随着移动终端、多媒体、通信、图像扫描技术的发展,图像应用日益广泛,压缩编码技术对图像处理中大量数据的存储和传输至关重要。同时, FPGA单片规模的不断扩大,在FPGA芯片内实现复杂的数字信号处理系统也成为现实,因此采用FPGA实现图像压缩已成为一种必然趋势。JPEG静态图像压缩标准应用非常广泛,是图像压缩中主要的标准之一。研究JPEG图像压缩在FPGA上的实现,具有广阔的应用背景。 论文从实际工程应用出发,通过设计图像压缩的IP核,完成JPEG压缩算法在FPGA上的实现。首先阐述JPEG基本模式的压缩编码的标准,然后在设计规划过程中,采用SOC的设计思想,给出整个系统的内部结构、层次划分,对各个模块的HDL实现进行详细的描述,最后完成整体验证。方案采用了IP核复用的设计技术,基于Xilinx公司本身的IP核,进行了再次开发。在研究JPEG标准的核心算法DCT的基础上,加以改进,设计了适合器件结构的基于DA算法的DCT变换的IP核。通过结构和算法的优化,提高了速度,减少占用过多的片内资源。 设计基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平台,在ISE7.1中编译综合,最后通过Modelsim仿真验证。分辨率为352×288大小的源图像,在不同的压缩等级设置下,均测试通过。仿真验证的结果表明:基于FPGA的JPEG压缩编码占用较少的硬件资源,可在较高的工作频率下运行,设计在速度和资源利用率方面达到了较优的状态,能够满足一般图像压缩的要求。 整个设计可以作为单独的JPEG编码芯片也可以作为IP核添加到其他系统中去,具有一定的使用价值。
上传时间: 2013-04-24
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随着现代计算机技术、微电子技术的进一步结合和发展,可编程逻辑技术已成为当前电子设计领域中最具活力和发展前途的技术。通过采用FPGA/EDA技术,对通信卡的PCI接口、E1接口、外部逻辑电路进行集成,并利用目前通用计算机强大的数字信息处理能力,可大大简化CTI硬件的设计,降低制造成本,提高系统可靠性。 据此,本论文提出了基于FPGA/EDA技术的PCI-E1接口设计方法,文中对PCI总线接口、E1接口及两接口的互连等相关技术进行了深入分析,对各功能模块和系统进行了VHDL建模与仿真。 同时,论文还介绍了基于ALTERACyclone系列FPGA芯片的PCI-E1接口硬件平台的设计原理和基于DriverWorks的WDM驱动程序的设计方法。 本论文涉及的软件、硬件系统已经开发、调试完成。测试结果表明:1、论文所研究的PCI接口(主/从设备)在进行配置读/写、I/O读写、存储器读写及总线的猝发数据传送等操作中,各项性能符合PCI2.3规范的要求。 2、论文所研究的E1接口支持成帧和不成帧两种传输方式:在成帧模式下,信息的有效传送速率为31×64Kbit/s;在不成帧的模式下,信息的有效传送速率为2.048Mbit/s。E1输出口各项参数符合CCITT相关规范要求。 3、论文所研究的PCI-E1接口在与现网设备、模块的对接测试中,性能稳定。基于本论文的产品已经正式发布。国内部分厂家已对该产品进行了多方面的综合测试,并计划将其应用到实际的生产和研究中。 本论文对于CTI硬件的设计是一项尝试和革新。测试和应用证明该方法行之有效,符合设计目标,具有较广阔的应用前景。
上传时间: 2013-06-02
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偏移正交相移键控(OQPSK:Offset Quadrature Phase Shift Keying)调制技术是一种恒包络调制技术,具有频谱利用率高、频谱特性好等特点,广泛应用于卫星通信和移动通信领域。 论文以某型侦收设备中OQPSK解调器的全数字化为研究背景,设计并实现了基于FPGA的全数字OQPSK调制解调器,其中调制器主要用于仿真未知信号,作为测试信号源。论文研究了全数字OQPSK调制解调的基本算法,包括成形滤波器、NCO模型、载波恢复、定时恢复等;完成了整个调制解调算法的MATLAB仿真。在此基础上,采用VHDL硬件描述语言在Xilinx公司ISE7.1开发环境下设计并实现了各个算法模块,并在硬件平台上加以实现。通过实际现场测试,实现了对所侦收信号的正确解调。论文还实现了解调器的百兆以太网接口,使得系统可以方便地将解调数据发送给计算机进行后续处理。
上传时间: 2013-06-30
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随着数字电子技术的发展,数字信号处理技术广泛应用于通讯、语音处理、计算机和多媒体等领域。快速傅里叶变换FFT作为数字信号处理的核心技术之一,使离散傅里叶变换的运算时间缩短了几个数量级。 现场可编程门阵列FPGA是近年来迅速发展起来的新型可编程器件。随着它的不断应用,使电子设计的规模和集成度不断提高,同时也带来了电子系统设计方法和设计思想的不断推陈出新。 本文主要研究如何利用FPGA实现FFT处理器,包括算法选取、算法验证、系统结构设计、各个模块设计、FPGA实现和测试整个流程。设计采用基-2按时间抽取算法,以XILINX公司提供的ISE6.1为软件平台,利用Verilog HDL描述的方式实现了512点16bits复数块浮点结构的FFT系统,并以FPGA芯片VirtexⅡXC2V1000为硬件平台,进行了仿真、综合等工作。仿真结果表明其计算结果达到了一定的精度,运算速度可以满足一般实时信号处理的要求。
