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語音信號特征參數(shù)的提取

隨著語音技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，語音信號數(shù)字處理的實時性要求越來越突出。這就要求在系統(tǒng)設(shè)計中，對系統(tǒng)的硬件環(huán)境要求更高。隨著語音處理算法的日益復(fù)雜，用普通處理器對語音信號進行實時處理，已經(jīng)不能滿足需要。專用語音信號處理芯片能解決實時性的要求，同時對器件的資源要求也是最低的。論文利用Altera公司的新一代可編程邏輯器件在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的優(yōu)勢，對語音信號的常用參數(shù)—LPC(線性預(yù)測編碼，Linear Predictive Coding)參數(shù)提取的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列，field Programmable Gate Array)實現(xiàn)進行了深入研究。論文首先對語音的離散數(shù)學(xué)模型和短時平穩(wěn)特性進行了分析，深入討論了語音線性預(yù)測技術(shù)。第二，對解線性預(yù)測方程組的自相關(guān)法和協(xié)方差斜格法進行了比較，提出了一種基于協(xié)方差斜格法的LPC參數(shù)提取系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。第三，對Altera公司的Cyclon系列可編程器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了研究，分析了在QuartusⅡ開發(fā)平臺上進行FPGA設(shè)計的流程。第四，對系統(tǒng)的各個功能模塊進行了設(shè)計，所有算法通過Verilog硬件描述語言實現(xiàn)，并對其工作過程進行了詳細的分析。最后，在Altera FPGA目標(biāo)芯片EP1C6Q240C8上，對LPC參數(shù)提取系統(tǒng)進行了仿真驗證。系統(tǒng)具有靈活的輸入輸出接口，能方便地同其它語音處理模塊相連，構(gòu)成一個完整的語音處理專用芯片，可以應(yīng)用于語音編解碼、語音識別等系統(tǒng)。

標(biāo)簽： 語音信號特征參數(shù)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：TI初學(xué)者
自適應(yīng)回波消除器研究及其FPGA實現(xiàn)

回波消除器廣泛應(yīng)用于公用電話交換網(wǎng)(PSTN)、移動通信系統(tǒng)和視頻電話會議系統(tǒng)等多種語音通信領(lǐng)域。在PSTN系統(tǒng)中，由于線路阻抗不匹配，遠端語音信號通過混合線圈時產(chǎn)生一定泄漏，一部分信號又傳回遠端，產(chǎn)生線路回波，回波的存在會嚴(yán)重影響語音通信質(zhì)量。本文主要針對線路回波進行研究，設(shè)計并實現(xiàn)了滿足實用要求的基于FPGA平臺的回波消除器。首先，對回波產(chǎn)生原理和目前幾種常用回波消除算法進行了分析，在研究自適應(yīng)回波消除器的各個模塊，特別是深入分析各種自適應(yīng)濾波算法和雙講檢測算法，綜合考慮各種算法的運算復(fù)雜度和性能的情況下，這里采用NLMS算法實現(xiàn)自適應(yīng)回波消除器。針對傳統(tǒng)雙講檢測算法在近端語音幅度較低情況下容易產(chǎn)生誤判的情況，給出一種基于子帶濾波器組的改進雙講檢測算法。本文首先使用C語言實現(xiàn)回波消除器的各個模塊，其中包括自適應(yīng)濾波器、遠端檢測、雙講檢測、非線性處理和舒適噪聲產(chǎn)生模塊。經(jīng)過仿真測試，相關(guān)模塊算法能夠有效提高回波消除器性能。在此基礎(chǔ)上，本文使用硬件描述語言Veillog HDL，在QuartusⅡ和ModelSim軟件平臺上實現(xiàn)各功能模塊，并通過模塊級和系統(tǒng)級功能仿真以及時序仿真驗證，最終在現(xiàn)場可編程門陣列(field Programmable Gate Arrav，F(xiàn)PGA)平臺上實現(xiàn)回波消除系統(tǒng)。本文詳細闡述了基于FPGA的設(shè)計流程與設(shè)計方法，并描述了自適應(yīng)濾波器、基于分布式算法FIR濾波器、除法器和有限狀態(tài)機的設(shè)計過程。根據(jù)ITU-T G.168標(biāo)準(zhǔn)提出的測試要求，本文塒基于FPGA設(shè)計實現(xiàn)的自適應(yīng)回波消除系統(tǒng)進行大量主客觀測試。經(jīng)過測試，各項性能指標(biāo)均達到或超過G.168標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有良好的回波消除效果。

