當(dāng)今電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)，基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設(shè)計(jì)是以知識產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎(chǔ)，以硬件描述語言為主要設(shè)計(jì)手段，借助以計(jì)算機(jī)為平臺的EDA工具進(jìn)行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設(shè)計(jì)軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開發(fā)軟件進(jìn)行SOPC(System On a Programmable Chip)設(shè)計(jì)流程后，依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實(shí)現(xiàn)方案，模塊化的設(shè)計(jì)方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過程中，用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫中的圖形模塊(Block)進(jìn)行系統(tǒng)建模，在Simulink中仿真通過后，利用DSP Builder將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件，從而避免了VHDL語言手動編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開發(fā)功能，調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core，進(jìn)一步提高了開發(fā)效率。 在進(jìn)行編譯、仿真調(diào)試成功后，經(jīng)過QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6，完成器件編程，從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間： 2013-06-24
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，指紋識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域。對于一般的指紋識別系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)要求具有很高的實(shí)時性和易用性，因此識別算法應(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)時性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識別算法采用不同的實(shí)現(xiàn)平臺，使得指紋識別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實(shí)時性、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)庫技術(shù)、指紋識別技術(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。對指紋識別技術(shù)中各個環(huán)節(jié)的算法和原理進(jìn)行了深入研究，合理的改進(jìn)了部分指紋識別算法；同時為了提高系統(tǒng)的實(shí)時性，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方面： 1、對指紋圖像預(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)的單枚指紋識別方法，提出采用多枚指紋唯一標(biāo)識身份，大大降低了識別系統(tǒng)的誤識率； 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)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)了后臺指紋特征匹配服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式指紋識別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫的實(shí)時信息交換。 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的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、擴(kuò)展性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式 指紋識別
上傳時間： 2013-08-04
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當(dāng)前我國正處在從模擬電視系統(tǒng)向數(shù)字電視系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型期，數(shù)字電視用戶數(shù)量激增，其趨勢是在未來的幾年內(nèi)數(shù)字電視將迅速普及。在應(yīng)用逐漸廣泛的數(shù)字電視系統(tǒng)中，監(jiān)控?cái)?shù)字電視服務(wù)正成為一種越來越迫切的需要。然而，目前對于數(shù)字電視并沒有合適的監(jiān)測儀器，因此無法及時方便地診斷出現(xiàn)問題的信號以及隔離需要維修的數(shù)字化設(shè)備。通常只有當(dāng)電視屏幕上的圖像消失時我們才知道數(shù)字信號系統(tǒng)出了問題。幾乎沒有任何線索可以用來找到問題的所在或原因，碼流分析儀器在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。目前在數(shù)字電視系統(tǒng)的前端，通過監(jiān)控了解數(shù)字視頻廣播(DVB)信號和服務(wù)的狀況從而采取措施比通過觀眾的反映而采取措施要主動和及時得多。傳輸流(TS)的測試設(shè)備可使技術(shù)人員分析碼流的內(nèi)部情況，它們在決定未來服務(wù)質(zhì)量和客戶滿意度方面將扮演更重要的角色。 本文著重研究了在DVB廣播電視系統(tǒng)中，DVB-ASI信號的解碼、MPEG-2TS的實(shí)時檢錯原理和基于現(xiàn)場可編輯門陣列(FPGA)的實(shí)現(xiàn)方法。文章首先闡述了數(shù)字電視系統(tǒng)的一些基本概念，介紹了MPEG-2/DVB標(biāo)準(zhǔn)、ETR101 290標(biāo)準(zhǔn)、異步串行接口(ASI)。然后介紹了FPGA的基本概念與開發(fā)FPGA所使用的軟件工具。最后根據(jù)DVB-ASI接收系統(tǒng)的解碼規(guī)則與MPEG-2TS碼流的結(jié)構(gòu)提出了一套基于FPGA的MPEG-2TS碼流實(shí)時分析與檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案并予以了實(shí)現(xiàn)。 在本系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA起著核心的作用，主要完成DVB-ASI的解碼、MPEG-2TS碼流檢錯、以及數(shù)字電視節(jié)目專有信息(PSI)提取等功能。本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)與傳統(tǒng)的碼流分析儀相比具有集成度較高、易擴(kuò)展、便于攜帶、穩(wěn)定性好、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： MPEG2TS FPGA 碼流
