隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻在信息社會(huì)中發(fā)揮著越來越重要的作用，視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、工業(yè)監(jiān)控、廣播電視、銀行、商場(chǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，F(xiàn)PGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)部實(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)視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于無損壓縮算法的多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)利用時(shí)分復(fù)用和無損壓縮技術(shù)，采用串行數(shù)字視頻傳輸?shù)姆绞剑稍谝桓饫w中同時(shí)傳輸8路以上視頻信號(hào)。系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)，確定了基于FPGA的設(shè)計(jì)方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，在FPGA里實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用、視頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和線路碼編解碼，利用光收發(fā)一體模塊實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。視頻壓縮采用LZW無損壓縮算法，用Verilog語言設(shè)計(jì)了壓縮模塊和解壓縮模塊，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數(shù)據(jù)，光纖線路碼采用CIMT碼，設(shè)計(jì)了編解碼模塊，解碼過程中，利用數(shù)字鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收的幀同步，在ISE8.2和Modelsim仿真環(huán)境下對(duì)FPGA模塊進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真，并在Spartan-3E開發(fā)板和視頻擴(kuò)展板上完成了系統(tǒng)的硬件調(diào)試與驗(yàn)證工作，實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，圖像清晰，實(shí)時(shí)傳輸效果好，可用于交通、安防、工業(yè)監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實(shí)現(xiàn)，利用FPGA的并行處理優(yōu)勢(shì)，大大提高了系統(tǒng)的處理速度，使系統(tǒng)具有集成度高、靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、抗干擾能力強(qiáng)、易于升級(jí)等特點(diǎn)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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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)雷達(dá)信號(hào)處理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，本文在以下兩個(gè)方面展開研究： 一方面以線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)為例，分別對(duì)幾種基本的雷達(dá)信號(hào)處理，如正交相干檢波、脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)/動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD)和恒虛警(CFAR)詳細(xì)地闡述了其原理，在此基礎(chǔ)上給出了其經(jīng)常采用的實(shí)現(xiàn)方法，并在MATLAB環(huán)境中對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了參數(shù)化仿真，詳盡地給出了各環(huán)節(jié)的仿真波形圖。針對(duì)仿真結(jié)果，直觀形象地說明了不同實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)劣。 另一方面結(jié)合MATLAB仿真結(jié)果，給出利用FPGA實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理的方案。在Xilinx ISE6.3i軟件集成環(huán)境下，通過對(duì)Xilinx提供的IP核的調(diào)用，并與VHDL語言相結(jié)合，完成雷達(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)
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，指紋識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域。對(duì)于一般的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)要求具有很高的實(shí)時(shí)性和易用性，因此識(shí)別算法應(yīng)該具有較低的復(fù)雜度，較快的運(yùn)算速度，從而滿足實(shí)時(shí)性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識(shí)別算法采用不同的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，使得指紋識(shí)別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實(shí)時(shí)性、有效性等性能要求。 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，可以將它嵌入到FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯組建成一個(gè)基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構(gòu)方案。對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法和原理進(jìn)行了深入研究，合理的改進(jìn)了部分指紋識(shí)別算法；同時(shí)為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實(shí)現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配算法原理進(jìn)行闡述，同時(shí)改進(jìn)了指紋圖像的細(xì)化算法，提高了算法的性能，并設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 2、針對(duì)指紋圖像預(yù)處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向?yàn)V波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證系統(tǒng)誤識(shí)率較低、可靠性高的基礎(chǔ)上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識(shí)別方法，提出采用多枚指紋唯一標(biāo)識(shí)身份，大大降低了識(shí)別系統(tǒng)的誤識(shí)率； 4、改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準(zhǔn)點(diǎn)的方法，同時(shí)結(jié)合可變界限盒思想進(jìn)行指紋特征匹配。 