上传时间: 2013-04-24
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图像缩放在图像处理领域中,发挥着重要作用。图像的分辨率调整和格式变换,都需要用到图像缩放技术。随着多媒体技术和大规模集成电路的发展,利用硬件实现视频图像无级缩放已成为图像处理研究的一个重要课题。 图像缩放通常由插值算法实现。传统的插值算法由于实现原理的局限性,在缩放时容易引起边缘锯齿或细节模糊现象。针对传统插值算法的这个不足,出现了许多基于边缘改进的算法。但这些算法一般只能完成2k倍数插值,无法真正做到基于边缘的无级缩放。 为了实现基于边缘改进的无级缩放,本文做了如下五个方面的研究工作: 1.系统回顾了图像缩放技术,包括传统图像缩放技术和多边缘检测插值,分析了这些图像缩放技术的优缺点。 2.重点研究了新兴的方向多项式插值算法,该算法能够真正完成基于边缘改进的无级缩放。 3.提出改进的方向多项式插值算法(IOPI算法),该算法针对硬件实现,做了两个方面改进:提出EDV算法,简化边缘方向的确定;提出Cubic6逼近插值算法(A-Cubic6算法),改善平坦区域缩放效果。其中的EDV算法通过加减、比较模块,完成边缘方向的确定。相比原算法中的乘除法、直方图计算,大大简化了硬件实现,降低了硬件实现成本。A-Cubic6算法利用查找表简化了Cubic6点插值算法的实现,而且明显改善了非边缘区域的缩放效果。 4.研究缩放算法与图像质量的评价方法。比较、分析各算法的软件仿真结果,得出结论:本文提出的IOPI算法在平坦区域和边缘区域都具有比其它算法更突出的效果。 5.结合实时视频处理要求,研究了IOPI算法的FPGA实现。已完成最近邻域插值和A-Cubic6算法的FPGA实现,可以在硬件平台上稳定工作。
上传时间: 2013-06-05
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快速傅立叶变换(FFT)是数字信号处理中的重要内容之一,是很多信号处理过程中的核心算法。本文先总结了快速傅立叶变换的一些常用算法,并综合种种因素,采用了基2按频率抽取算法作为实现算法,然后将以现场可编程门阵列(FPGA)和以DSP处理器这两种实现数字信号处理的方式进行了比较,指出了各自的优点和不足之处。最后以FPGA芯片XCS200为硬件平台,以ISE6为软件平台,利用VHDL语言描述的方式实现了512点16Bit复数的快速傅立叶变换系统,并进行了仿真、综合等工作。仿真结果表明其计算结果达到了一定的精度,运行速度可以满足一般实时信号处理的要求。
上传时间: 2013-06-08
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在机器人学的研究领域中,如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后,本论文的主要目标是针对四关节实验室机器人特有的机械结构和数学模型,建立一个新型全数字的基于DSP和FPGA的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台,实现对四关节实验室机器人的精确控制。 本论文从实际情况出发,首先分析了所研究的四关节实验室机器人的本体结构,并对其抽象简化得到了它的运动学数学模型。在明确了实现机器人精确位置伺服控制的控制原理后,我们对机器人控制系统的诸多可行性方案进行了充分论证,并最终决定采用了三级CPU控制的控制体系结构:第一级CPU为上位计算机,它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算;第二级CPU为高性能的DSP处理器,它辅之以具有高速并行处理能力的FPGA芯片,实现了对机器人多个关节的高速并行驱动;第三级CPU为交流伺服驱动处理器,它实现了机器人关节伺服电机的精确三闭环误差驱动控制,以及电机的故障诊断和自动保护等功能。此外,我们采用比普通UART速度快得多的USB来实现上位计算机.与下位控制器之间的数据通信,这样既保证了两者之间连接方便,又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。 机器人系统的软件设计包括两个部分:一是采用VC++实现的上位监控软件系统,它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算,同时完成用户与机器人系统之间的信息交互;二是采用C语言实现的下位DSP控制程序,它主要负责接收上位监控系统或者下位控制箱发送的控制信号,实现对机器人的实时驱动,同时还能够实时的向上位监控系统或者下位控制箱反馈机器人的当前状态信息。 研究开发出来的四关节实验室机器人控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点,它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制,也可以让用户通过机器人控制箱现场对机器人进行回零、示教等各项操作。
上传时间: 2013-06-11
