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(guó)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(shí)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(guò)對(duì)H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評(píng)估，算法特點(diǎn)的分析，同時(shí)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(duì)編碼器中最復(fù)雜耗時(shí)的模塊一運(yùn)動(dòng)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(shí)性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償混合編碼方案，其中一個(gè)主要的不同在于幀間預(yù)測(cè)采用了可變塊尺寸的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)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(cè)，可以改善運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時(shí)也大大增加了編碼器的復(fù)雜度，因此需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)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(shí)，采用合理的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿(mǎn)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(cè)試平臺(tái)，完成了對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的RTL級(jí)的仿真驗(yàn)證，并針對(duì)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(mǎn)足編碼器的實(shí)時(shí)性要求。
標(biāo)簽： DSPFPGA H264 264 AVC
上傳時(shí)間： 2013-07-24
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現(xiàn)代家庭中單相供電的用電設(shè)備如電腦、電視機(jī)、冰箱等都具有非線性特性，都會(huì)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。本文針對(duì)這一現(xiàn)象研究了單相并聯(lián)電壓型有源電力濾波器（APF），設(shè)計(jì)了一個(gè)APF控制系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生與諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，并使補(bǔ)償電流實(shí)時(shí)地跟蹤諧波電流，從而消除諧波電流達(dá)到凈化電網(wǎng)。 本文對(duì)提出的APF控制系統(tǒng)從模擬和數(shù)字兩個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究。 首先，設(shè)計(jì)了APF的主電路結(jié)構(gòu)，確定了系統(tǒng)中電感電容等元件參數(shù)，并根據(jù)仿真結(jié)果系統(tǒng)地分析了參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償效果的影響，然后根據(jù)補(bǔ)償效果選擇最佳的參數(shù)值。 其次，針對(duì)控制系統(tǒng)要求，選用適合系統(tǒng)的電流電壓PI雙環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化后得到了控制器的最優(yōu)參數(shù)，使控制效果達(dá)到最優(yōu)。并從理論上詳細(xì)分析了無(wú)差拍控制算法。 最后，利用滯環(huán)比較原理制作了10KHz的三角波發(fā)生器，用于PWM調(diào)制電路。在對(duì)硬件描述語(yǔ)言以及FPGA設(shè)計(jì)流程深入理解的基礎(chǔ)上，利用Verilog語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了雙環(huán)PI控制器和PWM發(fā)生電路的數(shù)字化，使得有源電力濾波器補(bǔ)償精度提高，有更好的可修改性，可使用于很多不同的非線性負(fù)載。
標(biāo)簽： 單相 有源濾波器 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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激光測(cè)距是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的一種精密測(cè)量技術(shù)，因其良好的精確度特性廣泛地應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的激光測(cè)距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開(kāi)發(fā)成本較高，電路較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy等諸多問(wèn)題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴(yán)重阻礙了激光測(cè)距系統(tǒng)的普及應(yīng)用，因此近年來(lái)激光測(cè)距技術(shù)向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測(cè)距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個(gè)專(zhuān)用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測(cè)距系統(tǒng)簡(jiǎn)化成三個(gè)部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設(shè)計(jì)的激光測(cè)距系統(tǒng)基于相位差式激光測(cè)距原理，綜合當(dāng)前所有的測(cè)相技術(shù)，提出了一種基于FPGA的芯片運(yùn)用DCM的動(dòng)態(tài)移相功能實(shí)現(xiàn)相位差測(cè)量的方法。該方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便快捷，無(wú)需復(fù)雜的過(guò)程計(jì)算，不僅能夠達(dá)到較高的測(cè)距精度，同時(shí)可以大大簡(jiǎn)化外圍電路的設(shè)計(jì)，使測(cè)距系統(tǒng)達(dá)到最大程度的集成化，滿(mǎn)足了近年來(lái)激光測(cè)距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對(duì)測(cè)距誤差的影響，降低測(cè)距系統(tǒng)對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)有： 1.