標(biāo)簽： FPGA 回波消除器

上傳時間： 2013-06-18

上傳用戶：qwe1234
視頻圖像處理系統(tǒng)的研究

視頻圖像處理的應(yīng)用越來越廣泛，各種處理算法也日趨成熟，相關(guān)的硬件技術(shù)不斷地推陳出新。視頻圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)一般來說有三種方式：數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor)、專用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(field Programmable Gate Array)以及相關(guān)電路組成。最近幾年，隨著電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得基于FPGA的可編程片上系統(tǒng)(System On a Programmable Chip)逐漸成為嵌入式系統(tǒng)。應(yīng)用的一種趨勢。特別地，在視頻圖像處理系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)量大，要求處理速度快，靈活性高，F(xiàn)PGA有其獨特的優(yōu)勢。鑒于此，本文對基于FPGA和SOPC技術(shù)的視頻圖像處理系統(tǒng)進行了研究。本文介紹了Xilinx公司FPGA的結(jié)構(gòu)和功能特點，以及可編程片上系統(tǒng)的開發(fā)工具和片內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計流程。根據(jù)視頻信號的相關(guān)知識，編寫了視頻圖像處理IP核，構(gòu)建了視頻圖像處理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)以FPGA為核心器件，內(nèi)嵌PowerPC405處理器模塊，通過ⅡC總線完成視頻解碼芯片的初始化，總體上實現(xiàn)了對視頻圖像信號的采集、處理、存儲和顯示。本文最后對系統(tǒng)進行了調(diào)試。經(jīng)過實驗驗證，系統(tǒng)能正確和可靠地工作。整個系統(tǒng)的邏輯資源消耗占FPGA的百分之十幾，剩余的資源可以做許多硬件算法或其它方面的應(yīng)用。

標(biāo)簽： 視頻圖像處理系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-24

上傳用戶：kaka
可布性驅(qū)動的層次式FPGA布局算法研究

在超深亞微米技術(shù)工藝下，布局成為超大規(guī)模集成電路物理設(shè)計中至關(guān)重要的一步。由于現(xiàn)場可編程門陣列(field Programable Gate Array，F(xiàn)PGA)布線資源的預(yù)先確定性，使得FPGA的布局更為重要。本文以建立高性能、低擁擠的布局為目標(biāo)，從FPGA芯片結(jié)構(gòu)和布局算法兩方面進行了深入研究。論文提出了一種通用的層次式FPGA(HFPGA)結(jié)構(gòu)模型及布局模型，并且給出了該模型的數(shù)學(xué)計算公式；提出將元件之間的層次距離轉(zhuǎn)化為線長的方法，實現(xiàn)了基于線網(wǎng)模型的高精度布局算法：提出利用矩形的對角線元件之間層次來代替線長，從而達到優(yōu)化線長的同時提高布通率的快速布局算法。實驗結(jié)果表明，兩種算法均在北卡羅來納微電子中心(MCNC)學(xué)術(shù)芯片測試案例上取得了較理想的布局實驗效果，為下一步的布線工作建立了良好的基礎(chǔ)接口，并且完成了初始布線的工作。本FPGA結(jié)構(gòu)模型的提出和布局算法的實現(xiàn)也都為工業(yè)界提供了借鑒價值。

