基于FPGA的智能小車系統(tǒng)就是本地計(jì)算機(jī)通過(guò)接入Internet小車實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端工作現(xiàn)場(chǎng)、危險(xiǎn)工作地段等特殊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)。智能小車是智能行走機(jī)器人的一種，這種智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響，可以在人類無(wú)法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無(wú)法完成的探測(cè)任務(wù)。適用于國(guó)防及民用多個(gè)領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)以遙控小車裝置為基礎(chǔ)，通過(guò)配置在上面的攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像的采集及對(duì)行車道的檢測(cè)，通過(guò)配置的紅外測(cè)溫儀探測(cè)環(huán)境和目標(biāo)的溫度，具有一定的智能性。其明顯的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制小車運(yùn)行及采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度、圖像等相關(guān)信息，完成人類在特定條件下無(wú)法完成的工作。對(duì)人類的科學(xué)研究、探索未知領(lǐng)域、遠(yuǎn)程監(jiān)控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的智能小車遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以充分利用現(xiàn)有的IP核，功能擴(kuò)展容易，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本低，上市時(shí)間快，修改方便，甚至可以遠(yuǎn)程重構(gòu)系統(tǒng)。與單片機(jī)相比，集成度高，可靠性好，調(diào)試和維護(hù)方便。 論文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：在對(duì)智能小車功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)，并在FPGA上構(gòu)建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)，配置了SPI、串行口和以太網(wǎng)接口模塊和驅(qū)動(dòng)程序，以及各種存儲(chǔ)器。移植了μClinux操作系統(tǒng)，配置嵌入式Web服務(wù)器，編寫CGI程序，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)；并對(duì)行車道檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在DSP Builder中構(gòu)建了該模塊，并在Matlab中進(jìn)行了仿真。在研究數(shù)碼相機(jī)模塊和紅外測(cè)溫模塊的基礎(chǔ)上，編寫了圖像采集和溫度測(cè)量程序以及小車運(yùn)動(dòng)控制程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，初步達(dá)到通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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隨著移動(dòng)終端、多媒體、通信、圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，圖像應(yīng)用日益廣泛，壓縮編碼技術(shù)對(duì)圖像處理中大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸至關(guān)重要。同時(shí)， FPGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí)，因此采用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像壓縮已成為一種必然趨勢(shì)。JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用非常廣泛，是圖像壓縮中主要的標(biāo)準(zhǔn)之一。研究JPEG圖像壓縮在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用背景。 論文從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)圖像壓縮的IP核，完成JPEG壓縮算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。首先闡述JPEG基本模式的壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)，然后在設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中，采用SOC的設(shè)計(jì)思想，給出整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、層次劃分，對(duì)各個(gè)模塊的HDL實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述，最后完成整體驗(yàn)證。方案采用了IP核復(fù)用的設(shè)計(jì)技術(shù)，基于Xilinx公司本身的IP核，進(jìn)行了再次開(kāi)發(fā)。在研究JPEG標(biāo)準(zhǔn)的核心算法DCT的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了適合器件結(jié)構(gòu)的基于DA算法的DCT變換的IP核。通過(guò)結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化，提高了速度，減少占用過(guò)多的片內(nèi)資源。 設(shè)計(jì)基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平臺(tái),在ISE7.1中編譯綜合，最后通過(guò)Modelsim仿真驗(yàn)證。分辨率為352×288大小的源圖像，在不同的壓縮等級(jí)設(shè)置下，均測(cè)試通過(guò)。仿真驗(yàn)證的結(jié)果表明：基于FPGA的JPEG壓縮編碼占用較少的硬件資源，可在較高的工作頻率下運(yùn)行，設(shè)計(jì)在速度和資源利用率方面達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài)，能夠滿足一般圖像壓縮的要求。 整個(gè)設(shè)計(jì)可以作為單獨(dú)的JPEG編碼芯片也可以作為IP核添加到其他系統(tǒng)中去，具有一定的使用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的規(guī)模越來(lái)越大，集成度越來(lái)越高，工作頻率越來(lái)越快，但是芯片的設(shè)計(jì)能力卻面臨巨大的挑戰(zhàn)。而IP核的重用則是解決當(dāng)今芯片設(shè)計(jì)所面臨問(wèn)題的最有效的解決方法。 MDIO接口模塊為以太網(wǎng)接口芯片中MAC層對(duì)PHY器件的控制管理接口。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展以及MAC應(yīng)用越來(lái)越廣泛，MDIO接口模塊的應(yīng)用也越來(lái)越多，因此將MDIO接口模塊設(shè)計(jì)成可重用的IP核對(duì)于以各種太網(wǎng)接口集成芯片的設(shè)計(jì)具有很重要的作用。 