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系统级芯片

  • 基于FPGA的LED视频显示控制系统的设计.rar

    LED显示屏是LED点阵模块或者像素单元组成的平面显示屏幕。自从诞生以来,以其亮度高、视角广、寿命长、性价比高的特点,在交通、广告、新闻发布、体育比赛、电子景观等领域得到了广泛应用。 LED显示屏控制器作为控制LED屏显示图像、数据的关键,是整个LED视频显示系统的核心。本文研究的是对全彩色同步LED屏的控制,控制LED屏同步显示在上位机显示系统中某固定位置处的图像。根据已有的LED显示屏及其驱动器的特点,提出了一种可行的方案并进行了设计。系统主要分为两个部分:视频信号的获取,视频信号的处理。 经过分析比较,决定从显卡的DVI接口获得视频源,视频源经过DVI解码芯片TFP401A的解码后,可以获得图像的数字信息,这些信息包括红、绿、蓝三基色的数据以及行同步、场同步、使能等控制信号。这些信号将在视频信号处理模块中被使用。 信号处理模块在接收视频信号源后,对数据进行处理,最后输出数据给驱动电路。在信号处理模块中,采用了可编程逻辑器件FPGA来完成。可编程逻辑器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在线可编程(ISP)等特点,所以特别适合于本设计。利用FPGA的可编程性,在FPGA内部划分了各个小模块,各小模块中通过少量的信号进行联系,这样就将比较大的系统转化成许多小的系统,使得设计更加简单,容易验证。本文分析了驱动电路所需要的数据的特点,全彩色灰度级的实现方式,决定把系统划分为视频源截取、RGB格式转化、位平面分离、读SRAM地址发生器、写SRAM地址发生器、读写SRAM选择控制器、灰度实现等模块。 最后利用示波器和SignalTap II逻辑分析仪等工具,对系统进行了联合调试。改进了时序、优化了布局布线,使得系统性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的资源的基础上,课题决定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA设计视频信号处理模块,在Quartus II和modelsim平台下,用Verilog HDL语言开发。

    标签: FPGA LED 视频显示

    上传时间: 2013-05-19

    上传用户:玉箫飞燕

  • 基于FPGA的多头激光测距系统.rar

    根据交通部公布的数据,交通事故呈逐年上升趋势,交通事故不仅给公民的财产造成了损失,而且给公民的人身安全也会造成威胁。因此如何更好地避免交通事故成为一个焦点课题,汽车安全系统更是成为汽车生产商和研究机构的研究热点。 当前汽车安全系统有两大种类:一是被动式安全系统。例如:安全带,安全气囊等。二是主动式安全系统。主动安全系统又分为主动被动式和主动自动式。前者有ABS等。后者有汽车自动防撞系统和倒车雷达等。 本文采用激光测距系统,开发一种汽车在高速公路上行驶的主动式防撞系统,本文的重点是开发测距预警系统,采用专门的激光测距芯片和接收芯片,并采用FPGA(Filed Programmable Gate Array)作为主控芯片,对前车进行有效的监控,根据检测得到的数据,实时提出建议和报警,提醒驾驶员减速或者采取制动措施,从而达到预防追尾碰撞的目的。本文工作主要有以下几个方面: 1) 在比较分析激光、雷达和毫米波等测距方法的基础上,根据市场需求及潜在用户分析,确定采用激光脉冲测距方式。针对激光脉冲测距存在的技术难题,提出以FPGA作为系统核心控制模块的测距系统设计方案。 2) 根据对车载动态测距系统测量精度、测量频率和测量范围的基本要求,结合脉冲激光测距的特点,提出采用多头脉冲激光测距和多周期脉冲测量的技术方案。该方案可有效提高系统测距精度和测量范围,降低系统成本。 3) 基于上述方案,完成了基于FPGA的多头脉冲激光测距系统的各功能模块的详细设计、功能仿真、综合优化及板级测试实验。实验表明,各主要功能模块基本达到预期设计要求,为测距系统的后期开发奠定了基础。 4) 完成了激光测距传感器外围光电转换电路、电源转换电路及通讯接口的设计、制作、安装及实验室调试。 5) 最后对论文研究工作进行了总结,提出了系统的不足之处和进一步研究工作的方向。

