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cubieboard 嵌入式系統(tǒng)

  • 基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).rar

    本文介紹了基于軟PLC(Programmable Logic Controller,可編程控制器)的嵌入式技術(shù)起源和背景,綜述了基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)點,最后介紹了其設(shè)計和實現(xiàn)的方法。 基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)分為開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)(又稱為虛擬機系統(tǒng))。本文概述了開發(fā)系統(tǒng),其運行于PC機的操作系統(tǒng)如Windows或者Linux等,為用戶提供一個大眾化的編程環(huán)境,它包含編輯器、編譯器、連接器、調(diào)試器和通信接口幾個部分。編輯界面友好,可以讓用戶方便的使用LD、ST和FBD三種語言編寫程序,編譯器和連接器將源程序文件編譯和連接成虛擬機系統(tǒng)可執(zhí)行的目標代碼文件;分析了開發(fā)系統(tǒng),其中詳細描述了編譯模塊的編制過程,實現(xiàn)了將指令表語言轉(zhuǎn)換為運行系統(tǒng)能夠識別的C/C++指令的功能;詳細地研究了梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表語言,以及由指令表語言向梯形圖語言的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。調(diào)試器借助于虛擬機運行系統(tǒng)提供的服務(wù)可完成對應(yīng)用程序的調(diào)試糾錯;討論了uCLinux操作系統(tǒng)和編譯調(diào)試技術(shù),以及采用ModBus/TCP工業(yè)通信協(xié)議的通信接口用于開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)之間的通信。 另一方面,本文分析了虛擬機運行系統(tǒng),它運行于安裝了uCLinux的ARM7平臺上,包括運行內(nèi)核模塊、系統(tǒng)管理模塊和通信接口模塊。由于uCLinux沒有MMU和本身對實時性沒有什么要求,而針對基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)要求,本文在對其進行了uCLinux小型化研究的同時探討了雙內(nèi)核實時性方案,解決了uCLinux實時性不足的問題。運行內(nèi)核模塊調(diào)度和執(zhí)行應(yīng)用程序并管理時鐘。系統(tǒng)管理模塊管理系統(tǒng)狀態(tài)和內(nèi)存。通信模塊用于開發(fā)系統(tǒng)及I/O設(shè)備通信。在此基礎(chǔ)上,對基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的進行了設(shè)計與實現(xiàn),并通過試驗將編譯的目標代碼傳遞到基于軟PLC的嵌入式運行系統(tǒng)中,實現(xiàn)了控制功能,驗證了生成目標代碼的正確性和開發(fā)系統(tǒng)的可行性,實現(xiàn)了編輯界面友好,系統(tǒng)開放,性價比較高的軟PLC嵌入式系統(tǒng),達到了預(yù)期的目標,具有一定理論和應(yīng)用價值。

    標簽: PLC 嵌入式系統(tǒng)

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:jiiszha

  • 基于面向?qū)ο蟮那度胧较到y(tǒng)軟件開發(fā)方法研究及其應(yīng)用.rar

    十多年來,隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復(fù)雜度的提高、對軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場的激烈競爭導(dǎo)致嵌入式軟件推出周期的縮短,都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴峻的危機和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心,于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”,.但是目前對該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上,不能很好地保證軟件復(fù)用和代碼的重用,因此難以滿足市場對嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究內(nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù),對嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進行封裝,創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實時框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點一最大限度實現(xiàn)軟件重用外,最突出的是具備以下兩個特點: 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時,傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關(guān)注的重點是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解,、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時,保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實現(xiàn),ARTIC框架引入了面向方面的思想,、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來,為它們單獨設(shè)計組件。開發(fā)人員在應(yīng)用該框架進行嵌入式軟件設(shè)計時,只需要關(guān)注功能需求的實現(xiàn),對于實時性、調(diào)度等非功能需求的實現(xiàn)可以通過調(diào)用ARTIC提供的時間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機的主動對象設(shè)計模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個控制線程組成的特點,應(yīng)用基于狀態(tài)機的主動對象設(shè)計模式,把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個主動對象的緝合。相對于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ǎ疚奶岢龅闹鲃訉ο蟮淖畲筇攸c在于:它提供對事件隊列、控制線程和表示主動對象動態(tài)行為狀態(tài)機等的封裝,并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件,除此之外,因為它包含了一個微小的實時操作系統(tǒng)(RTOS) 報包裝,在某些場合可以作為一個簡易的RTOS使用。為了驗證ARTIC的性能,本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實時控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計,從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點。

    標簽: 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)

    上傳時間: 2013-06-21

    上傳用戶:cxl274287265

  • 嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的FPGA圖像處理子系統(tǒng)設(shè)計.rar

