隨著各種非線性電力電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重。為了保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證電氣設(shè)備和用電人員的安全，治理電磁環(huán)境污染、維護(hù)綠色環(huán)境，研究實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的電力諧波分析系統(tǒng)，對電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測、分析和監(jiān)控，都具有重要的理論和工程實(shí)際意義。 目前實(shí)際應(yīng)用的電力諧波分析系統(tǒng)大多是以單片機(jī)為核心組成。單片機(jī)運(yùn)行速度慢，實(shí)時(shí)性較差，不能滿足實(shí)際應(yīng)用中對系統(tǒng)實(shí)時(shí)性越來越高的要求。另外，單片機(jī)的地址線和數(shù)據(jù)線位數(shù)較少，這使得由單片機(jī)構(gòu)成的電力諧波分析系統(tǒng)外圍電路龐大，系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性上都大打折扣。 本文首先研究了電力諧波的產(chǎn)生，危害及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對電力諧波檢測中常用的各種算法進(jìn)行分析和比較；然后介紹了FPGA芯片的特性和SOPC系統(tǒng)的特點(diǎn)，并分析比較了傳統(tǒng)測量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測量儀器的特性。綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、主要工藝發(fā)展及目前的應(yīng)用情況。 然后，對整個(gè)諧波處理器系統(tǒng)的框架及結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，包括系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)分配，外圍硬件電路的結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)流程。其后，針對系統(tǒng)外圍硬件電路、FFTIP核設(shè)計(jì)和SOPC系統(tǒng)的組建，進(jìn)行詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用NiosⅡ處理器核和FFT運(yùn)算協(xié)處理器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。FFT運(yùn)算用專門的FFT運(yùn)算協(xié)處理器核完成，使得系統(tǒng)克服的單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差和速度慢的缺點(diǎn)。FFTIP核采用現(xiàn)在ASIC領(lǐng)域的一種主流硬件描述語言VHDL進(jìn)行編寫，采用順序的處理結(jié)構(gòu)和IEEE浮點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算，具有系統(tǒng)簡單、占用硬件資源少和高運(yùn)算精度的優(yōu)點(diǎn)。諧波分析儀系統(tǒng)組建采用SOPC系統(tǒng)。SOPC系統(tǒng)具有可對硬件剪裁和添加的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)的更簡單，應(yīng)用面更廣，專用性更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。最后，給出了對系統(tǒng)中各模塊進(jìn)行仿真及系統(tǒng)生成的結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA 諧波分析儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著 EDA 技術(shù)及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，簡稱 FPGA)的性能有了大幅度的提高，F(xiàn)PGA的設(shè)計(jì)水平也達(dá)到了一個(gè)新的高度。基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)為現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性，以Nios Ⅱ軟核處理器為核心的SOPC(System on Programmable Chip)系統(tǒng)便是把嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用在FPGA上的典型例子，本文設(shè)計(jì)的指紋識(shí)別模塊就是基于FPGA的Nios Ⅱ處理器為核心的SOPC設(shè)計(jì)。通過IP核技術(shù)和靈活的軟硬件編程，實(shí)現(xiàn)Nios Ⅱ?qū)PGA外圍器件的控制，并對指紋處理算法進(jìn)行了改進(jìn)，研究了指紋識(shí)別算法到Nios Ⅱ系統(tǒng)的移植。 本文首先闡述了指紋識(shí)別模塊的SOPC設(shè)計(jì)方案，然后是對模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。在硬件方面，完成了指紋識(shí)別模塊的 FPGA 硬件設(shè)計(jì)，包括 FPGA 內(nèi)部的Nios Ⅱ系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和 FPGA 外圍電路設(shè)計(jì)。