本文詳細(xì)描述了MDIO接口模塊IP核的設(shè)計(jì)，介紹了該IP核的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各個(gè)子模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法，對(duì)此IP核進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，最后進(jìn)行了FPGA測(cè)試，功能和性能達(dá)到了要求，最終通過(guò)了IP審核流程并且已成功應(yīng)用于企業(yè)的以太網(wǎng)接口芯片中。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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USB(UniversalSerialBus，通用串行總線)是當(dāng)今消費(fèi)電子產(chǎn)品和儀器設(shè)備中應(yīng)用最廣的接口協(xié)議之一，然而目前國(guó)內(nèi)的USB芯片只有極少數(shù)幾款，產(chǎn)品研究善處于起步階段，絕大部分產(chǎn)品主要由國(guó)外的IC設(shè)計(jì)芯片廠商如Cypress、NEC等一些國(guó)際著名公司提供。因而，如果能夠自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)USB芯片以替代國(guó)外同類產(chǎn)品，將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景和利潤(rùn)空間。 本論文課題是針對(duì)基于FPGA(FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件)的數(shù)字電子產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)一種實(shí)際可復(fù)用的USB接口引擎軟核。該軟核主要是用于處理USB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包的通信處理，通過(guò)外接MCU(MultipointControlUnit，微控制器)就可以實(shí)現(xiàn)完整的USB接口通訊功能。它的功能相當(dāng)于一些USB引擎的專用芯片如：Philips的PDIUSBD12等，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性高、復(fù)用設(shè)計(jì)方便。 功能仿真和綜合測(cè)試結(jié)果顯示本論文所設(shè)計(jì)的接口引擎軟核符合設(shè)計(jì)要求，并且軟核的性能和市場(chǎng)上同類產(chǎn)品基本一致。本論文的創(chuàng)新之處在于：1、從可配置性角度出發(fā)設(shè)計(jì)了低速、全速、高速三種可選模式；2、支持最多31個(gè)可配置端點(diǎn)；3、采用了可綜合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel，寄存器傳輸級(jí))代碼設(shè)計(jì)規(guī)則，同時(shí)也開(kāi)發(fā)了可綜合的驗(yàn)證測(cè)試代碼；4、完全由硬件實(shí)現(xiàn)USB通信功能。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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雷達(dá)信號(hào)處理是雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分。在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)飛速發(fā)展的今天，雷達(dá)信號(hào)處理中也普遍使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。而現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）在數(shù)字信號(hào)處理中的廣泛應(yīng)用，使得FPGA在雷達(dá)信號(hào)處理中也占據(jù)了重要地位。 針對(duì)脈壓雷達(dá)信號(hào)處理的FPGA實(shí)現(xiàn)，本文在以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究： 首先對(duì)幾種主要的脈沖壓縮信號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了各種信號(hào)的特點(diǎn)及其處理方式；并比較了各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 其次對(duì)幾種基本的雷達(dá)信號(hào)處理如脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（MTD）、恒虛警（CFAR）等詳細(xì)地闡述了其原理；列舉了各種信號(hào)處理經(jīng)常采用的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)各種方法進(jìn)行了比較研究；并針對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)在MATLAB環(huán)境中對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)處理進(jìn)行仿真。 接下來(lái)，在Xilinx ISE6.3i軟件集成環(huán)境下，通過(guò)對(duì)Xilinx提供的免費(fèi)IP核的調(diào)用，并與VHDL語(yǔ)言相結(jié)合，進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)處理的FPGA實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào)處理 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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離散余弦變換(DCT)及其反變換(IDCT)在圖像編解碼方面應(yīng)用十分廣泛，至今已被JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.26x等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所采用。由于其計(jì)算量較大，軟件實(shí)現(xiàn)往往難以滿足實(shí)時(shí)處理的要求，因而在很多實(shí)際應(yīng)用中需要采用硬件設(shè)計(jì)的DCT/IDCT處理電路來(lái)滿足我們對(duì)處理速度的要求。本文所研究的內(nèi)容就是針對(duì)圖像處理應(yīng)用的8×8二維DCT/IDCT處理核的硬件實(shí)現(xiàn)。 本文首先介紹了DCT和IDCT在圖像處理中的作用和原理，詳細(xì)說(shuō)明了DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的過(guò)程，并與其它變換比較說(shuō)明了用DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的優(yōu)勢(shì)。接著，分析研究了DCT的各種快速算法，總結(jié)了前人對(duì)DCT快速算法及其實(shí)現(xiàn)所做的研究。本文給出了兩種性能、資源上有一定差異的二維DCT/IDCT的FPGA設(shè)計(jì)方案。兩種方案均利用DCT的行列分離特性，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，將二維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為兩個(gè)一維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)。在一維DCT/IDCT設(shè)計(jì)中，根據(jù)圖像處理的特點(diǎn)對(duì)Loeffler算法的數(shù)據(jù)流進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)合理安排時(shí)鐘周期數(shù)和簡(jiǎn)化各周期內(nèi)的操作，大大縮短了關(guān)鍵路徑的執(zhí)行時(shí)間，從而提高了流水線的執(zhí)行速度。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的DCT/IDCT處理核進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真。 結(jié)果表明，當(dāng)使用Altera公司的MERCURY系列FPGA器件時(shí)，本文設(shè)計(jì)的方案一能夠在116M時(shí)鐘頻率下正確完成8×8的二維DCT或IDCT的邏輯運(yùn)算，消耗2827個(gè)邏輯單元；方案二能夠在74M時(shí)鐘頻率下正常工作，消耗1629個(gè)邏輯單元。
