隨著電子科學(xué)、圖像傳輸處理技術(shù)與理論的迅速發(fā)展，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)的實(shí)際研究與應(yīng)用曰益得到重視，并不斷地在許多領(lǐng)域取得驕人的成果。特別是近年來，機(jī)器人視頻監(jiān)控技術(shù)已成為高技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。 本論文詳細(xì)介紹了一種機(jī)器人視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了具有前端視頻采集、圖像傳輸處理功能的FPGA系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器，由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、I
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)器人 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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本文以直接頻率合成和偽隨機(jī)碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為中心，對(duì)擴(kuò)頻通信的基本理論、信號(hào)源的總體結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制、濾波器設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方案。 首先介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計(jì)流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)實(shí)現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號(hào)源。研究了測距偽隨機(jī)碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)電路。 對(duì)于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實(shí)現(xiàn)。分析與研究了射頻寬帶濾波器應(yīng)具有的傳輸特性，通過分析巴特沃思濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器和貝塞爾濾波器這幾種濾波器的頻譜特性，設(shè)計(jì)了發(fā)生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的信號(hào)發(fā)生器的輸出波形。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻信號(hào) 發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)受到廣泛接受，視頻點(diǎn)播、視頻流和遠(yuǎn)程教育等基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)逐漸普及。為了對(duì)擁有不同終端資源，不同接入網(wǎng)絡(luò)以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)碼正是實(shí)現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 視頻轉(zhuǎn)碼對(duì)時(shí)間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成必要的運(yùn)算。因此，必須為這樣的運(yùn)算設(shè)計(jì)一個(gè)專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實(shí)現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構(gòu)成完成轉(zhuǎn)碼算法所需的電路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設(shè)計(jì)周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)而成為適合本課題的最佳選擇。 本文根據(jù)MPEG-2中可變長編碼(VLC)理論，采用了兩級(jí)查找表減少了VLC存儲(chǔ)空間的使用，完成VLC編碼的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關(guān)于System Packet的定義，針對(duì)FPGA可實(shí)現(xiàn)性，以空間換取復(fù)雜度的減少，實(shí)現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼理論，完成了對(duì)系統(tǒng)解碼模塊相應(yīng)的連接和調(diào)試，對(duì)解碼模塊以真實(shí)的bit流進(jìn)行了貼近板級(jí)的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對(duì)P幀進(jìn)行相應(yīng)處理即可改進(jìn)場景變換對(duì)視頻質(zhì)量的影響，完成對(duì)TM5的算法的改進(jìn)。通過性能估算和電路仿真，各模塊的吞吐率能夠滿足轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測是數(shù)字視頻信號(hào)處理、分析應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，在民用和軍事上有著廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)可靠、快速的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測系統(tǒng)有著非常重要的意義。 本文詳細(xì)介紹了基于FPGA的視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)方案。首先介紹了視頻信號(hào)的分類和性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，討論分析了當(dāng)前三種主要的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測算法的基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)；然后對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)制定了詳細(xì)的方案，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了穩(wěn)定良好的硬件平臺(tái)；最后，在前面分析研究的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)過程。 本文通過對(duì)視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測算法的分析研究，采用了一種改進(jìn)的幀間差分算法，并結(jié)合系統(tǒng)任務(wù)，最終開發(fā)了一種基于Altera公司CYCLONE系列FPGA芯片的實(shí)時(shí)視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測系統(tǒng)。采用FPGA實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可提高系統(tǒng)的處理速度，同時(shí)具有良好的靈活性和適應(yīng)性。實(shí)際應(yīng)用表明，本文所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測系統(tǒng)能很好地檢測出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并具有較好的抗干擾能力。
標(biāo)簽： FPGA 視頻運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)檢測