    标签: FPGA 激光测距系统

    上传时间: 2013-05-24

    上传用户:yoleeson

  • 基于FPGA的HDMI显示系统的设计与实现.rar

    伴随着多媒体显示和传输技术的发展,人们获得了越来越高的视听享受。从传统的模拟电视,到标清、高清、全高清。与显示技术发展结伴而行的是显示接口技术的发展,从模拟的AV端子,S-Video和VGA接口,到数字显示的DVI接口,技术上经历了一个从模拟到数字,从并行到串行,从低速到高速的发展过程。 HDMI是最新的高清晰度多媒体接口,它的规范由Silicon Image等七家公司提出,具有带宽大,尺寸小,传输距离长和支持正版保护等功能,符合当今技术的发展潮流,一经推出,就获得了巨大的成功。成为平板显示器、高清电视等设备的标准接口之一,并获得了越来越广泛的应用。 从上世纪80年代XILINX发明第一款FPGA芯片以来,FPGA就以其体系结构和逻辑单元灵活,运算速度快,编程方便等优点广泛应用与IC设计、系统控制、视频处理、通信系统、航空航天等诸多方面。 本文利用ALTERA的一款高端FPGA芯片EP2S180F1508C3为核心,配合Silicon Image的专用HDMI接收芯片搭建了一个HDMI的接收显示平台。针对HDMI带宽宽,数据量大的特点,使用了新型的DDR2 SDRAM作为视频信号的输入和输出缓冲。在硬件板级设计上,针对HDMI和DDR2的相关高速电路,采用了一系列的高速电路设计方法,有效的避免了信号的反射,串扰等不良现象。同时在对HDMI规范和DDR2 SDRAM时序规范的深入研究的基础上,在ALTERA的开发平台QUARTUSII上编写了系统的顶层模块和相关各功能子模块,并仿真通过。 论文的主要工作和创新点表现在以下几个方面: 1、论文研究了最新的HDMI接口规范和新型存储器件DDR2的时序规范。 2、论文搭建的整个系统相当庞大,涉及到相关的规范、多种芯片的资料、各种工具软件的使用、原理图的绘制和PCB板的布局布线,直至后期的编程仿真,花费了作者大量的时间和精力。 3、论文首次使用FPGA来处理HDMI信号且直接驱动显示器件,区别于-般的ASIC方案。 4、论文对高速电路特别是的DDR2布局布线,采用了一系列的专门措施,具有一定的借鉴价值。

    标签: FPGA HDMI 显示系统

    上传时间: 2013-07-28

    上传用户:xiaoxiang

  • 视频图像采集和预处理系统的FPGA实现.rar

    本文研究的视频处理系统是上海市科委技术攻关基金项目“计算机视觉及其芯片化实现”的一部分,主要完成计算机视觉系统的一些基本工作,即视频图像的采集、预处理和显示等。 视频图像采集和预处理系统以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA为核心控制器件,结合视频模数转换芯片和VGA显示器,完成视频图像的实时采集、预处理和显示。采集和显示部分作为同外界交流信息的渠道,是构成计算机视觉系统必不可少的一部分;图像预处理则是计算机视觉系统进行高层处理的基础,优秀的预处理算法能有效改善图像质量,提高系统分析判断的准确性。 本文在介绍基于FPGA的视频采集、预处理系统整体架构的基础上,围绕以下四个方面展开了工作: 1.研究并给出了两种基于FPGA的设计方案用于实现YCrCb色度空间到RGB色度空间的转换; 2.针对采集的视频图像,根据VGA显示的要求,给出了一种实现图像去隔行的方案; 3.分析了一系列图像滤波的预处理算法,如均值滤波、中值滤波和自适应滤波等,在比较和总结各算法特点的基础上,提出了一种新的适用于处理混合噪声的滤波算法:混合自适应滤波法; 4.根据算法特点设计了多种采用FPGA实现的图像滤波算法,并对硬件算法进行RTL级的功能仿真和验证,还给出了各种滤波算法的实验结果,在此基础上对各种算法的效果进行直观的比较。 文中,预处理算法的实现充分利用了FPGA的片内资源,体现了FPGA在图像处理方面的特点及优势。同时,视频采集和显示的控制模块也由同一FPGA芯片实现,从而简化了系统整体结构。视频采集和预处理系统在FPGA上的成功实现为“计算机视觉及其芯片化实现”奠定了必要的基础、提供了一定理论依据。