    隨著圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,圖像處理技術(shù)在國民經(jīng)濟和社會生活的各個方面都得到了廣泛的運用。與此同時,人們對圖像處理的要求也越來越高。傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理器件主要有專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和數(shù)字信號處理器(Digital Signal Process)。進入20世紀以來,伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)場可編程門陣列FPGA以其應(yīng)用靈活、集成度高、功能強大、設(shè)計周期短、開發(fā)成本低的特點,越來越多地被應(yīng)用在圖像處理領(lǐng)域。大量實踐證明,F(xiàn)PGA的并行處理能力與流水線作業(yè)能顯著地提高圖像處理的速度,因此基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展前景。 本文研究的是一個在嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)下的圖像預(yù)處理子系統(tǒng)。首先實現(xiàn)了一個通用可重復(fù)配置的圖像處理算法研究硬件平臺,完成圖像的采集、接收、處理、存儲、輸出等功能。由于FPGA本身具有完全的可重復(fù)配置性,所以該架構(gòu)的硬件平臺可以很方便的升級和重復(fù)配置。其次在該平臺上,本文使用Verilog HDL硬件語言在FPGA芯片上實現(xiàn)了多種圖像預(yù)處理算法。在實現(xiàn)過程中,為了充分發(fā)揮FPGA在并行處理方面的強大功能,本文對算法做了一定的改進,使其盡量能使用并行處理的方式來完成。實驗結(jié)果表明,本圖像預(yù)處理系統(tǒng)能在毫秒級高速地完成多種圖像算法,完全能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)50幀/秒的輸出要求。 最后根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實際運用中出現(xiàn)的噪聲類型多樣化的情況,我們設(shè)計了一種基于反饋理論的圖像處理效果控制模塊。該模塊能通過對處理后圖像峰值信噪比(PSNR)的分析,控制FPGA對下一幅圖像的噪聲采用更有針對性的圖像處理方法。

    標簽: FPGA 嵌入式視頻 圖像處理

    上傳時間: 2013-05-20

    上傳用戶:gundamwzc

  • 基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.rar

    隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進步,嵌入式系統(tǒng)也越來越廣泛的滲入到人類生活的方方面面。我們生活中常用的手機、數(shù)碼相機、掌上電腦、便攜式掃描儀等等都應(yīng)用到了嵌入式系統(tǒng)。 論文首先介紹了嵌入式系統(tǒng),包括嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成、特點、發(fā)展趨勢以及FPGA在嵌入式中的應(yīng)用等,指明嵌入式系統(tǒng)設(shè)計一般可分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。 硬件設(shè)計部分,首先介紹了FPGA的相關(guān)知識,包括FPGA構(gòu)成、特性、開發(fā)工具、開發(fā)流程等,并對論文中選用的Altera公司的CyclonⅡ器件做了詳細的介紹。利用SOPC Builder、NiosⅡ等工具設(shè)計創(chuàng)建了NiosⅡ CPU內(nèi)核,添加以太網(wǎng)、Flash、PIO以及VGA接口等模塊,生成了一個Nios CPU內(nèi)核,完成硬件設(shè)計。 軟件設(shè)計部分,研究了嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展、種類、特點等,簡單介紹了幾種代表性的嵌入式操作系統(tǒng)。選擇嵌入式操作系統(tǒng)時,綜合考慮了內(nèi)核、可移植性、可裁剪性、外掛模塊、成本、服務(wù)等各種因素,最終選用μCLinux操作系統(tǒng)。詳細介紹了μCLinux的特點、基本架構(gòu)、代碼結(jié)構(gòu)等。利用NiosⅡIDE為宿主機建立Linux開發(fā)環(huán)境。在IDE里配置Linux內(nèi)核和文件系統(tǒng),編譯后上載到做好的硬件平臺上。啟動μCLinux后將一個C語言編寫的九宮格求解程序下載到開發(fā)板中運行,檢驗運行結(jié)果,驗證嵌入式系統(tǒng)的正確性。 論文所做的只是嵌入式系統(tǒng)的一個應(yīng)用實例。實際應(yīng)用過程中,用戶可以根據(jù)自己的實際需要對軟硬件進行修改,以實現(xiàn)不同的功能。