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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本文主要闡述基于FPGA對(duì)IEEE802.3快速以太網(wǎng)MAC層功能的實(shí)現(xiàn).首先介紹了以太網(wǎng)協(xié)議以及快速以太網(wǎng)接入無(wú)源光網(wǎng)EPON的原理,然后重點(diǎn)闡述了MAC層的FPGA設(shè)計(jì)、仿真及測(cè)試.先總體介紹了對(duì)整個(gè)MAC系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、模塊劃分,再對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的描述,接著介紹了開(kāi)發(fā)環(huán)境和驗(yàn)證工具,之后給出了測(cè)試方案,驗(yàn)證數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)結(jié)果及時(shí)序仿真波形圖.最后是對(duì)下一步將設(shè)計(jì)的MAC IP應(yīng)用于EPON的MAC層協(xié)議進(jìn)行了研究分析,通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)和實(shí)例給出了MPCP的DBA算法,并討論了在MAC核中添加MPCP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法.
標(biāo)簽： 802.3 FPGA MAC 快速以太網(wǎng)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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本文探索了自主系統(tǒng)CPU設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)80C51產(chǎn)品進(jìn)行了必要的改進(jìn)。 文章采用XILINX公司的Virtex-ⅡPro系列FPGA芯片，在相關(guān)EDA軟件平臺(tái)的支持下進(jìn)行基于FPGA的8051芯片的設(shè)計(jì)。在已公開(kāi)的8051源代碼的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的程序存儲(chǔ)器、指令存儲(chǔ)器做了較大幅度的修改，增加了定時(shí)器、串行收發(fā)器的軟件編寫，VerilogHDL語(yǔ)句共6000余行(見(jiàn)附錄光盤)。在設(shè)計(jì)中筆者特別的注意了源代碼中組合邏輯循環(huán)的去除，時(shí)序設(shè)計(jì)中合理確定建立時(shí)間和保持時(shí)間，保證了工作頻率的提高(工作頻率由12MHz提高到約30MHz)，串行收發(fā)器的下載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模塊頻率的提高。對(duì)設(shè)計(jì)高頻CPU提供了有益的借鑒。本文利用Modelsim進(jìn)行了功能仿真和后仿真，利用Synplify進(jìn)行了綜合，仿真和綜合結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求，并為下載和組成系統(tǒng)作了準(zhǔn)備工作(設(shè)計(jì)了外圍電路的PCB板圖)。
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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作者研究了當(dāng)前流行的縮放算法，對(duì)圖像紋理相關(guān)性大小和邊緣方向的判斷上提出了一種新的方法，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一套適用于數(shù)字視頻芯片的圖像縮放算法。仿真結(jié)果表明此算法由優(yōu)于目前流行的圖像縮放算法。 介紹了FPGA的開(kāi)發(fā)工作大致可以分為設(shè)計(jì)和驗(yàn)證兩大部分，在具體開(kāi)發(fā)流程上可以根據(jù)要求靈活控制?？s放芯片的開(kāi)發(fā)可以分為：芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器讀寫控制、IP核復(fù)用設(shè)計(jì)、計(jì)算精度控制等方面的電路設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成各級(jí)子模塊以后拼接各子?？焱瓿烧麄€(gè)縮放模塊的設(shè)計(jì)。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，修改再測(cè)試，最終完成整個(gè)模塊的設(shè)計(jì)?！ ?/p>
上傳時(shí)間： 2013-05-31
上傳用戶：tdyoung
隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，基于生物特征的識(shí)別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對(duì)生物特征市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，該領(lǐng)域的收入的年增長(zhǎng)率30-50％，到2008年，全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，恰好符合了市場(chǎng)的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開(kāi)發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識(shí)別系統(tǒng)對(duì)速度的要求。 本文對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對(duì)算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識(shí)別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高，可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲(chǔ)器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開(kāi)發(fā)板對(duì)硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的?；贔PGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對(duì)這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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