近年來，隨著多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子、計(jì)算機(jī)、通訊和娛樂之間的相互融合、滲透越來越多，而數(shù)字音頻技術(shù)則是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。MP3(MPEG-1 Audio LayerⅢ)編解碼算法作為數(shù)字音頻的解決方案，在便攜式多媒體產(chǎn)品中得到了廣泛流行。 在已有的便攜式MP3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中，低速處理器與專用硬件結(jié)合的SOC設(shè)計(jì)方案結(jié)合了硬件實(shí)現(xiàn)方式和軟件實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)，具有成本低、升級容易、功能豐富等特點(diǎn)。IMDCT(反向改進(jìn)離散余弦變換)是編解碼算法中一個(gè)運(yùn)算量大調(diào)用頻率高的運(yùn)算步驟，因此適于硬件實(shí)現(xiàn)，以降低處理器的開銷和功耗，來提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。 本文首先闡述了MP3音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)和流程，以及IMDCT常用的各種實(shí)現(xiàn)算法。在此基礎(chǔ)上選擇了適于硬件實(shí)現(xiàn)的遞歸循環(huán)實(shí)現(xiàn)方法，并在已有算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，減小了所需硬件資源需求并保持了運(yùn)算速度。接著提出了模塊總體設(shè)計(jì)方案，結(jié)合算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并在EDA環(huán)境下具體實(shí)現(xiàn)，用硬件描述語言設(shè)計(jì)、綜合、仿真，且下載到Xilinx公司的VirtexⅡ系列xc2v1000FPGA器件中，在減小硬件資源的同時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)了IMDCT，經(jīng)驗(yàn)證功能正確。
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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H.264作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，相比上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個(gè)檔次，每個(gè)檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應(yīng)用，因此。H.264的編碼器的設(shè)計(jì)可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進(jìn)行了編碼復(fù)雜度分析，并統(tǒng)計(jì)了整個(gè)軟件編碼中計(jì)算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預(yù)測編碼的效率。在該算法下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測時(shí)，為了得到一個(gè)宏塊的預(yù)測模式，需要進(jìn)行592次率失真代價(jià)計(jì)算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測模式選擇的計(jì)算復(fù)雜度，本文改進(jìn)了幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法。實(shí)踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計(jì)的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時(shí)間平均節(jié)約60﹪以上，對編碼的實(shí)時(shí)性有較大幫助。 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼，考慮到FPGA的高效運(yùn)算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實(shí)現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，并對影響編碼速度，且具有硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性的幾個(gè)重要部分進(jìn)行了算法研究和FPGA.實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對這些模塊進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真，并將驗(yàn)證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進(jìn)行了在線測試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)對輸入的殘差數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法的改進(jìn)，算法實(shí)現(xiàn)簡單，對軟件編碼的實(shí)時(shí)性有很大幫助。本文對在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對H.264編碼器芯片的設(shè)計(jì)有著積極的借鑒性。
標(biāo)簽： FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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隨著移動(dòng)終端、多媒體、通信、圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，圖像應(yīng)用日益廣泛，壓縮編碼技術(shù)對圖像處理中大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸至關(guān)重要。同時(shí)， FPGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí)，因此采用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像壓縮已成為一種必然趨勢。JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用非常廣泛，是圖像壓縮中主要的標(biāo)準(zhǔn)之一。研究JPEG圖像壓縮在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用背景。 論文從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，通過設(shè)計(jì)圖像壓縮的IP核，完成JPEG壓縮算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)。首先闡述JPEG基本模式的壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)，然后在設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中，采用SOC的設(shè)計(jì)思想，給出整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、層次劃分，對各個(gè)模塊的HDL實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述，最后完成整體驗(yàn)證。方案采用了IP核復(fù)用的設(shè)計(jì)技術(shù)，基于Xilinx公司本身的IP核，進(jìn)行了再次開發(fā)。在研究JPEG標(biāo)準(zhǔn)的核心算法DCT的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了適合器件結(jié)構(gòu)的基于DA算法的DCT變換的IP核。通過結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化，提高了速度，減少占用過多的片內(nèi)資源。 設(shè)計(jì)基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平臺(tái),在ISE7.1中編譯綜合，最后通過Modelsim仿真驗(yàn)證。分辨率為352×288大小的源圖像，在不同的壓縮等級設(shè)置下，均測試通過。仿真驗(yàn)證的結(jié)果表明：基于FPGA的JPEG壓縮編碼占用較少的硬件資源，可在較高的工作頻率下運(yùn)行，設(shè)計(jì)在速度和資源利用率方面達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài)，能夠滿足一般圖像壓縮的要求。 整個(gè)設(shè)計(jì)可以作為單獨(dú)的JPEG編碼芯片也可以作為IP核添加到其他系統(tǒng)中去，具有一定的使用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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三本華為培訓(xùn)教材，分別為：FPGA設(shè)計(jì)高級技巧Xilinx篇；Verilog基本電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)書；大規(guī)模邏輯設(shè)計(jì)指導(dǎo)書
標(biāo)簽： FPGASOPC 華為 培訓(xùn)教材
