6Q240C8完成了信道編碼各模塊及QPSK調(diào)制的硬件實(shí)現(xiàn)，通過Verilog HDL描述和時(shí)序仿真來驗(yàn)證算法的可行性，并給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中減少毛刺的方法，使系統(tǒng)更為穩(wěn)定。最終的系統(tǒng)仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，達(dá)到了DVB系統(tǒng)信道編碼設(shè)計(jì)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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作為電子類專業(yè)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生對所學(xué)知識的印象以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，增加學(xué)生動手能力的必須環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)的目的就是開發(fā)一套滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)需求的信號源，基于此目的本信號源并不需要突出的性能，但經(jīng)濟(jì)上要求低成本，同時(shí)要求操作簡單，能夠輸出多種波形，并且利于學(xué)生在此平臺上認(rèn)識信號源原理，同時(shí)方便在此平臺上進(jìn)行拓展開發(fā)。 設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)將計(jì)算機(jī)屏幕作為儀器面板，采用EPP接口，同時(shí)在FPGA上開發(fā)控制電路，為后續(xù)開發(fā)留下了空間，同時(shí)節(jié)省了成本。本設(shè)計(jì)采用地址線16位，數(shù)據(jù)線12位的靜態(tài)RAM作為信號源的波形存儲器，后端采用兩種濾波類型對需要濾波的信號進(jìn)行濾波。啟動信號時(shí)軟件需要先將波形數(shù)據(jù)預(yù)存在存儲器中便于調(diào)用，最后得到的結(jié)果基本滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。 本文結(jié)構(gòu)上首先介紹了直接采用DDS芯片制作信號源的利弊，及作者采用這種設(shè)計(jì)的初衷，然后介紹了信號源的整體結(jié)構(gòu)，總體模塊。以下章節(jié)首先介紹FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)，包括總體結(jié)構(gòu)和幾大部分模塊，包括：時(shí)鐘產(chǎn)生電路，相位累加器，數(shù)據(jù)輸入控制電路，濾波器控制電路，信號源啟動控制電路。 然后介紹了其他模塊的設(shè)計(jì)，包括存儲器選擇，幅度控制電路的設(shè)計(jì)以及濾波器電路的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的幅度控制采用兩級DA級聯(lián)，以及后端電阻分壓網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了幅度調(diào)節(jié)的范圍。對于濾波器的設(shè)計(jì)，依據(jù)不同的信號頻率，分成了4個(gè)部分，對于500K以下的信號采用的是二階巴特沃斯有源低通濾波，對于500K以上至5M以下信號采用的五階RC低通濾波器。 在軟件設(shè)計(jì)部分，分成兩個(gè)部分，對于底層驅(qū)動程序采用以Labwindows/CVI為平臺進(jìn)行開發(fā)，利用其編譯和執(zhí)行速度快，并且和LabVIEW能夠很好連接的特性。對于上層控制軟件，采用以LabVIEW為平臺進(jìn)行開發(fā)，充分利用其圖化設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展。 論文最后對所做工作進(jìn)行了總結(jié)，提出了進(jìn)一步改進(jìn)的方向。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個(gè)算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以省去存儲中間計(jì)算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計(jì)算子模塊的工作時(shí)序，將數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計(jì)了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計(jì)RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個(gè)，寄存器共有4024個(gè)，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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Scaler是平板顯示器件(FPD，F(xiàn)lat Panel Display)中的重要組成部分，它將輸入源圖像信號轉(zhuǎn)換成與顯示屏固定分辨率一致的信號，并控制其顯示在顯示屏上。本文在研究圖像縮放算法和scaler在FPD中工作過程的基礎(chǔ)上，采用自上而下(Top-down)的設(shè)計(jì)方法，給出了scaler的設(shè)計(jì)及FPGA驗(yàn)證。該scaler支持不同分辨率圖像的縮放，且縮放模式可調(diào)，也可以以IP core的形式應(yīng)用于相關(guān)圖像處理芯片中。 圖像縮放內(nèi)核是scaler的核心部分，它是scaler中的主要運(yùn)算單元，完成圖像縮放的基本功能，它所采用的核心算法以及所使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著縮放性能的優(yōu)劣，也是控制芯片成本的關(guān)鍵。因此，本文從縮放內(nèi)核的結(jié)構(gòu)入手，對scaler的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；通過對圖像縮放中常用算法的深入研究提出了一種新的優(yōu)化算法——矩形窗縮放算法，并對其計(jì)算進(jìn)行分析和簡化，降低了計(jì)算的復(fù)雜度。FPGA設(shè)計(jì)中，采用列縮放與行縮放分開處理的結(jié)構(gòu)，使用雙口RAM作為兩次縮放間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。