前者利用 SOPC Builder將Nios Ⅱ處理器、指紋讀取接口 UART、鍵盤與LCD顯示接口、FLASH接口、SDRAM控制器構(gòu)建成NiosⅡ硬件系統(tǒng)，后者是電源和時(shí)鐘電路、SDRAM存儲(chǔ)器電路、FLASH存儲(chǔ)器電路、LCD顯示電路、指紋傳感器電路、FPGA 配置電路這些純實(shí)物硬件設(shè)計(jì)，給出了設(shè)計(jì)方法和電路連接圖。 在軟件方面，包括下面兩個(gè)內(nèi)容： 完成 FPGA 外圍器件程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對外圍器件的操作。 深入的研究了指紋識(shí)別算法。對指紋圖像識(shí)別算法中的指紋圖像濾波和匹配算法進(jìn)行了分析，提出了指紋圖像增強(qiáng)改進(jìn)算法和匹配改進(jìn)算法，通過試驗(yàn)，改進(jìn)后的指紋圖像濾波算法取得了較好的指紋圖像增強(qiáng)效果。改進(jìn)后的匹配算法速度較快，誤識(shí)率較低。最后研究了指紋識(shí)別算法如何在FPGA中的Nios Ⅱ系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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本論文來自于863項(xiàng)目基于光互連自組織內(nèi)存服務(wù)體系(簡稱MemoryBox)。本文主要研究Memory Box系統(tǒng)中基于可重配置計(jì)算架構(gòu)，軟硬件攜同設(shè)計(jì)方法，在XILINX VIRTEX 2 Pro FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)是Memory Box工作的平臺(tái)，所以硬件應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性、靈活性，軟件應(yīng)具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。在硬件平臺(tái)選型時(shí)，我們選擇的是基于高性能Xilinx VIRTEX2 Pro的自制開發(fā)板。嵌入式系統(tǒng)軟硬件開發(fā)平臺(tái)選用的是Xilinx EDK、ISE。內(nèi)核移植所用的交叉開發(fā)工具鏈為powerpc-405-linux-gnu。該交叉開發(fā)工具鏈工作在Red Hat Enterprise LINUX．AS 4平臺(tái)下。 本論文主要包括三部分工作：首先是硬件設(shè)計(jì)，其核心是EDK和ISE設(shè)計(jì)的SOPC工程；然后是嵌入式LINUX內(nèi)核移植與調(diào)試；最后完成存儲(chǔ)管理軟件的設(shè)計(jì)。完全用硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的各種存儲(chǔ)管理功能極其困難。而通過移植內(nèi)核，存儲(chǔ)管理軟件以運(yùn)行在Linux內(nèi)核上的應(yīng)用軟件的形式實(shí)現(xiàn)了其功能。存儲(chǔ)管理軟件要解決共享沖突，負(fù)載均衡，遠(yuǎn)程內(nèi)存與本地內(nèi)存的地址一致性以及對海量內(nèi)存陣列的重新編址等問題，設(shè)計(jì)出較完善的Memory Box的存儲(chǔ)管理模型。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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JPEG是聯(lián)合圖像專家組(Joint Picture Expert Group)的英文縮寫，是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和CCITT聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。JPEG的基于DCT變換有損壓縮具有高壓縮比特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)量極大的多媒體以及帶寬資源寶貴的網(wǎng)絡(luò)程序中。 動(dòng)態(tài)圖像的JPEG編解碼處理要求圖像恢復(fù)質(zhì)量高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，本課題就是針對這兩個(gè)方面的要求展開的研究。該系統(tǒng)由圖像編碼服務(wù)器端和圖像解碼客戶端組成。其中，服務(wù)器端實(shí)時(shí)采集攝像頭傳送的動(dòng)態(tài)圖像，進(jìn)行JPEG編碼，通過網(wǎng)絡(luò)傳送碼流到客戶端；客戶端接收碼流，經(jīng)過JPEG解碼，恢復(fù)出原始圖像送VGA顯示。設(shè)計(jì)結(jié)果完全達(dá)到了實(shí)時(shí)性的要求。 本文從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)，首先分析了系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，介紹FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它的設(shè)計(jì)流程和指導(dǎo)原則；然后從JPEG圖像壓縮技術(shù)發(fā)展的歷程出發(fā)，分析JPEG標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)高壓縮比高質(zhì)量圖像處理的原理；針對FPGA在算法實(shí)現(xiàn)上的特點(diǎn)，以及JPEG算法處理的原理，按照編碼和解碼順序，研究設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)的DA算法的FDCT和IDCT變換，以及按發(fā)生頻率進(jìn)行優(yōu)化的霍夫曼查找表結(jié)構(gòu)，并且從系統(tǒng)整體上對JPEG編解碼進(jìn)行簡化，以提高系統(tǒng)的處理性能。