5、結(jié)合COM+技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)了后臺(tái)指紋特征匹配服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)信息交換。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的系統(tǒng)構(gòu)架方案有效可行，基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、擴(kuò)展性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式 指紋識(shí)別
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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溫度是生活中最基本的環(huán)境參數(shù)。溫度的監(jiān)測(cè)與控制，對(duì)于生物生存生長(zhǎng)，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展都有著非同一般的意義。溫度傳感器的應(yīng)用涉及機(jī)械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的常用溫度傳感器有熱電偶、電阻溫度計(jì)RTD和NTC熱敏電阻等。但信號(hào)調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換及恒溫器等功能全都會(huì)增加成本。現(xiàn)代集成溫度傳感器通常包含這些功能，并以其低廉的價(jià)格迅速地占據(jù)了市場(chǎng)。Dallas Semiconductor公司推出的數(shù)字式溫度傳感器DS1820采用數(shù)字化一線總線技術(shù)具有許多優(yōu)異特性。其一，它將控制線、地址線、數(shù)據(jù)線合為一根導(dǎo)線，允許在同一根導(dǎo)線上掛接多個(gè)控制對(duì)象，形成多點(diǎn)一線總線測(cè)控系統(tǒng)。布線施工方便，成本低廉。其二，線路上傳送的是數(shù)字信號(hào)，所受干擾和損耗小，性能好。本課題旨在分析和設(shè)計(jì)基于數(shù)字化一線總線技術(shù)的溫度測(cè)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫度采集控制器，用于傳感器和上位機(jī)的連接，并采用Microsoft公司的Visual C++作為開發(fā)平臺(tái)，運(yùn)用MSComm控件進(jìn)行串口通信，進(jìn)行命令的發(fā)送和接收。
標(biāo)簽： FPGA 溫度采集 控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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0 引言 開關(guān)電源具有效率高、重量輕、體積小，穩(wěn)壓范圍寬等突出優(yōu)點(diǎn)，從20世紀(jì)中期問世以來，發(fā)展極其迅猛，在計(jì)算機(jī)、通信、航天、辦公和家用電器等方面得到了廣泛的應(yīng)用，大有取代線性穩(wěn)壓電源之勢(shì)。提高電路的集成化是開關(guān)電源的追求之一，對(duì)中小功率開關(guān)電源來說是實(shí)現(xiàn)單片集成化。開關(guān)集成穩(wěn)壓器是指將控制電路、功率開關(guān)管和保護(hù)電路等集成在一個(gè)芯片內(nèi)，而由開關(guān)集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)電源就稱之為單片開關(guān)電源。
標(biāo)簽： 大功率 單片開關(guān) 電源設(shè)計(jì)
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軟件無線電作為一種新的無線通信概念和體制，近年來隨著3G標(biāo)準(zhǔn)的提出，日益受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)通信廠商的重視。尤其是基于軟件無線電和智能天線技術(shù)的TD-SCDMA作為通信史上第一個(gè)“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”，有望扭轉(zhuǎn)多年來我國(guó)移動(dòng)通信制造業(yè)的被動(dòng)局面，是實(shí)現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)騰飛的一個(gè)絕好機(jī)會(huì)。軟件無線電使得通信體制具有很好的通用性、靈活性和可配置性，并使系統(tǒng)互聯(lián)和升級(jí)變得容易。本文以軟件無線電中的FIR濾波器為線索，貫穿了信號(hào)重構(gòu)、多抽樣率信號(hào)處理、積分梳狀濾波器等理論分析，重點(diǎn)闡釋了FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法及濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)等技術(shù)問題。 本文首先針對(duì)軟件無線電中的多抽樣率信號(hào)處理理論進(jìn)行了討論和分析。討論了軟件無線電中如何實(shí)現(xiàn)整數(shù)倍抽取、整數(shù)倍內(nèi)插、分?jǐn)?shù)倍抽樣率變換，并分析了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的等效變換、多相濾波及積分梳狀濾波器的設(shè)計(jì)理論。 緊接著重點(diǎn)闡述了軟件無線電中FIR濾波器的設(shè)計(jì)理論，包括窗函數(shù)法、頻率抽樣法及等紋波法。分析了各種設(shè)計(jì)方法所能達(dá)到的性能指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例給出了相關(guān)的Matlab程序。并對(duì)FIR濾波器結(jié)構(gòu)的選擇及系數(shù)字長(zhǎng)的確定等問題進(jìn)行了分析。此外，也介紹了在Matlab進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)時(shí)一些常用函數(shù)和命令的用法。 本文選用FPGA來實(shí)現(xiàn)中頻軟件無線電，F(xiàn)PGA與參數(shù)化ASIC、DSP比較有很多優(yōu)勢(shì)，它不但在功耗、體積、成本方面優(yōu)于參數(shù)化ASIC、DSP，而且處理效率高、現(xiàn)場(chǎng)可編程性能良好。不同于DSP的單流處理方式，F(xiàn)PGA是多流并行處理，這種處理方式使FPGA能完成DSP難以實(shí)現(xiàn)的許多功能。在簡(jiǎn)單介紹了FPGA的一般原理，以及FPGA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)和在信號(hào)處理中的設(shè)計(jì)原則以后，重點(diǎn)介紹了FIR濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。提出了分布式算法、加法器網(wǎng)絡(luò)法以及分段FIFO等實(shí)現(xiàn)方法。最后，提出了一種QuartusII與MATLAB聯(lián)合仿真的方法。此方法能夠直觀的檢驗(yàn)濾波器的濾波效果，提高設(shè)計(jì)效率。并結(jié)合工程實(shí)例詳盡的介紹了FIR濾波器的設(shè)計(jì)開發(fā)流程。