上傳時間： 2013-06-04
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論文以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為研究對象，應(yīng)用了先進(jìn)的FPGA/CPLD技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種全數(shù)字的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，通過了仿真、綜合和下載的各個程序測試環(huán)節(jié)，并在實(shí)驗(yàn)中得到了良好的應(yīng)用。 本論文分析了反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理以及其具體的控制過程，然后闡述了FPGA的設(shè)計(jì)原理以及所涉及到的相關(guān)芯片，接著對所要應(yīng)用的硬件語言VerilogHDL方面的知識進(jìn)行了簡要地介紹，這些為論文的具體設(shè)計(jì)部分提供了理論基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)針對需要實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，設(shè)計(jì)出了一種符合要求的連續(xù)可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器，整個脈沖信號發(fā)生器有兩個大的模塊組成，最后用一個頂層的模塊將二者連接起來，并且每個子模塊以及頂層的模塊都通過了仿真測試。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)思路，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)提供了方便，同時也提高了系統(tǒng)性能的可擴(kuò)展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設(shè)計(jì)思路，應(yīng)用了VerilogHDL硬件語言，該語言較容易理解。軟件也是采用了目前應(yīng)用比較廣泛的幾種。在最后的實(shí)物實(shí)驗(yàn)中也取得了良好的效果，從而證明了設(shè)計(jì)的正確性。論文針對VerilogHDL硬件語言的應(yīng)用技巧以及實(shí)際編寫程序中經(jīng)常遇到的問題都做了詳細(xì)的解釋，并提出了幾個解決問題的方法；對于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細(xì)說明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)，是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，該門技術(shù)具有操作靈活、利用廣泛以及價(jià)廉等特點(diǎn)。該門技術(shù)具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動著整個集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成的進(jìn)一步發(fā)展。整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經(jīng)濟(jì)節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個系統(tǒng)運(yùn)行變得十分可靠，調(diào)試也極為方便。作為一種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標(biāo)簽： FPGA 步進(jìn)電機(jī)控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-20
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電池作為手持設(shè)備中的電源，通常直接給升壓DC/DC 轉(zhuǎn)換器供電。由于升壓DC/DC 轉(zhuǎn)化器本身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺陷，從電池到負(fù)載始終有一條電流通路，如圖1 所示。一旦負(fù)載短路到地(GND),短路產(chǎn)生
標(biāo)簽： DCDC 手持設(shè)備 升壓 可靠性設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-04-24
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本文研究了在復(fù)雜背景下紅外圖像的背景和噪聲抑制算法，并且完成了硬件實(shí)現(xiàn)，主要包括以下內(nèi)容： 1.通過對實(shí)際紅外圖像的背景和噪聲特性的研究分析，設(shè)計(jì)改進(jìn)了一種基于加權(quán)廣義次序統(tǒng)計(jì)濾波器的背景抑制的算法。紅外圖像的噪聲通常為脈沖噪聲，具有高頻特性；而紅外圖像的背景變換比較緩慢，其頻譜成分多集中在低頻區(qū)域，所以本文在對圖像特性分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)改進(jìn)了基于加權(quán)廣義次序統(tǒng)計(jì)濾波器的背景抑制的算法。在對采集的起伏背景紅外圖像進(jìn)行背景抑制后，用全局門限可以有效的分割出目標(biāo)信息，輸出包含目標(biāo)信息的二值化圖像，為后續(xù)處理提供數(shù)據(jù)。但是出于更復(fù)雜背景條件下算法有效性的目的，深入討論了局部自適應(yīng)門限分割算法的設(shè)計(jì)。 2.在實(shí)時信號處理系統(tǒng)中，底層的圖像預(yù)處理算法目前難以用軟件實(shí)現(xiàn)；但是其運(yùn)算結(jié)構(gòu)相對比較簡單，適于用FPGA進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。本文對算法的FPGA設(shè)計(jì)作了較為深入地研究，同時介紹了算法的VHDL實(shí)現(xiàn)，利用模塊化的優(yōu)點(diǎn)對算法分模塊設(shè)計(jì)，對各個模塊的實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)介紹。 3.完成了紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)的預(yù)處理部分硬件電路設(shè)計(jì)，對FPGA中預(yù)處理算法的處理結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。通過算法在硬件上的實(shí)現(xiàn)，證明了算法的有效性。
標(biāo)簽： FPGA 紅外成像 制導(dǎo) 數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-07-02