使用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于：行列縮放可以同時(shí)進(jìn)行，數(shù)據(jù)處理的可靠性高、速度快：內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡單明了,數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小合適，便于設(shè)計(jì)。此外，本文還介紹了其他輔助模塊的設(shè)計(jì)，包括DVI接口信號處理模塊、縮放參數(shù)計(jì)算與控制模塊以及輸出信號檢測與時(shí)序?yàn)V波模塊。 本設(shè)計(jì)使用Verilog HDL對各模塊進(jìn)行了RTL級描述，并使用Quartus II7.2進(jìn)行了邏輯仿真，最后使用Altera公司的FPGA芯片來進(jìn)行驗(yàn)證。通過邏輯驗(yàn)證和系統(tǒng)仿真，證明該scaler的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。對于不同分辨率的圖像，均可以在顯示屏上得到穩(wěn)定的顯示。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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隨著社會的發(fā)展，人們對電力需求特別是電能質(zhì)量的要求越來越高。但由于非線性負(fù)荷大量使用，卻帶來了嚴(yán)重的電力諧波污染，給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，給供用電設(shè)備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害，是目前電力系統(tǒng)領(lǐng)域極為關(guān)注的問題。諧波檢測是諧波研究中重要分支，是解決其它相關(guān)諧波問題的基礎(chǔ)。因此，對諧波的檢測和研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測裝置，大多基于微處理器設(shè)計(jì)。微處理器是作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接決定了產(chǎn)品性能的好壞。而這種微處理器為主體構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)，存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點(diǎn)。由于微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測專用的集成電路成為可能，同時(shí)為諧波檢測裝置的硬件設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的發(fā)展途徑。本文目標(biāo)就是設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路，從而可以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測。采用專用集成電路進(jìn)行諧波檢測裝置的硬件設(shè)計(jì)，具有體積小，速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，由于應(yīng)用范圍廣，需求量大，電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路具有很好的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了國內(nèi)外現(xiàn)行諧波檢測標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研了電力系統(tǒng)諧波檢測的發(fā)展趨勢；隨后根據(jù)裝置的功能需求，特別是依據(jù)其中諧波檢測國標(biāo)參數(shù)的測量算法，為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路的功能模型，對專用集成電路進(jìn)行了模塊劃分。定義了各模塊的功能，并研究了模塊間的連接方式，給出了諧波檢測專用集成電路的并行結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了基于FPGA的諧波檢測專用集成電路設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的硬件平臺。配合專用集成電路的電子設(shè)計(jì)自動化(EDA)工具構(gòu)建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進(jìn)行FPGA具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)待實(shí)現(xiàn)功能的不同特點(diǎn)，分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個(gè)部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號的采樣，并對采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行諧波分析等運(yùn)算。然后將結(jié)果存入片內(nèi)的雙口RAM中，等待Nios處理器的訪問。Nios處理器對數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果進(jìn)一步處理，得到其各自對應(yīng)的最終值，并將結(jié)果通過串行通信接口發(fā)送給上位機(jī)。 最后，對設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作，并通過邏輯分析儀對設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室條件下，對監(jiān)測指標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該監(jiān)測裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測的總體要求。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近紅外光譜法是血液成分無創(chuàng)檢測方法中的熱點(diǎn)，也是取得成果最多的方法之一。但是，個(gè)體差異和測量條件是影響近紅外光譜血液成分無創(chuàng)檢測的一個(gè)較突出的問題。而動態(tài)光譜法就是針對這個(gè)問題而提出的一種全新的近紅外無創(chuàng)血液成分濃度檢測方法。它從原理上消除了個(gè)體差異和測量條件等對光譜檢測的影響，為基于近紅外光譜法的血液成分無創(chuàng)檢測方法進(jìn)入臨床應(yīng)用去除了一個(gè)較為關(guān)鍵的障礙。