標(biāo)簽： FPGA 驅(qū)動布局算法研究

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：nbdedu
基于小波變換的圖像去噪算法研究

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)成為眾多應(yīng)用系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。它的發(fā)展主要依賴于兩個性質(zhì)不同、自成體系但又緊密相關(guān)的研究領(lǐng)域：圖像處理算法及其相應(yīng)的電路實現(xiàn)。圖像處理系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)—般有三種方式：專用的圖像處理器件集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Process)和現(xiàn)場可編程門陣列(field Programmable Gate Array)以及相關(guān)電路組成。它們可以實時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中，低層的圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)量很大，要求處理速度快，但運算結(jié)果相對比較簡單。相對于其他兩種方式，基于FPGA的圖像處理方式的系統(tǒng)更適合于圖像的預(yù)處理。本文設(shè)計了—種基于FPGA的小波域圖像去噪系統(tǒng)。首先，闡述了基于小波變換的圖像去噪算法原理，重點討論了小波鄰域閾值(NeighShrink)去噪算法，并給出了該算法相應(yīng)的Matlab 仿真；然后，為了改進鄰域閾值去噪算法中對每個分解子帶都采用相同鄰域和閾值的缺點，本文提出了基于最小二乘支持向量機(LS-SVM)分類的鄰域閾值去噪算法和以斯坦無偏估計 (SURE)為準(zhǔn)則同時結(jié)合小波系數(shù)尺度間關(guān)系的鄰域閾值去噪算法。經(jīng)Matlab實驗表明，相比于其他幾種經(jīng)典算法，本文提出的兩種改進算法在濾除噪聲的同時能更好地保護圖像細節(jié)，并在較高噪聲情況下能獲得更高的峰值信噪比。在此基礎(chǔ)上本文將提出的改進小波鄰域閾值去噪算法進行了相應(yīng)的簡化，以滿足低噪聲處理要求且易于在FPGA上實現(xiàn)；最后，給出了基于 FPGA的小波鄰域閾值去噪系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和FPGA內(nèi)部各功能模塊的具體實現(xiàn)方案，包括二維離散小波變換模塊、二維離散小波逆變換模塊、SDRAM存儲器控制模塊、去噪計算模塊和系統(tǒng)核心控制模塊，并對各個系統(tǒng)模塊和整體進行了仿真驗證，結(jié)果表明本文設(shè)計的基于FPGA 的小波鄰域閾值去噪系統(tǒng)能滿足實際的圖像處理要求，具有一定的理論和實際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：圖像處理系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，圖像去噪算法，小波變換

標(biāo)簽： 小波變換圖像去噪算法研究

上傳時間： 2013-05-16

上傳用戶：450976175
FPGA測試方法研究

FPGA(field Programmable Gate Arrays)是目前廣泛使用的一種可編程器件，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)使得ASIC(Application Specific Integrated Circuits)產(chǎn)品的上市周期大大縮短，并且節(jié)省了大量的開發(fā)成本。目前FPGA的功能越來越強大，滿足了目前集成電路發(fā)展的新需求，但是其結(jié)構(gòu)同益復(fù)雜，規(guī)模也越來越大，內(nèi)部資源的種類也R益豐富，但同時也給測試帶來了困難，F(xiàn)PGA的發(fā)展對測試的要求越來越高，對FPGA測試的研究也就顯得異常重要。本文的主要工作是提出一種開關(guān)盒布線資源的可測性設(shè)計，通過在FPGA內(nèi)部加入一條移位寄存器鏈對開關(guān)盒進行配置編程，使得開關(guān)盒布線資源測試時間和測試成本減少了99％以上，而且所增加的芯片面積僅僅在5％左右，增加的邏輯資源對FPGA芯片的使用不會造成任何影響，這種方案采用了小規(guī)模電路進行了驗證，取得了很好的結(jié)果，是一種可行的測試方案。本文的另一工作是采用一種FPGA邏輯資源的測試算法對自主研發(fā)的FPGA芯片F(xiàn)DP250K的邏輯資源進行了嚴(yán)格、充分的測試，從FPGA最小的邏輯單元LC開始，首先得到一個LC的測試配置，再結(jié)合SLICE內(nèi)部兩個LC的連接關(guān)系得到一個SLICE邏輯單元的4種測試配置，并且采用陣列化的測試方案，同時測試芯片內(nèi)部所有的邏輯單元，使得FPGA內(nèi)部的邏輯資源得完全充分的測試，測試的故障覆蓋率可達100％，測試配置由配套編程工具產(chǎn)生，測試取得了完滿的結(jié)果。