    標簽: FPGA 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

    上傳時間: 2013-07-19

    上傳用戶:zhuoying119

  • ARM嵌入式系統(tǒng)C語言編程.rar

    ARM嵌入式系統(tǒng)C語言編程資料,歡迎各位朋友 下載

    標簽: ARM 嵌入式系統(tǒng) C語言編程

    上傳時間: 2013-06-06

    上傳用戶:himbly

  • 基于JTAG和FPGA的嵌入式SOC驗證系統(tǒng)研究與設(shè)計.rar

    隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)不斷的進步,SOC(System On a Chip)是未來IC產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究關(guān)注的重點。由于SOC設(shè)計的日趨復(fù)雜化,芯片的面積增大,芯片功能復(fù)雜程度增大,其設(shè)計驗證工作也愈加繁瑣。復(fù)雜ASIC設(shè)計功能驗證已經(jīng)成為整個設(shè)計中最大的瓶頸。 使用FPGA系統(tǒng)對ASIC設(shè)計進行功能驗證,就是利用FPGA器件實現(xiàn)用戶待驗證的IC設(shè)計。利用測試向量或通過真實目標系統(tǒng)產(chǎn)生激勵,驗證和測試芯片的邏輯功能。通過使用FPGA系統(tǒng),可在ASIC設(shè)計的早期,驗證芯片設(shè)計功能,支持硬件、軟件及整個系統(tǒng)的并行開發(fā),并能檢查硬件和軟件兼容性,同時還可在目標系統(tǒng)中同時測試系統(tǒng)中運行的實際軟件。FPGA仿真的突出優(yōu)點是速度快,能夠?qū)崟r仿真用戶設(shè)計所需的對各種輸入激勵。由于一些SOC驗證需要處理大量實時數(shù)據(jù),而FPGA作為硬件系統(tǒng),突出優(yōu)點是速度快,實時性好。可以將SOC軟件調(diào)試系統(tǒng)的開發(fā)和ASIC的開發(fā)同時進行。 此設(shè)計以ALTERA公司的FPGA為主體來構(gòu)建驗證系統(tǒng)硬件平臺,在FPGA中通過加入嵌入式軟核處理器NIOS II和定制的JTAG(Joint Test ActionGroup)邏輯來構(gòu)建與PC的調(diào)試驗證數(shù)據(jù)鏈路,并采用定制的JTAG邏輯產(chǎn)生測試向量,通過JTAG控制SOC目標系統(tǒng),達到對SOC內(nèi)部和其他IP(IntellectualProperty)的在線測試與驗證。同時,該驗證平臺還可以支持SOC目標系統(tǒng)后續(xù)軟件的開發(fā)和調(diào)試。 本文介紹了芯片驗證系統(tǒng),包括系統(tǒng)的性能、組成、功能以及系統(tǒng)的工作原理;搭建了基于JTAG和FPGA的嵌入式SOC驗證系統(tǒng)的硬件平臺,提出了驗證系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,重點對驗證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路的實現(xiàn)進行了闡述;詳細研究了嵌入式軟核處理器NIOS II系統(tǒng),并將定制的JTAG邏輯與處理器NIOS II相結(jié)合,構(gòu)建出調(diào)試與驗證數(shù)據(jù)鏈路;根據(jù)芯片驗證的要求,設(shè)計出軟核處理器NIOS II系統(tǒng)與PC建立數(shù)據(jù)鏈路的軟件系統(tǒng),并完成芯片在線測試與驗證。 本課題的整體任務(wù)主要是利用FPGA和定制的JTAG掃描鏈技術(shù),完成對國產(chǎn)某型DSP芯片的驗證與測試,研究如何構(gòu)建一種通用的SOC芯片驗證平臺,解決SOC驗證系統(tǒng)的可重用性和驗證數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸、采集的實時性、準確性、可測性問題。本文在SOC驗證系統(tǒng)在芯片驗證與測試應(yīng)用研究領(lǐng)域,有較高的理論和實踐研究價值。

    標簽: JTAG FPGA SOC

    上傳時間: 2013-05-25

    上傳用戶:ccsp11

  • 基于FPGA的嵌入式TCPIP協(xié)議棧的實現(xiàn).rar

    本文論述了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn),介紹了TCP/IP協(xié)議棧的原理,以及硬線實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的意義和應(yīng)用。 第一章為緒論,介紹論文研究的目的、內(nèi)容、意義和國內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀。 第二章介紹FPGA設(shè)計的流程和Verilog HDL設(shè)計語言。著重介紹了FPGA的代碼輸入、編譯、綜合、仿真和下載等等步驟,并且介紹了FPGA設(shè)計中使用到的EDA軟件。介紹了Verilog HDL語言的起源,以及Verilog HDL語言的優(yōu)缺點,并與VHDL語言進行了簡單的比較。 第三章介紹嵌入式系統(tǒng)要實現(xiàn)的經(jīng)過剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的內(nèi)容。著重介紹了要實現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議棧的子協(xié)議,包括TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議、ICMP協(xié)議。在介紹這些協(xié)議的時候,介紹了這些協(xié)議的工作原理,以及這些協(xié)議要用到的報文的格式。 第四章介紹實現(xiàn)剪裁的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn),具體介紹的經(jīng)過剪裁的TCP/IP各個模塊的設(shè)計工作。這個部分著重介紹各個模塊的設(shè)計方法,實現(xiàn)各個模塊的過程。在設(shè)計完這些模塊后,對這些模塊的仿真進行了仿真。 第五章是全文的總結(jié),概括了作者在這次畢業(yè)設(shè)計中的主要工作和課題的意義,同時指出了進一步工作的方向和需要解決的問題。