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卷積編碼是深空通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)中常用的一種編碼方式。Viterbi碼算法是卷積碼的一種最大似然譯碼算法，它按照最大似然譯碼準(zhǔn)則，在網(wǎng)格圖上找出一條最大似然路徑來得到譯碼結(jié)果。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是3比特軟判決Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)是采用硬件VHDL語言來完成，并在ModelSim和Quartus Ⅱ軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯和仿真。在論文中介紹了Viterbi譯碼器的各模塊的各種算法，并著重介紹了本設(shè)計(jì)所采用的具體方法，通過仿真和測試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。最后，介紹了Viterbi譯碼器在未來通信中的發(fā)展和應(yīng)用。
標(biāo)簽： FPGA 譯碼
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近年來微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺效果很不理想，往往需要對圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機(jī)器識別的圖像。因此，市場急需大量高效的實(shí)時圖像處理器能夠在傳感器后端對這類圖像進(jìn)行處理。而FPGA的出現(xiàn)，恰恰解決了這個問題。 近十年來，隨著FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，F(xiàn)PGA也逐漸進(jìn)入數(shù)字信號處理領(lǐng)域，尤其在實(shí)時圖像處理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應(yīng)用的FPGA的發(fā)貨量，增長了50％；而常規(guī)的DSP大約增長了40％。由于FPGA可無比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升，國內(nèi)外，越來越多的實(shí)時圖像處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應(yīng)用，而PDSP將會側(cè)重于復(fù)雜算法的應(yīng)用領(lǐng)域。可以說，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應(yīng)用的靈魂，是硬件得以發(fā)揮其強(qiáng)大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個世紀(jì)90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術(shù)，而這種技術(shù)的特征正好具備幾何與拓?fù)涞碾p重特性，使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實(shí)現(xiàn)。該種算法在空域進(jìn)行圖像處理，無需進(jìn)行大量復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算，算法簡單、快速、高效，易于硬件實(shí)現(xiàn)。通過十多年來的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領(lǐng)域，”共軛變換”圖像處理方法確實(shí)有其獨(dú)特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用，就如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下，對常用的圖像增強(qiáng)算法和”共軛變換”圖像處理方法進(jìn)行了比較，并且在設(shè)計(jì)制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺”的基礎(chǔ)上，用VHDL實(shí)現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進(jìn)行了算法的硬件實(shí)現(xiàn)與效果驗(yàn)證。此外，本文還詳細(xì)地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA 共軛變換 圖像 處理方法
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數(shù)字電視近年來飛速發(fā)展，它最終取代模擬電視是一個必然趨勢。可編程邏輯技術(shù)以及EDA技術(shù)的升溫也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)中，研究探討了數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——傳輸流復(fù)用器的FPGA建模和實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，概述了數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2以及傳輸流復(fù)用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復(fù)用器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細(xì)說明了如何運(yùn)用創(chuàng)新思路，采用獨(dú)特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)整個復(fù)用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說明了復(fù)用器硬件邏輯設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的幾個FPGA設(shè)計(jì)技巧。最后對本文進(jìn)行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復(fù)用器設(shè)備未來發(fā)展的設(shè)想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復(fù)用器設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款A(yù)ltera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設(shè)計(jì)技巧運(yùn)用于復(fù)用器的硬件邏輯設(shè)計(jì)中。整個設(shè)計(jì)方案不但簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴(kuò)展性強(qiáng)的復(fù)用器系統(tǒng)。
標(biāo)簽： FPGA 傳輸流 復(fù)用器 建模
上傳時間： 2013-06-02
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本論文依據(jù)IEEE802.16a物理層對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，同時對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，錯誤位置多項(xiàng)式和錯誤值多項(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，并在此試驗(yàn)平臺上實(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
上傳時間： 2013-06-03
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