標(biāo)簽： FPGA 測試方法研究

上傳時間： 2013-06-29

上傳用戶：Thuan
基于FPGA的PCI接口的設(shè)計

PCI（Peripheral Component Interconnect）局部總線是微型計算機中處理器、存儲器與外圍控制部件、擴展卡之間的互連接口，由于其速度快、可靠性高、成本低、兼容性好等特點，在各種計算機總線標(biāo)準(zhǔn)占有重要地位，基于PCI標(biāo)準(zhǔn)的接口設(shè)計已經(jīng)成為相關(guān)項目開發(fā)中的一個重要的選擇。　　目前，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA（field Programmable Gates）得到了廣泛應(yīng)用。由于其具有規(guī)模大，開發(fā)過程投資小，可反復(fù)編程，且支持軟硬件協(xié)同設(shè)計等特點，因此已逐步成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計的首選。　　 PCI接口的開發(fā)有多種方法，主要有兩種：一是使用專用接口芯片，二是使用可編程邏輯器件，如FPGA。本論文基于成本和實際需要的考慮，采用第二種方法進行設(shè)計。　　本論文采用自上而下（Top-To-Down）和模塊化的設(shè)計方法，使用FPGA和硬件描述語言（VHDL和Verilog HDL）設(shè)計了一個PCI接口核，并通過自行設(shè)計的試驗板對其進行驗證。為使設(shè)計準(zhǔn)確可靠，在具體模塊的設(shè)計中廣泛采用流水線技術(shù)和狀態(tài)機的方法。　　論文最終設(shè)計完成了一個33M32位的PCI主從接口，并把它作為以NIOSⅡ為核心的SOPC片內(nèi)外設(shè)，與通用計算機成功進行了通訊。　　論文對PCI接口進行了功能仿真，仿真結(jié)果和PCI協(xié)議的要求一致，表明本論文設(shè)計正確。把設(shè)計下載進FPGA芯片EP2C8Q208C7之后，論文給出了使用SIGNALTAPⅡ觀察到的信號實際波形，波形顯示PCI接口能夠滿足本設(shè)計中系統(tǒng)的需要。本文最后還給出試驗板的具體設(shè)計步驟及驅(qū)動程序的安裝。

標(biāo)簽： FPGA PCI 接口的設(shè)計

上傳時間： 2013-07-28

上傳用戶：372825274
基于FPGA的工頻干擾實時濾波技術(shù)

生物醫(yī)學(xué)信號是源于一個生物系統(tǒng)的一類信號，像心音、腦電、生物序列和基因以及神經(jīng)活動等，這些信號通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息，它們對這些系統(tǒng)狀態(tài)的研究和診斷具有很大的價值。信號拾取、采集和處理的正確與否直接影響到生物醫(yī)學(xué)研究的準(zhǔn)確性，如何有效地從強噪聲背景中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信號是信號處理技術(shù)的重要問題。　　設(shè)計自適應(yīng)濾波器對帶有工頻干擾的生物醫(yī)學(xué)信號進行濾波，從而消除工頻干擾，獲得最佳的濾波效果是本研究要解決的問題。生物醫(yī)學(xué)信號具有信號弱、噪聲強、頻率范圍較低、隨機性強等特點。由于心電(electrocardiogram，ECG)信號的確定性、穩(wěn)定性、規(guī)則性都比其他生物信號高，便于準(zhǔn)確評估和檢測濾波效果，本研究采用ECG信號作為原始的模板信號。　　本研究將新的電子芯片技術(shù)與現(xiàn)代信號處理技術(shù)相結(jié)合，從過去單一的軟件算法研究，轉(zhuǎn)向軟件與硬件結(jié)合，從而提高自適應(yīng)速度和精度，而且可以使系統(tǒng)的開發(fā)周期縮短、成本降低、容易升級和變更。　　采用現(xiàn)場可編程邏輯器件(field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)作為新的ECG快速提取算法的硬件載體，加快信號處理的速度。為了將ECG快速提取算法轉(zhuǎn)換為常用的適合于FPGA芯片的定點數(shù)算法，研究中詳細分析了定點數(shù)的量化效應(yīng)對自適應(yīng)噪聲消除器的影響，以及對浮點數(shù)算法和定點數(shù)算法的復(fù)合自適應(yīng)濾波器的各種參數(shù)的選擇，如步長因子和字長選擇。研究中以定點數(shù)算法中的步長因子和字長選擇，作為FPGA設(shè)計的基礎(chǔ)，利用串并結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，并得到了預(yù)期的效果，準(zhǔn)確提取改善后的ECG信號。　　研究中，在MATLAB(Matrix Laboratry)軟件的環(huán)境下模擬，選取帶有50Hz工頻干擾的不同信噪比的ECG原始信號，在浮點數(shù)情況下，原始信號通過采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮點數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善和收斂速度，確定不同的最佳μ值，并在定點數(shù)情況下，在最佳μ值的情況下，原始信號通過采用LMs算法的定點數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善效果和采用硬件的經(jīng)濟性，確定最佳的定點數(shù)。并了解LMS算法中步長因子、定點數(shù)字長值對信號信噪比、收斂速度和硬件經(jīng)濟性的影響。從而得出針對含有工頻干擾的不同信噪比的原始ECG，應(yīng)該采用什么樣的μ值和什么樣的定點數(shù)才能對原始ECG的改善和以后的硬件實現(xiàn)取得最佳的效果，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果，在FPGA上實現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，使自適應(yīng)濾波器能對帶有工頻干擾的ECG原始信號有最佳的濾波效果。