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(Digital Radio FreqlJencyr：Memory DRFM)具有對(duì)射頻信號(hào)和微波信號(hào)的存儲(chǔ)、處理及傳輸能力，已成為現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的重要部件。現(xiàn)代雷達(dá)普遍采用了諸如脈沖壓縮、相位編碼等更為復(fù)雜的信號(hào)處理技術(shù)，DRFM由于具有處理這些相干波形的能力，被越來越廣泛地應(yīng)用于電子對(duì)抗領(lǐng)域作為射頻頻率源。目前，國內(nèi)外對(duì)DRFM技術(shù)的研究還處于起步階段，DRFM部件在采樣率、采樣精度及存儲(chǔ)容量等方面，還不能滿足現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理的要求。 本文介紹了DRFM的量化類型、基本組成及其工作原理，在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上提出了一種便于工程實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，給出了基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array FPGA)實(shí)現(xiàn)的幅度量化DRFM設(shè)計(jì)方案。本方案的采樣率為1 GHz、采樣精度12位，具體實(shí)現(xiàn)是采用4個(gè)采樣率為250 MHz的ADC并行交替等效時(shí)間采樣以達(dá)到1 GHz的采樣率。單通道內(nèi)采用數(shù)字正交采樣技術(shù)進(jìn)行相干檢波，用于保存信號(hào)復(fù)包絡(luò)的所有信息。利用FPGA器件實(shí)現(xiàn)DRFM的控制器和多路采樣數(shù)據(jù)緩沖器，采用硬件描述語言(Very High Speed}lardware Description Language VHDL)實(shí)現(xiàn)了DRFM電路的FPGA設(shè)計(jì)和功能仿真、時(shí)序分析。方案中采用了大量的低壓差分信號(hào)(Low Voltage Differential Signaling LVDS)邏輯的芯片，從而大大降低了系統(tǒng)的功耗，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。本文最后對(duì)采用的數(shù)字信號(hào)處理算法進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果證明了設(shè)計(jì)方案的可行性。 本文提出的基于FPGA的多通道DRFM系統(tǒng)與基于專用FIFO存儲(chǔ)器的DRFM相比，具有更高的性能指標(biāo)和優(yōu)越性。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字射頻 存儲(chǔ)器
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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本文主要對(duì)數(shù)字下變頻器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究分析，重點(diǎn)完成了其主要模塊的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，最后進(jìn)行了初步的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。目標(biāo)任務(wù)是利用FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)單通道專用數(shù)字下變頻芯片，以目前得到廣泛應(yīng)用的、代表單通道DDC器件領(lǐng)先水平的產(chǎn)品——美國Intersil公司的HSP50214B為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在整體結(jié)構(gòu)和一些參數(shù)上參考了該芯片的設(shè)計(jì)。 本文在深入學(xué)習(xí)軟件無線電理論基礎(chǔ)、數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)等相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，分析研究了基于FPGA的軟件無線電數(shù)字下變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要工作是設(shè)定整體系統(tǒng)方案、進(jìn)行模塊劃分和接口定義；對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)中主要的相關(guān)算法進(jìn)行分析比較，確定模塊的實(shí)現(xiàn)方式；運(yùn)用FPGA的設(shè)計(jì)方法，完成數(shù)字下變頻器中NCO、CIC積分梳狀濾波抽取器和FIR濾波器等關(guān)鍵模塊分析設(shè)計(jì)、及其仿真等；最后在Altera公司的StratixII EP2S60的專用開發(fā)板上進(jìn)行系統(tǒng)的初步調(diào)試與測試。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、時(shí)間和個(gè)人精力等因素，本文完成了模塊的邏輯設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證，系統(tǒng)總體的整合、仿真驗(yàn)證還未徹底完成。但是已經(jīng)得到驗(yàn)證結(jié)果表明，此次的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思想是正確的，本人下一步需要做的工作就是完成系統(tǒng)整體的仿真和驗(yàn)證，并將其功能加以完善。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無人機(jī)大氣數(shù)據(jù)的采集和處理在無人機(jī)中占有很重要的位置和作用，它是保障飛機(jī)安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導(dǎo)飛機(jī)、順利完成飛行任務(wù)的關(guān)鍵所在。在目前廣泛應(yīng)用的無人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中，多數(shù)采用單片機(jī)作為大氣數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，但是單片機(jī)在高速數(shù)據(jù)采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點(diǎn)，使測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性受到了很大的影響。 本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)芯片作為大氣數(shù)據(jù)處理器，以大氣數(shù)據(jù)中的氣壓高度為例，介紹了一種基于FPGA技術(shù)的無人機(jī)氣壓高度測量系統(tǒng)。由于該測量系統(tǒng)中的FPGA數(shù)據(jù)處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強(qiáng)等特點(diǎn)，有效地解決了單片機(jī)在高速無人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中處理速度較慢、實(shí)時(shí)性較差的問題。 論文首先介紹了FPGA的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)設(shè)計(jì)流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語言，還介紹了數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的基本組成和工作原理，并且詳細(xì)闡述了氣壓高度測量的原理和方法；然后提出了基于FPGA的無人機(jī)氣壓高度測量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，并對(duì)該測量系統(tǒng)各組成部分的硬件電路進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)；隨后論文又介紹了氣壓高度測量系統(tǒng)中FPGA的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，并就FPGA內(nèi)部所設(shè)計(jì)的各功能模塊的作用、模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行詳細(xì)的論述；最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行功能和時(shí)序的仿真，以驗(yàn)證FPGA內(nèi)部各功能模塊和FPGA總體設(shè)計(jì)的正確性，并在所有仿真通過后將程序產(chǎn)生的配置文件下載到FPGA芯片中，在制作和安裝測量系統(tǒng)的電路板后對(duì)整個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的測試，將測試結(jié)果與理論值比較并分析測量系統(tǒng)的誤差來源。 