因此，本文根據(jù)動態(tài)光譜檢測原理設(shè)計(jì)了基于FPGA的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 在分析了動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求后，采用DALSA的高性能線陣CCD IL-C6-2048C作為光電轉(zhuǎn)換器件；根據(jù)CCD輸出數(shù)據(jù)的高速度和信號微弱及含有噪聲等特點(diǎn)，選用了高速、高精度、并帶有相關(guān)雙采樣芯片的圖像處理芯片AD9826作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件；以FPGA及其內(nèi)嵌的NIOSⅡ處理器作為核心控制器，并用LabVIEW對采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。 在FPGA中，利用Verilog HDL語言編寫了CCD和AD9826的控制時(shí)序；利用兩塊雙口RAM組成乒乓操作單元，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的緩存，避免利用NiosⅡ處理器直接讀取時(shí)的頻繁中斷。將NIOSⅡ處理器系統(tǒng)嵌入到FPGA中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的管理。NiOSⅡ處理器利用中斷方式讀取緩存單元中的數(shù)據(jù)、經(jīng)對數(shù)變換后傳遞給計(jì)算機(jī)。其中緩存數(shù)據(jù)的讀取及對數(shù)變換均采用自定義組件的方式將硬件單元添加到NIOSⅡ系統(tǒng)中，編程時(shí)直接調(diào)用。NIOSⅡ系統(tǒng)通過串口將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給LabVIEW， LabVIEW對數(shù)據(jù)簡單處理后顯示，以實(shí)時(shí)觀察采樣數(shù)據(jù)是否正確。 最后對系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠很好的采集并顯示數(shù)據(jù)，能夠初步完成光信號的檢測。
標(biāo)簽： FPGA 動態(tài) 光譜數(shù)據(jù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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Actel SmartFusion智能混合信號FPGA在單個(gè)器件中整合了已經(jīng)獲驗(yàn)證且高度靈活的ProASIC?3 FPGA架構(gòu)、先進(jìn)的混合信號功能以及一個(gè)ARM? Cortex?-M3硬核處理器。SmartFusion能夠?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了多達(dá)50萬門用戶邏輯、13.8 Kb的通用FPGA RAM、眾多系統(tǒng)外設(shè)和可編程模擬電路，以及一個(gè)包含了100 MHz Cortex-M3處理器(64 Kb SRAM 和 512 Kb閃存)的微控制器子系統(tǒng)(MSS)。
標(biāo)簽： SmartFusion Actel FPGA 智能混合
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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國家863項(xiàng)目“飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務(wù)是研究設(shè)計(jì)符合CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的FC通信卡。本課題是這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)一步引伸，用于設(shè)計(jì)SCI串行通信接口，以實(shí)現(xiàn)環(huán)上多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項(xiàng)目為背景，對基于FPGA的SCI串行通信接口進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議，接著對SCI串行通信接口的兩個(gè)模塊：SCI節(jié)點(diǎn)模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進(jìn)程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點(diǎn)模型的實(shí)現(xiàn)上，利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的高速串行通信，并利用Aurora IP核實(shí)現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議；設(shè)計(jì)一個(gè)同步FIFO實(shí)現(xiàn)旁路FIFO；利用FPGA上的塊RAM實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收存儲器；中斷進(jìn)程、地址解碼和多路復(fù)合分別在控制邏輯中實(shí)現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個(gè)部分。本課題中，采用FPGA+PCI軟核的方法來實(shí)現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁：PCI核的配置模塊負(fù)責(zé)對PCI核進(jìn)行配置，得到用戶需要的PCI核；用戶邏輯模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能；并引入中斷機(jī)制來提高SCI通信接口與主機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設(shè)計(jì)選用硬件描述語言VerilogHDL和VHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測試應(yīng)用程序。最后，將FPGA設(shè)計(jì)下載到FC通信卡中運(yùn)行，并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，運(yùn)行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因，指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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同步技術(shù)在許多通訊系統(tǒng)中都是至關(guān)重要的，而WCDMA作為第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)之一，對其同步算法進(jìn)行研究是非常必要的。