標(biāo)簽： FPGA 工頻干擾濾波技術(shù)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：gzming
基于FPGA的永磁電機控制系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，永磁電機的研發(fā)和控制技術(shù)都有了快速的發(fā)展。永磁電機的發(fā)展也帶來了永磁電機控制器的發(fā)展，電機控制器已經(jīng)由傳統(tǒng)的模擬元件控制器，逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)模混合控制器、全數(shù)字控制器。基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA——field Programmable Gate Array)的新一代數(shù)字電機控制技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。現(xiàn)在的FPGA不僅實現(xiàn)了軟件需求和硬件設(shè)計的完美集合，還實現(xiàn)了高速與靈活性的完美結(jié)合，使其已超越了ASIC器件的性能和規(guī)模。在工業(yè)控制領(lǐng)域，F(xiàn)PGA雖然起步較晚，但是發(fā)展勢頭迅猛。　　本文在介紹了傳統(tǒng)無刷直流電機控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了采用FPGA實現(xiàn)電機控制的優(yōu)點。詳細介紹了使用硬件編程語言，在FPGA中編程實現(xiàn)永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如：PI調(diào)節(jié)器、數(shù)字PWM等等。在實現(xiàn)永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的同時，將速度檢測環(huán)節(jié)采用FPGA實現(xiàn)，減小了系統(tǒng)硬件開銷。在實現(xiàn)單臺永磁無刷直流電機速度閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上，本文在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了多臺永磁無刷直流電機的速度閉環(huán)獨立控制系統(tǒng)。介紹了采用FPGA進行多臺電機控制具有獨特的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使得FPGA在實現(xiàn)多臺電機控制時非常方便，具有單片機(MCU)和數(shù)字信號處理器(DSP)無法比擬的優(yōu)點。文中對基于FPGA的單臺和多臺永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)分別進行了實驗驗證。　　 FPGA編程靈活，設(shè)計方便，本文在FPGA中實現(xiàn)了各種不同的PWM調(diào)制方式。從電路方面詳細分析了采用不同的PWM調(diào)制，換相時無刷直流電機母線的反向電流問題。借助FPGA平臺，對各種PWM調(diào)制方式進行了實驗，對理論分析進行了驗證。　　另外，本文介紹了目前非常流行的一種FPGA圖形化設(shè)計方法，即基于XSG(Xilinx System Generator)的FPGA設(shè)計。這種設(shè)計方法具有圖形化、模塊化的優(yōu)點，大大方便了用戶的FPGA開發(fā)設(shè)計。在XSG中建立的仿真系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的Simulink仿真，可以直接生成相應(yīng)的硬件編程語言代碼下載到FPGA中運行。本文借助XSG軟件設(shè)計在XSG/Simulink中實現(xiàn)了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的混合建模算法，并進行了仿真。

標(biāo)簽： FPGA 永磁電機控制系統(tǒng)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：wangyi39
用FPGA實現(xiàn)的8點32 位FFT 處理器方案

:文章針對目前數(shù)字信號處理中大量采用的快速傅立葉變換[FFT] 算法采用軟件編程來處理的應(yīng)用現(xiàn)狀,在對FFT 算法進行\(zhòng)\\\\\\\r\\\\\\\\n分析的基礎(chǔ)上,給出了用FPGA[field Programmable Gate Array] 實現(xiàn)的8 點32 位FFT 處理器方案,并得到了系統(tǒng)的仿真結(jié)果。\\\\\\\\r\\\\\\\\n最后在Altera 公司FLEX10K系列FPGA 芯片上成功地實現(xiàn)了綜合。

標(biāo)簽： FPGA FFT 處理器方案

上傳時間： 2013-08-09

上傳用戶：yangzhiwei