基于方波實(shí)現(xiàn)激光的調(diào)制和發(fā)射，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的外圍電路設(shè)計(jì)； 2.激光測(cè)距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。 在基于DCM的激光測(cè)距方案中，本文詳細(xì)的敘述了利用DCM測(cè)相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計(jì)算過(guò)程，然后將利用不同測(cè)尺測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行合成，并最終將距離的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制顯示出來(lái)。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開(kāi)發(fā)板做為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)編程和仿真驗(yàn)證了該測(cè)距方案的可行性。在采用多次測(cè)量求平均值的情況下，該測(cè)距方案的測(cè)距精度可以達(dá)到3mm，測(cè)距量程可達(dá)100m。該方案設(shè)計(jì)新穎，可將整個(gè)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，為最終的專(zhuān)用集成芯片的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，有利于測(cè)距系統(tǒng)的集成單片化。
標(biāo)簽： FPGA 激光測(cè)距 數(shù)據(jù)處理
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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眾所周知，信息傳輸?shù)暮诵膯?wèn)題是有效性和可靠性，調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展正是體現(xiàn)了這一思想。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日益完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調(diào)制作為一種新的調(diào)制技術(shù)，因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應(yīng)用。 本文對(duì)基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了討論和研究。首先對(duì)16QAM調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，建立了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)分析提出了基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。最后編寫(xiě)Verilog代碼實(shí)現(xiàn)了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規(guī)模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417，并通過(guò)軟件編程對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)調(diào)試。文中詳細(xì)介紹了基帶成形濾波器、載波恢復(fù)和定時(shí)同步的基本原理及其設(shè)計(jì)方法。首先用Matlab對(duì)整個(gè)16QAM系統(tǒng)進(jìn)行了軟件仿真；然后用硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL在QuartusⅡ環(huán)境下完成了系統(tǒng)關(guān)鍵算法的編寫(xiě)、行為仿真和綜合，最后詳細(xì)闡述了異步串口(UART)的FPGA實(shí)現(xiàn)，把我們編寫(xiě)的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
標(biāo)簽： FPGA QAM 調(diào)制解調(diào) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，對(duì)Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語(yǔ)言將其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。 首先，在理論上對(duì)Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了介紹，確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法，結(jié)合CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)現(xiàn)編碼器時(shí)，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中給定的幀長(zhǎng)、碼率與交織算法，以及偽隨機(jī)序列模塊與幀同步模塊，提出了相應(yīng)解決方案；而在相應(yīng)的譯碼器設(shè)計(jì)中，采用了FPGA設(shè)計(jì)中“自上而下”的設(shè)計(jì)方法，權(quán)衡硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與處理時(shí)延等因素，優(yōu)先考慮面積因素，提高元件的重復(fù)利用率和降低電路復(fù)雜度，來(lái)實(shí)現(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個(gè)系統(tǒng)分割成不同的功能模塊，分別闡述了實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 然后，基于Verilog HDL 設(shè)計(jì)出12位固點(diǎn)數(shù)據(jù)的Turbo編譯碼器以及仿真驗(yàn)證平臺(tái)，與用Matlab語(yǔ)言設(shè)計(jì)的相同指標(biāo)的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)譯碼器進(jìn)行性能比較，得到該設(shè)計(jì)的功能驗(yàn)證。 最后，研究了Tuxbo碼譯碼器幾項(xiàng)最新技術(shù)，如滑動(dòng)窗譯碼，歸一化處理，停止迭代技術(shù)結(jié)合流水線電路設(shè)計(jì)，將改進(jìn)后的譯碼器與先前設(shè)計(jì)的譯碼器分別在ISE開(kāi)發(fā)環(huán)境中針對(duì)目標(biāo)器件xilinx Virtex-Ⅱ500進(jìn)行電路綜合，證實(shí)了這些改進(jìn)技術(shù)能有效地提高譯碼器的吞吐量，減少譯碼時(shí)延和存儲(chǔ)器面積從而降低功耗。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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8051系列是至今為止最成功的單片機(jī)之一，在FPGA平臺(tái)上研究帶硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器的8051是對(duì)其在SoC及專(zhuān)用化的方向上的一次邁進(jìn)。