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本论文是以GSM基站系统为对象研究了软件无线电思想在移动通信中应用的可行性,通过构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,用软件来完成各种功能。 本文首先从整体上介绍了GSM移动通信系统及其实现过程,通过大量的Matlab仿真详细论述了GSM蜂窝通信系统中的语音编码、信道编码、交织、加密、调制等技术。 其次,文中介绍了GSM信道编码规则,其中重点阐述了CRC、卷积码和交织码的基本原理和算法实现,并完成了三者编码译码的软件设计,采用FPGA技术实现并验证了设计的正确性。 最后,对GMSK调制和解调的原理及特点进行论述,并提出了软件实现的可行性方案,为下一步的软件设计打下了坚实的基础。硬件试验平台是软件实现的基础,因此,文中进行了详细的分析与设计,并给出了部分电路设计图,对相关课题的研究具有一定的指导意义和参考价值。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:Yukiseop
软件无线电是二十世纪九十年代提出的一种实现无线通信的体系结构,被认为是继模拟通信、数字通信之后的第三代无线电通信技术。它的中心思想是:构造一个开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,并使宽带模数和数模转换器尽可能靠近天线,从而将各种功能,如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成。 本论文首先介绍了软件无线电的基本原理和三种结构形式,综述了软件无线电的几项关键技术及其最新研究进展。其中调制解调模块是软件无线电系统中的重要部分,集中体现了软件无线电最显著的优点——灵活性。目前这一部分的技术实现手段多种多样。随着近几年来芯片制造工艺的飞速发展,可编程器件FPGA以其高速的处理性能、高容量和灵活的可重构能力,成为实现软件无线电技术的重要手段。 本论文调制解调系统的设计,选择有代表性的16QAM和QPSK两种方式作为研究对象,采用SystemView软件作为系统级开发工具进行集成化设计。在实现系统仿真和FPGA整体规划后,着重分析用VHDL实现其中关键模块以及利用嵌入FPGA的CPU核控制调制解调方式转换的方法。同时,在设计中成功地调用了Xilinx公司的IP核,实现了设计复用。由于FPGA内部逻辑可以根据需要进行重构,因而硬件的调试和升级变得很容易,而内嵌CPU使信号处理过程可以用软件进行控制,充分体现了软件无线电的灵活性。 通过本论文的研究,初步验证了在FPGA内实现数字调制解调过程及控制的技术可行性和应用的灵活性,并对将来的扩展问题进行了研究和讨论,为实现完整的软件无线电系统奠定了基础。
上传时间: 2013-06-10
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基于电子鼻技术和嵌入式技术的智能乙醇电子鼻系统是针对乙醇气体浓度检测的集成系统,可以在规定的温度、湿度和气压条件下,分析测量出气体中乙醇含量,具有广阔的应用前景。本文中智能乙醇电子鼻系统的研制涉及到测量人体肺深部气体中的乙醇含量,即呼出气体中的乙醇含量BrA.(breat.alcoho.concentration),然后根据比例关系得出人体血液中的乙醇含量BAC(bloo.alcoho.concentration),本文的研究内容如下: 第一章提出了课题来源及研究意义;在此基础上分析电子鼻技术和嵌入式技术的国内外研究现状,涉及到乙醇电子鼻、气敏传感器,以及嵌入式操作系统等技术;然后根据这些技术特点,确定了本文的研究内容和实施路线;最后,给出了论文的框架结构。 第二章分析系统需求,结合嵌入式技术理论,确定系统硬件方案和软件方案;在硬件方案中涉及到信息的处理、存储、通信等,在软件方案中涉及到嵌入式操作系统、文件系统、GUI系统的选择;对于乙醇电子鼻传感器方案,详细论述了乙醇燃料电池的工作过程及原理;最后,制定了智能乙醇电子鼻系统的总体技术及实施方案。 第三章着重阐述了系统的硬件设计过程,采用模块化思想,分阶段、分步骤地设计了硬件电路:分别从中央处理单元、信息采集及预处理、数据显示及报警、数据通信、数据存储、人机交互这六个方面,详细描述了硬件电路的工作过程和原理;至此,搭建出了硬件平台。 第四章主要描述了系统的软件设计过程,按照软件开发的流程,从系统引导代码BootLoader的编写,到嵌入式操作系统μClinux的移植,再到文件系统JFFS2的移植,最后到MiniGUI图形库的移植,都一一详细论述了实现过程;至此,搭建出了系统的软件平台。 第五章基于搭建的软件平台,阐述了系统相关驱动程序的开发过程、操作界面和应用程序的设计过程,给出了系统的界面图与操作流程图,明确体现了系统的功能模块;至此,完成了智能乙醇电子鼻系统的驱动及应用程序开发。 第六章和第七章,针对智能乙醇电子鼻系统的测试分析,搭建了系统测试平台,指定了符合本系统的测试指标及标准;对测试结果进行详细分析和对比,得出了系统性能的评价。根据这些评价,提出了系统的不足和今后要进一步研究和完善的方面。关键词:乙醇电子鼻;嵌入式系统;燃料电池;ARM;μCLinux操作系统
上传时间: 2013-07-24
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