最后，通過分析Nios嵌入式微處理器可定制特性，根據(jù)SOPC Builder中Avalon總線的要求，把圖像采集，JPEG圖像壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸轉(zhuǎn)變成用戶自定義模塊，在SOPC Builder下把用戶自定義模塊添加到系統(tǒng)中，由Nios嵌入式軟核的控制下運(yùn)行，在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)整個(gè)JPEG實(shí)時(shí)圖像編解碼系統(tǒng)(soc)。 在FPGA上實(shí)現(xiàn)硬件模塊化的JPEG算法，具有造價(jià)低功耗低，性能穩(wěn)定，圖像恢復(fù)后質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，適用于精度要求高且需要對圖像進(jìn)行逐幀處理的遠(yuǎn)程微小目標(biāo)識(shí)別和跟蹤系統(tǒng)中以及廣電系統(tǒng)中前期的非線性編輯工作以及數(shù)字電影的動(dòng)畫特技制作，對降低成本和提高圖像處理速度兩方面都有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。通過在FPGA上實(shí)現(xiàn)JPEG編解碼，進(jìn)一步探索FPGA在數(shù)字圖像處理上的優(yōu)勢所在，深入了解進(jìn)行此類硬件模塊設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)，是本課題的重要學(xué)術(shù)意義所在。
標(biāo)簽： FPGA JPEG 實(shí)時(shí)圖像 編解碼
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該論文基于NIOS Ⅱ軟核處理器和Altera的FPGA技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種便攜式的振動(dòng)頻譜分析儀，用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障監(jiān)測和診斷。以SOPC技術(shù)為手段，將信號(hào)采集和信號(hào)處理電路通過可編程片上系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是將對ADC的控制、數(shù)字信號(hào)的濾波、快速傅立葉變換的設(shè)計(jì)，通過FPGA芯片集成在一起，以NIOS Ⅱ來完成32位CPU的狀態(tài)控制功能。工程機(jī)械、汽車車輛中都存在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，這類設(shè)備的異常振動(dòng)往往會(huì)影響正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)各種重大事故，該分析儀可以實(shí)時(shí)地或定期地對發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析和監(jiān)測，運(yùn)用于民用機(jī)械能產(chǎn)生非常好的經(jīng)濟(jì)效益。 該論文從四個(gè)方面進(jìn)行了研究工作。其一，利用FPGA對ADC芯片的工作進(jìn)行控制，使其在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)與DSP模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對ADC各引腳時(shí)序進(jìn)行控制，使兩者協(xié)調(diào)同步工作，編制了相應(yīng)的VHDL語言程序。其二，采用SOPC Builder設(shè)計(jì)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了基于NIOS Ⅱ的32位CPU軟核，創(chuàng)建了相應(yīng)的C/C++和匯編的宏代碼，使得軟件可以訪問用戶自定義邏輯。對頂層設(shè)計(jì)產(chǎn)生的VHDL的RTL代碼和仿真文件進(jìn)行了綜合、編譯適配以及仿真。其三，配合Matlab和DSP Builder的強(qiáng)大功能進(jìn)行DSP模塊設(shè)計(jì)，開發(fā)出了FIR和FFT等功能模塊，并且添加到SOPC系統(tǒng)中，使其可以由NIOS Ⅱ很容易的調(diào)用。其四，在NIOS Ⅱ系統(tǒng)中添加了uC/OS Ⅱ操作系統(tǒng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且降低了開發(fā)難度，提高了系統(tǒng)升級的能力。由于整個(gè)設(shè)計(jì)是基于FPGA開發(fā)的，所以該系統(tǒng)包括了所有FPGA系統(tǒng)的特點(diǎn)，包括并行的DSP處理、在系統(tǒng)可編程、升級簡單等特點(diǎn)，極易使設(shè)計(jì)產(chǎn)品化。
標(biāo)簽： FPGA 便攜式 振動(dòng)頻譜 分析儀
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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(shí)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(tái)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(dòng)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(shí)間： 2013-05-28
上傳用戶：koulian
汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)增長中發(fā)揮著越來越重要的作用。近幾年，雖然我國的汽車工業(yè)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，但汽車ECU(Electronic Control Unit)的設(shè)計(jì)制造一直無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，嚴(yán)重制約了汽車工業(yè)的發(fā)展。針對這個(gè)現(xiàn)狀，本課題對于ECU的設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步研究。首次嘗試了基于SOPC技術(shù)的ECU系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并利用dSPACE實(shí)時(shí)仿真發(fā)動(dòng)機(jī)，完成了ECU的硬件在回路仿真，對控制效果進(jìn)行了測試和分析。 目前，市場上的ECU系統(tǒng)都是基于專用單片機(jī)的。本文首先對現(xiàn)有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析比較，總結(jié)出ECU的主要組成部件；而后通過各類方案的對比，確定了本課題采用基于FPGA的嵌入NIOS Ⅱ軟核的SOPC技術(shù)方案。 之后，進(jìn)行了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)模型搭建和控制算法的設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)模型以Hendricks提出的均值模型為基礎(chǔ)，參考mathworks公司的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。并在該模型基礎(chǔ)上，參考Fekete提出的針對多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的基于模型的空燃比控制策略和mathworks發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案，建立了以控制空燃比為核心的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油控制算法。并通過simulink的仿真，驗(yàn)證了模型和算法的合理有效性。 基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案，完成了ECU硬件電路設(shè)計(jì)，并在該系統(tǒng)中完成了上述算法的移植和優(yōu)化。最后，利用dSPACE實(shí)時(shí)仿真發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行ECU的硬件在回路仿真，對本文設(shè)計(jì)的ECU系統(tǒng)進(jìn)行了測試。證實(shí)了該ECU方案在空燃比控制方面取得了較好的效果。 本論文以大量的圖示形式介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)模型和系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件流程等一目了然，淺顯易懂。同時(shí)論文中采用的基于SOPC技術(shù)的ECU設(shè)計(jì)具有一定創(chuàng)新性，對于其他ECU系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)具有一定指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽： FPGA 汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-11
上傳用戶：小眼睛LSL
軟件無線電(SDR)
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 擴(kuò)頻 收發(fā)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-13
上傳用戶：linlin
基于FPGA的智能小車系統(tǒng)就是本地計(jì)算機(jī)通過接入Internet小車實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)端工作現(xiàn)場、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、磁場輻射、重力等條件的影響，可以在人類無法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測任務(wù)。適用于國防及民用多個(gè)領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)以遙控小車裝置為基礎(chǔ)，通過配置在上面的攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像的采集及對行車道的檢測，通過配置的紅外測溫儀探測環(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)是可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制小車運(yùn)行及采集現(xiàn)場的溫度、圖像等相關(guān)信息，完成人類在特定條件下無法完成的工作。對人類的科學(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；并對行車道檢測系統(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)模塊和紅外測溫模塊的基礎(chǔ)上，編寫了圖像采集和溫度測量程序以及小車運(yùn)動(dòng)控制程序，并對系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，初步達(dá)到通過Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。
標(biāo)簽： FPGA 智能小車
上傳時(shí)間： 2013-08-05
上傳用戶：cjf0304
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，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式 指紋識(shí)別 系統(tǒng)研究
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