文章首先介紹了8051的基本架構(gòu)，包括硬件模塊、指令系統(tǒng)、內(nèi)存分配以及基本外設(shè)。然后講解了在設(shè)計(jì)8051時(shí)如何劃分模塊，每個(gè)模塊的功能與設(shè)計(jì)，同時(shí)也介紹了如何設(shè)計(jì)流水線來(lái)加速8051的處理速度。對(duì)于浮點(diǎn)運(yùn)算器，文章介紹了IEEE浮點(diǎn)數(shù)的表示方法，包括各種特殊值的表示方法以及作用。在探討浮點(diǎn)運(yùn)算器設(shè)計(jì)的時(shí)候首先是給出了模塊的劃分及其實(shí)現(xiàn)的功能，然后以生動(dòng)的實(shí)例介紹了加減乘除四種浮點(diǎn)運(yùn)算的算法。在介紹完8051與浮點(diǎn)運(yùn)算器設(shè)計(jì)以后，文章介紹了如何將浮點(diǎn)運(yùn)算器集成到8051上，包括硬件上的數(shù)據(jù)線接口和控制線接口，以及軟件中如何運(yùn)用硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器。最后文章給出了此設(shè)計(jì)在ModelSim上的仿真結(jié)果以及在CyclonelIFPGA芯片上的驗(yàn)證過(guò)程，可以清楚地看到，與KeilC51軟件庫(kù)的浮點(diǎn)運(yùn)算相比，加法運(yùn)算從186個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，減法運(yùn)算從200個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，乘法運(yùn)算從241個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，而除法則由原來(lái)的¨lO個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，可見(jiàn)硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器使8051在運(yùn)算能力上有了質(zhì)的提高。 筆者也在“Google”和“百度”搜索引擎上，以及“維普數(shù)據(jù)論文網(wǎng)’’上搜索過(guò)，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有類(lèi)似的設(shè)計(jì)，帶硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器的8051可謂是一次創(chuàng)新，希望在實(shí)際應(yīng)用中能有用武之地。
標(biāo)簽： FPGA 8051 硬件 浮點(diǎn)運(yùn)算器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問(wèn)題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問(wèn)題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問(wèn)題。因此，利用FPGA開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場(chǎng)合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開(kāi)發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性?xún)r(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過(guò)程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語(yǔ)言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無(wú)超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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隨著信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)信號(hào)偵察接收機(jī)逐漸從模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變。軟件無(wú)線電概念的提出，促使雷達(dá)偵察接收機(jī)朝大帶寬、全截獲方向發(fā)展，現(xiàn)有的串行信號(hào)處理體制已經(jīng)很難滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。FPGA器件的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)寬帶雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)提供了硬件支持。 本文結(jié)合FPGA芯片特點(diǎn)，在前人研究基礎(chǔ)上，從算法和硬件實(shí)現(xiàn)兩方面，對(duì)雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和創(chuàng)新，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面。 1)給出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的兩種FPGA設(shè)計(jì)聯(lián)合仿真技術(shù)。這種聯(lián)合仿真技術(shù)，大大提高了基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)效率。 2)給出了一種基于FFT/IFFT的寬帶數(shù)字正交變換算法，并將該算法在FPGA中進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)可對(duì)600MHz帶寬內(nèi)的輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)正交變換。 3)提出了一種全并行結(jié)構(gòu)FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并將其在FPGA芯片中進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)能夠在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成32點(diǎn)并行FFT運(yùn)算，滿(mǎn)足了數(shù)字信道化接收機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理速度的要求。 4)提出了一種自相關(guān)信號(hào)檢測(cè)FPGA實(shí)現(xiàn)方案，通過(guò)改變FIFO長(zhǎng)度改變自相關(guān)運(yùn)算點(diǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)檢測(cè)。提出通過(guò)二次門(mén)限處理來(lái)消除檢測(cè)脈沖中的毛刺和凹陷，降低了虛警概率，提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性。 