根據(jù)系統(tǒng)測試的結(jié)果，本文驗(yàn)證了以FPGA芯片為核心的無人機(jī)氣壓高度測量系統(tǒng)的可行性，并對(duì)該測量系統(tǒng)提出了今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 無人機(jī) 氣壓 測量系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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軟件無線電技術(shù)自20世紀(jì)90年代提出以后，在許多通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文研究了一種軟件無線電數(shù)字通信系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，本文提出了一個(gè)基于FPGA和DSP的軟件無線電中頻/基帶數(shù)字化處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是所有的中頻信號(hào)處理算法全部由軟件實(shí)現(xiàn)，它主要包括高速A/D、超大規(guī)模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存儲(chǔ)器等，其中超大規(guī)模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系統(tǒng)的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416，F(xiàn)PGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676，既兼顧速度和靈活性，又具有較強(qiáng)的通用性。 本文根據(jù)“基于FPGA的中頻數(shù)字化處理平臺(tái)的建立及若干關(guān)鍵算法的實(shí)現(xiàn)”研究課題，主要完成了軟件無線電通信系統(tǒng)中頻數(shù)字化若干關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，具體包括通用數(shù)字中頻板的設(shè)計(jì)、中頻板上FPGA和DSP、D/A的接口設(shè)計(jì)、各種數(shù)字通信關(guān)鍵技術(shù)（數(shù)字上/下變頻、調(diào)制解調(diào)、信道編譯碼、交織解交織等）的FPGA實(shí)現(xiàn)。本文研究的系統(tǒng)分別在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等軟件中進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，并已交付使用。結(jié)果表明，本文提出的方案正確可行，達(dá)到了預(yù)定要求。本文的工作對(duì)其它軟件無線電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也具有較大的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 中頻數(shù)字化 關(guān)鍵算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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FPGA作為近年來集成電路發(fā)展中最快的分支之一，有關(guān)它的研究和應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的FPGA采用靜態(tài)配置的方法，所以在它的應(yīng)用生命周期中，它的功能就不能夠再改變，除非重新配置。動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)在系統(tǒng)工作的過程中改變FPGA的結(jié)構(gòu)，包括全局重配置和局部重配置。其中的局部動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)有著ASIC以及靜態(tài)配置FPGA無法比擬的優(yōu)勢(shì)。而隨著支持局部位流配置以及動(dòng)態(tài)配置的商用FPGA的推出，使對(duì)局部動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)和應(yīng)用的研究有了最基本的硬件支撐條件。而Internet作為無比強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲入到各種應(yīng)用領(lǐng)域之中。 本文首先提出了一個(gè)完整的基于Internet的FPGA局部動(dòng)態(tài)可重配置系統(tǒng)的方案。然后針對(duì)方案的各個(gè)組成部分，分別進(jìn)行了描述。首先是介紹了FPGA的基本概況，包括它的發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)等。然后介紹了對(duì)一個(gè)包含局部動(dòng)態(tài)重配置模塊的FPGA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，包括重配置模塊的定義、設(shè)計(jì)的流程、局部位流的產(chǎn)生等。接下來對(duì)．FPGA的配置方法以及配置解決方案進(jìn)行描述，包括幾種可選擇的配置模式，其中有一些適用于靜態(tài)配置，另外一些可以用于動(dòng)態(tài)局部配置，．以及作為一個(gè)系統(tǒng)的配置解決方案。最后系統(tǒng)要求從Internet服務(wù)器上下載重配置模塊的位流并且完成對(duì)FPGA的配置，根據(jù)這個(gè)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的嵌入式解決方案，包括如何設(shè)計(jì)一個(gè)基于VxWorks的嵌入式應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)FTP功能，并說明如何通過JTAGG或者ICAP接口由嵌入式CPU完成對(duì)FPGA的局部配置。
標(biāo)簽： FPGA 局部 動(dòng)態(tài)可重配置
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文主要研究了數(shù)字聲音廣播系統(tǒng)(DAB)內(nèi)交織器與解交織器的算法及硬件實(shí)現(xiàn)方法。時(shí)間交織器與解交織器的硬件實(shí)現(xiàn)可以有幾種實(shí)現(xiàn)方案，本文對(duì)其性能進(jìn)行了分析比較，選擇了一種工程中實(shí)用的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果以FPGA設(shè)計(jì)驗(yàn)證。時(shí)間解交織器的交織速度、電路面積、占用內(nèi)存、是設(shè)計(jì)中主要因素，文中采用了單口SRAM實(shí)現(xiàn)，減少了對(duì)存儲(chǔ)器的使用，利用lC設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來改善電路的面積。硬件實(shí)現(xiàn)是采用工業(yè)EDA標(biāo)準(zhǔn)Top-to-Down設(shè)計(jì)思想來設(shè)計(jì)時(shí)間解交織，使用verilogHDL硬件描述語言來描述解交織器，用Cadence Nc-verilog進(jìn)行仿真，Debussy進(jìn)行debug，在Altera公司的FPGA開發(fā)板上進(jìn)行測試，然后用ASIC實(shí)現(xiàn)。測試結(jié)果證明：時(shí)間解交織器的輸出正確，實(shí)現(xiàn)速度較快，占用面積較小。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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