    標簽: TCPIP FPGA 嵌入式

    上傳時間: 2013-07-04

    上傳用戶:leesuper

  • 嵌入式TCPIP協(xié)議的FPGA實現(xiàn).rar

    隨著Internet的不斷發(fā)展,人們希望日常生活中所用到的嵌入式設(shè)備都能夠很方便地實現(xiàn)Intemet接入,這對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn),要求低成本、多功能、高性能。這些是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的熱點。 可編程邏輯器件FPGA在過去的幾十年中取得了飛速發(fā)展,從最初的幾千門到現(xiàn)在的幾百萬門,可靠性與集成度不斷提高,而功耗和成本卻在不斷降低,具有很高的性價比。再加上開發(fā)周期短、對開發(fā)人員的要求相對較低的優(yōu)點,因此被大量應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中。 本文是基于FPGA高性價比、可靈活配置的特點,也是當前流行的“微控制器+FPGA”的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方式,所以我們提出了基于FPGA的實現(xiàn)方案。本文通過在FPGA中硬件實現(xiàn)嵌入式TCP/IP協(xié)議(包括UDP、IP、ARP、TCP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)以及以太網(wǎng)MAC協(xié)議,并提供標準MII接口,通過外接PHY實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。最終成功地通過了驗證。 基于FPGA的實現(xiàn)可以有效地降低成本,同時可以在其中集成其他功能模塊,提高整個系統(tǒng)的集成度,減小PCB版圖面積和布線復(fù)雜度,有利于提高系統(tǒng)可靠性。因此,本研究課題對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有很大的實用價值。

    標簽: TCPIP FPGA 嵌入式

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:xlcky

  • 基于H264的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的FPGA實現(xiàn)研究.rar

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與公共安全保障需求的提高,視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術(shù)、H.264壓縮編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),在穩(wěn)定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢,具有重要的學(xué)術(shù)意義與實用意義, 本課題所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實時采集圖像,采用H.264 編碼算法進行壓縮,并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器進行遠程訪問,接收編碼數(shù)據(jù),使用H.264解碼算法重建圖像并實時顯示,使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況, 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計階段,本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng),采用雙緩存乒乓交換的方法設(shè)計圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng),闡述了雙軟核設(shè)計中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計,采用μC/OS-Ⅱ進行多任務(wù)的管理與調(diào)度, H.264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計與實現(xiàn)是本文的重點。文中首先分析H.264.標準,規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計了16×16幀內(nèi)預(yù)測算法,并設(shè)計宏塊掃描方式,采用兩次判決策略進行預(yù)測模式選擇。然后設(shè)計4×4子塊掃描方式,編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案,針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法,實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式,并針對編碼算法設(shè)計相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗證,并進行測試,觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后,本文進行了PC機客戶端設(shè)計,使其具有遠程訪問、H.264解碼與實時顯示的功能。同時將H.264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中,并將嵌入式圖像服務(wù)器與若干客戶端接入網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)合調(diào)試,構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng), 實驗結(jié)果表明,本系統(tǒng)視頻壓縮率高,監(jiān)控圖像質(zhì)量良好,充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設(shè)計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點,發(fā)展前景十分廣闊。

    標簽: H264 FPGA 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控

    上傳時間: 2013-04-24

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  • 基于FPGA嵌入式指紋識別系統(tǒng)研究.rar

    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)計要求具有很高的實時性和易用性,因此識別算法應(yīng)該具有較低的復(fù)雜度,較快的運算速度,從而滿足實時性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識別算法采用不同的實現(xiàn)平臺,使得指紋識別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實時性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設(shè)計領(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)的算法和原理進行了深入研究,合理的改進了部分指紋識別算法;同時為了提高系統(tǒng)的實時性,采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實現(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行闡述,同時改進了指紋圖像的細化算法,提高了算法的性能,并設(shè)計了一套實用的指紋特征數(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、方向提取以及方向濾波,采用基于FPGA的硬件電路的方式實現(xiàn)。實驗結(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識身份,大大降低了識別系統(tǒng)的誤識率; 4、改進了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準點的方法,同時結(jié)合可變界限盒思想進行指紋特征匹配。 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),實現(xiàn)了嵌入式指紋識別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫的實時信息交換。 實驗結(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、擴展性等方面具有獨特的優(yōu)勢,擁有廣闊的發(fā)展前景。

    標簽: FPGA 嵌入式 指紋識別

    上傳時間: 2013-08-04

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