5)在單通道自相關(guān)信號(hào)檢測(cè)算法基礎(chǔ)上，提出采用三路并行檢測(cè)，每路采用不同的相關(guān)點(diǎn)數(shù)和檢測(cè)門(mén)限，再綜合考慮三路檢測(cè)結(jié)果，得到最終檢測(cè)結(jié)果。給出了算法FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了聯(lián)合時(shí)序仿真，提高了檢測(cè)性能。 6)給出了一種利用FFT變換后的兩根最大譜線進(jìn)行插值的快速高精度頻率估計(jì)方法，并將該算法在FPGA硬件中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。通過(guò)利用FFT運(yùn)算后的實(shí)/虛部最大值進(jìn)行插值，降低了硬件資源消耗、縮短了運(yùn)算延遲。 7)結(jié)合4)、5)、6)中的研究成果，完成了對(duì)雷達(dá)脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間、終止時(shí)間、脈沖寬度和脈沖頻率的估計(jì)，最終在一塊FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)精簡(jiǎn)的雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)，并在微波暗室中進(jìn)行了測(cè)試。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào) 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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HT45F43 特性特性特性特性 MCU 特性：內(nèi)建 2x OPAs & 2x Comparators, EEPROM, HIRC 4MHz + 32K LIRC，節(jié)省外部器件 傳感器：電化學(xué) Sensor（ME2-CO） 電源電壓：9V 堿性電池 高音量蜂鳴器輸出：（＞85DB） 待機(jī)電流：Typ.21uA, Max.27uA 低電壓檢測(cè)：7.5V 自測(cè) / 校準(zhǔn)功能 LED 顯示：紅、黃、綠三顆 LED 指示 使用 HT45F43 內(nèi)建 OSC & Reset 電路，節(jié)省外部器件 使用 HT45F43 內(nèi)建 OPA 進(jìn)行 CO Sensor 信號(hào)放大，節(jié) 省外部器件 WATCHDOG 每 32 秒喚醒一次進(jìn)行 CO 濃度偵測(cè)和電池電壓偵測(cè)
標(biāo)簽： 獨(dú)立 煤氣 報(bào)警 蜂鳴
上傳時(shí)間： 2013-06-16
上傳用戶(hù)：qunquan
近年來(lái)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是三維(3D)繪圖。3D繪圖使用3D模型和各種影像處理產(chǎn)生具有三維空間真實(shí)感的影像，應(yīng)用于虛擬真實(shí)情況以及多媒體的產(chǎn)品上，且多半是使用低成本的實(shí)時(shí)3D計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)。在初期3D圖形學(xué)剛起步時(shí)，由于圖形簡(jiǎn)單，因此可以利用CPU來(lái)運(yùn)算，但隨著圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，所要繪制的圖形越來(lái)越復(fù)雜，這時(shí)如果單純依賴(lài)CPU來(lái)處理，不能達(dá)到實(shí)時(shí)的要求，因此需要專(zhuān)門(mén)的硬件來(lái)加速圖形處理，GPU(圖形處理單元)因此出現(xiàn)了。不過(guò)由于3D圖形加速硬件的復(fù)雜性和短壽命，這極大地提高了對(duì)硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境的需要。為了更好的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改和測(cè)試，不能僅僅用專(zhuān)門(mén)定制的方法來(lái)設(shè)計(jì)，需要其他的方：硬件描述語(yǔ)言(HDL)和FPGA。 隨著計(jì)算機(jī)繪圖規(guī)模的需要，借助輔助硬件資源，來(lái)提高圖形處理單元(GPU)處理速度的需求越來(lái)越普遍。自從15年前現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)開(kāi)始出現(xiàn)以來(lái)，其在可編程硬件領(lǐng)域所起的作用越來(lái)越大。它們?cè)谒俣取Ⅲw積和速度方面都有了很大的提高。這意味著FPGA在以前只能使用專(zhuān)用硬件的場(chǎng)合越來(lái)越重要。其中一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是3D圖形渲染，在這個(gè)研究領(lǐng)域里人們正在利用具有可編程性能的FPGA來(lái)幫助改進(jìn)圖形處理單元(GPU)的性能。 能夠在廉價(jià)、可動(dòng)態(tài)重新配置的FPGA上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法來(lái)輔助硬件設(shè)計(jì)。本文的設(shè)計(jì)就是通過(guò)在FPGA上實(shí)現(xiàn)3維圖形幾何處理管線部分功能來(lái)提高圖形處理速度。具體實(shí)現(xiàn)中使用硬件描述語(yǔ)言(Verilog HDL)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題。 本文主要特色如下： 1.針對(duì)幾何變換換子系統(tǒng)，提出一種硬件實(shí)現(xiàn)方案，該方案能對(duì)基本的幾何變換如：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和投影進(jìn)行操作。首先構(gòu)造出總體變換矩陣，隨后進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，再進(jìn)行投影變換，最后輸出變換座標(biāo)。提出一種脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)，用于兩個(gè)矩陣的乘法運(yùn)算。找到一種快捷的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)矩陣相乘，將能大大提高系統(tǒng)的效率。 2.對(duì)于3D圖形裁剪，文中描述了一種裁剪引擎，它能夠處理3D圖形中的裁剪、透視除法以及視口映射的功能。硬件實(shí)現(xiàn)的難度取決于裁剪算法的復(fù)雜程度。我們?cè)赟utherland-Hodgman裁剪算法的基礎(chǔ)上提出一種新的裁剪算法，該算法通過(guò)去除冗余頂點(diǎn)以提高處理速度，同時(shí)利用編碼來(lái)判斷線段可見(jiàn)性的方法使得硬件實(shí)現(xiàn)變得很容易。 3.最后，我們?cè)贔PGA上實(shí)現(xiàn)了幾何變換以及三維裁剪，并與C語(yǔ)言的模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確，且三維裁剪能夠以3M個(gè)三角形/s的速度運(yùn)行，滿(mǎn)足了圖形流水中的實(shí)時(shí)性要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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