FPGA在許多硬件實(shí)現(xiàn)中充當(dāng)了很重要的角色，所以研究如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)同步算法是非常具有實(shí)際意義的。 本文討論了三步小區(qū)搜索的算法，仿真了其性能，并且對如何進(jìn)行算法的FPGA移植展開了深入的討論。 本文對三步小區(qū)搜索的算法按照算法計(jì)算量和運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行了比較和討論，并以節(jié)省資源和運(yùn)行穩(wěn)定為前提進(jìn)行了FPGA移植。最終在主同步中提出了改進(jìn)型的PSC匹配濾波器算法，在FPGA上提出了采用指針型雙口RAM的實(shí)現(xiàn)方式；在輔同步中提出了改進(jìn)型PFHT算法并采用查表遍歷算法判決，在FPGA上提出了用綜合型邏輯方式來實(shí)現(xiàn)；在導(dǎo)頻同步中采用了移位寄存器式擾碼生成算法，并引入了計(jì)分制判決算法。 與以往的WCDMA同步的FPGA實(shí)現(xiàn)相比，本文提出的實(shí)現(xiàn)方案巧妙地利用了FPGA的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)，在XILINX的V4芯片上只用了500個(gè)slice就完成了整個(gè)小區(qū)搜索，最大限度地節(jié)省了資源，為小區(qū)搜索在FPGA中的模塊小型化提供了途徑。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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在當(dāng)今的廣播系統(tǒng)中，絕大部分的視頻信號是隔行采樣的。采用這種掃描格式，能夠大幅度地減少視頻的帶寬，但也會引起彩色爬行、畫面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現(xiàn)象。這種缺陷經(jīng)人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫面的視覺效果，去隔行技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，視頻信號本身的低幀頻也會導(dǎo)致行抖動、線爬行以及大面積閃爍等視覺效果上的缺陷。增加掃描頻率會把這些視覺缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區(qū)域上去從而產(chǎn)生較好的主觀圖象質(zhì)量。而為了適應(yīng)不同顯示終端以及對圖像大小變化的要求就必須對原始信號分辨率即每幀行數(shù)和每行像素?cái)?shù)進(jìn)行變換。因此去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換成為視頻格式轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容。 FPGA 的出現(xiàn)是VLSI技術(shù)和EDA技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。FPGA器件集成度高、體積小，具有通過用戶編程實(shí)現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺，經(jīng)過設(shè)計(jì)輸入、仿真、測試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。使用FPGA器件可以大大縮短系統(tǒng)的研制周期，減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來的電路板級產(chǎn)品集成芯片級產(chǎn)品，從而降低了功耗，提高了可靠性，同時(shí)還可以很方便的對設(shè)計(jì)進(jìn)行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉(zhuǎn)換中的主要算法后，重點(diǎn)對去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換的FPGA綜合實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了由簡單到復(fù)雜的深入研究，分別給出了最簡解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運(yùn)動補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。最簡解決方案利用線性算法將去隔行，幀頻轉(zhuǎn)換，分辨率變換三項(xiàng)處理同時(shí)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到FPGA內(nèi)部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求，是后續(xù)復(fù)雜方案的基礎(chǔ)。其中去隔行采用場合并方式，幀頻轉(zhuǎn)換采用幀重復(fù)方式，分辨率變換采用均勻插值方式。基于非線性算法的解決方案中加入了對靜止區(qū)域的判斷，靜止區(qū)域的輸出像素值直接選用相應(yīng)位置的已存輸入數(shù)據(jù)，非靜止區(qū)域的輸出像素值通過對已存輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性運(yùn)算得出。基于運(yùn)動補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案在對靜止區(qū)域進(jìn)行判斷和處理的基礎(chǔ)上，對欲生成的變頻后的場間插值幀進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)，根據(jù)運(yùn)動矢量得出非靜止區(qū)域的輸出像素值。其中為求得輸入場間相應(yīng)時(shí)間位置上的插值幀輸出數(shù)據(jù)，該方案采用了自定義的前后向塊匹配運(yùn)動估計(jì)方式，通過對三步搜索算法的高效實(shí)現(xiàn)，將SAD 值進(jìn)行比較得出運(yùn)動矢量。
標(biāo)簽： FPGA 視頻格式轉(zhuǎn)換 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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