標(biāo)簽： Matlab FPGA FIR
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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)說明了DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的過程，并與其它變換比較說明了用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。
標(biāo)簽： IDCT FPGA DCT 二維
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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本文主要研究基于FPGA的高速流水線工作方式的FFT實(shí)現(xiàn)。圍繞這個(gè)目標(biāo)利用Xilinx公司VIRTEX_Ⅱ系列FPGA，及其提供的ISE設(shè)計(jì)工具、modelsim仿真工具、Synplify綜合工具及MATLAB，完成了流水線工作方式的FFT中基于每一階運(yùn)算單元的高效復(fù)數(shù)乘法器的設(shè)計(jì)、各階控制單元的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)，從而完成1024點(diǎn)流水線工作方式的FFT，達(dá)到工作在50MHZ時(shí)鐘頻率的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 1024 FFT 流水線
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本論文依據(jù)IEEE802.16a物理層對(duì)RS-CC碼的參數(shù)要求，研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法，同時(shí)對(duì)FPGA開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，以VerilogHDL為描述語言，在Xilinx公司的FPGA上實(shí)現(xiàn)了高速的RS-CC編、譯碼器。RS譯碼器中，錯(cuò)誤位置多項(xiàng)式和錯(cuò)誤值多項(xiàng)式的求解采用無求逆單元，并具有規(guī)則數(shù)據(jù)流、易于VLSI實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的歐幾里德算法(MEA)；CC譯碼器由采用模歸一化路徑度量的全并行的“加比選(ACS)”模塊和具有脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)的幸存路徑回溯模塊組成。 在實(shí)現(xiàn)RS-CC譯碼器的過程中，分別從算法上和根據(jù)FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上，對(duì)譯碼器做了一些優(yōu)化工作，降低了硬件資源占有率和提高了譯碼速度。 此外，還搭建了以Xilinx公司40萬等效門的FPGASpartan-Ⅲ400-4PQ208為主體，以Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013為高速數(shù)據(jù)接口的硬件試驗(yàn)平臺(tái)，并在此試驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了文中的高速RS-CC編譯碼系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 802.16 RS-CC IEEE FPGA
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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低壓電力線通信(PLC)具有網(wǎng)絡(luò)分布廣、無需重新布線和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來，低壓電力線通信被看成是解決信息高速公路“最后一英里”問題的一種方案，在國(guó)內(nèi)外掀起了一個(gè)新的研究熱潮。電力線信道中不僅存在多徑干擾和子信道衰落，而且還存在開關(guān)噪聲和窄帶噪聲，因此在電力線通信系統(tǒng)中，信道編碼是不可或缺的重要組成部分。 本文著重研究了在FPGA上實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的信道編解碼方案。其中編碼端由卷積碼編碼器和交織器組成，解碼端由Viterbi譯碼器和解交織器組成，同時(shí)為了與PC機(jī)進(jìn)行通信，還在FPGA上做了一個(gè)RS232串行接口模塊，以上所有的模塊均采用硬件描述語言VerilogHDL編寫。另外，峰值平均功率比(PAR)較大是OFDM系統(tǒng)所面臨的一個(gè)重要問題，必須要考慮如何降低大峰值功率信號(hào)出現(xiàn)的概率。本文重點(diǎn)研究了三種降低PAR的方法：即信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)、信號(hào)非畸變技術(shù)和編碼技術(shù)。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是迄今為止還沒有一種好方法能夠徹底地解決OFDM系統(tǒng)中較高PAR的弊病。本論文內(nèi)容安排如下：第一章介紹了課題的背景，可編程器件和OFDM技術(shù)的發(fā)展歷程。第二章詳細(xì)介紹了OFDM的原理以及實(shí)現(xiàn)OFDM所采用的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。第三章詳細(xì)介紹了本課題中信道編碼的方案，包括信道編碼的基本原理，組成結(jié)構(gòu)以及方案中采用的卷積碼和交織的原理及設(shè)計(jì)。第四章詳細(xì)討論了編碼方案如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)，包括可編程邏輯器件FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)流程，以及串口通信接口、編解碼器的FPGA設(shè)計(jì)。第五章詳細(xì)介紹了如何降低OFDM系統(tǒng)中的峰值平均功率比。最后，在第六章總結(jié)全文，并對(duì)課題中需要進(jìn)一步完善的方面進(jìn)行了探討。
標(biāo)簽： OFDM FPGA 信道編碼
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