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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偏移正交相移鍵控(OQPSK：Offset Quadrature Phase Shift Keying)調(diào)制技術(shù)是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、頻譜特性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信領(lǐng)域。 論文以某型偵收設(shè)備中OQPSK解調(diào)器的全數(shù)字化為研究背景，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)器，其中調(diào)制器主要用于仿真未知信號，作為測試信號源。論文研究了全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)的基本算法，包括成形濾波器、NCO模型、載波恢復(fù)、定時(shí)恢復(fù)等；完成了整個(gè)調(diào)制解調(diào)算法的MATLAB仿真。在此基礎(chǔ)上，采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司ISE7.1開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了各個(gè)算法模塊，并在硬件平臺(tái)上加以實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)際現(xiàn)場測試，實(shí)現(xiàn)了對所偵收信號的正確解調(diào)。論文還實(shí)現(xiàn)了解調(diào)器的百兆以太網(wǎng)接口，使得系統(tǒng)可以方便地將解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關(guān)鍵的技術(shù)科學(xué)。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測、生物醫(yī)學(xué)、軍事、信息安全等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖像處理特別是高分辨率圖像實(shí)時(shí)處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)對相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。另外，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語言Verilog HDL的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： (1)結(jié)合某工程的具體需求，設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲(chǔ)器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了JPEG-LS標(biāo)準(zhǔn)中的基本算法，為課題組成員進(jìn)行算法改進(jìn)提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問片外存儲(chǔ)器。 (4)構(gòu)建了圖像壓縮系統(tǒng)的測試平臺(tái)，對實(shí)現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進(jìn)行了軟件仿真測試和硬件測試，驗(yàn)證了其功能的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于通訊、語音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。快速傅里葉變換FFT作為數(shù)字信號處理的核心技術(shù)之一，使離散傅里葉變換的運(yùn)算時(shí)間縮短了幾個(gè)數(shù)量級。 現(xiàn)場可編程門陣列FPGA是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用，使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高，同時(shí)也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 本文主要研究如何利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT處理器，包括算法選取、算法驗(yàn)證、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各個(gè)模塊設(shè)計(jì)、FPGA實(shí)現(xiàn)和測試整個(gè)流程。設(shè)計(jì)采用基－2按時(shí)間抽取算法，以XILINX公司提供的ISE6.1為軟件平臺(tái)，利用Verilog HDL描述的方式實(shí)現(xiàn)了512點(diǎn)16bits復(fù)數(shù)塊浮點(diǎn)結(jié)構(gòu)的FFT系統(tǒng)，并以FPGA芯片VirtexⅡXC2V1000為硬件平臺(tái)，進(jìn)行了仿真、綜合等工作。仿真結(jié)果表明其計(jì)算結(jié)果達(dá)到了一定的精度，運(yùn)算速度可以滿足一般實(shí)時(shí)信號處理的要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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雷達(dá)信號處理是雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分。在數(shù)字信號處理技術(shù)飛速發(fā)展的今天，雷達(dá)信號處理中也普遍使用數(shù)字信號處理技術(shù)。而現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）在數(shù)字信號處理中的廣泛應(yīng)用，使得FPGA在雷達(dá)信號處理中也占據(jù)了重要地位。 針對脈壓雷達(dá)信號處理的FPGA實(shí)現(xiàn)，本文在以下幾個(gè)方面展開研究： 首先對幾種主要的脈沖壓縮信號進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了各種信號的特點(diǎn)及其處理方式；并比較了各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 其次對幾種基本的雷達(dá)信號處理如脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)檢測（MTD）、恒虛警（CFAR）等詳細(xì)地闡述了其原理；列舉了各種信號處理經(jīng)常采用的實(shí)現(xiàn)方法，對各種方法進(jìn)行了比較研究；并針對線性調(diào)頻信號在MATLAB環(huán)境中對雷達(dá)回波信號處理進(jìn)行仿真。 接下來，在Xilinx ISE6.3i軟件集成環(huán)境下，通過對Xilinx提供的免費(fèi)IP核的調(diào)用，并與VHDL語言相結(jié)合，進(jìn)行雷達(dá)信號處理的FPGA實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號處理 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設(shè)計(jì)。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實(shí)現(xiàn)。通過上述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“準(zhǔn)單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機(jī)通訊，本課題完成了在上位機(jī)中用VHDL語言實(shí)現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動(dòng)芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺(tái)數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務(wù)器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個(gè)通用的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以解決各類系統(tǒng)的應(yīng)用問題，達(dá)到“設(shè)計(jì)復(fù)用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的更加突出的優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。
標(biāo)簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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Reed-Solomon碼(簡稱RS碼)是一種具有很強(qiáng)糾正突發(fā)和隨機(jī)錯(cuò)誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動(dòng)通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 本文簡要介紹了有限域基本運(yùn)算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進(jìn)后的Euclid算法和改進(jìn)后的BM算法，針對改進(jìn)后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實(shí)現(xiàn)方案并改進(jìn)了該算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復(fù)雜度和譯碼延時(shí)上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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