    标签: FPGA 视频图像

    上传时间: 2013-07-26

    上传用户:alia

  • MIMO-GMC系统中Turbo译码器的设计及FPGA实现

    Turbo码是一类并行级联的系统卷积码,它是在综合级联码、最大后验概率(MAP)译码、软输入软输出及迭代译码等理论基础上的一种创新。Turbo码的基本原理是通过对编码器结构的巧妙设计,多个子码通过交织器隔离进行并行级联编码输出,增大了码距。译码器则以类似内燃机引擎废气反复利用的机理进行迭代译码以反复利用有效信息流,从而获得卓越的纠错能力。计算机仿真表明,Turbo码不但在加性高斯噪声信道下性能优越,而且具有很强的抗衰落、抗干扰能力,当交织长度足够长时,其纠错性能接近香农极限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray),即现场可编程门阵列,是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA技术具有大规模、高集成度、高可靠性、设计周期短、投资小、灵活性强等优点,逐步成为复杂数字硬件电路设计的理想选择。 本论文以东南大学移动通信实验室B3G课题组提出的“支持多天线的广义多载波无线传输技术”(MIMO-GMC)为背景,分析了Turbo译码算法,并针对MIMO-GMC系统的迭代接收机中所采用的外信息保留和联合检测译码迭代的特点,完成了采用滑动窗Log-MAP算法的软输入、软输出的Turbo译码器的设计。整个译码器模块的设计采用Verilog语言描述,并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上实现。

    标签: MIMO-GMC Turbo FPGA

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:shanml

  • 基于ST72141芯片的无刷直流电动机控制系统

    本文介绍一种基于ST72141 专用电机控制芯片的无刷直流电动机控制系统,简述了其自有的反电动势检测原理及实现该系统控制的硬件设计和软件设计。无刷直流电动机由于转子采用永磁材料励磁,无

    标签: 72141 ST 芯片 无刷直流电动机

    上传时间: 2013-06-05

    上传用户:hgy9473

  • ARMFPGA嵌入式系统设计及在测量仪器上的应用.pdf

    目前在各行各业中应用种类繁多的测量仪器随着仪器性能指标要求的逐渐提升以及功能的不断拓展,对仪器控制系统的实时性和集成化程度等性能的要求也越来越高。目前发展的趋势是开放式、集成度向芯片级靠拢的高实时性仪器。针对目前传统的系统设计存在着功能简单、速度慢、实时性差、对数据的再加工处理能力极为有限等问题,本文根据课题需要提出了一种基于ARM+FPGA架构的高速实时数据采集嵌入式系统方案,应用在小功率半导体测量仪器上。方案采用三星S3C2410的ARM处理器进行管理控制,处理数据,界面显示;Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用来进行高速数据采集,提高了系统的实时性和集成化程度。 本文首先给出了ARM+FPGA架构的总体设计。硬件方面,简要讨论了ARM处理器的特点和优势,FPGA在高速采集和并行性上的优势,给出了硬件的总体结构和主要部件及相关接口。软件方面,研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系统的构建和BootLoader的启动以及内核和根文件系统的结构,构建了嵌入式Linux系统包括建立交叉开发环境,修改移植BootLoader和裁减移植Linux内核,并且根据课题实际需要精简建立了根文件系统。 为了满足测量仪器的实时性,设计了ARM与FPGA的高速数据采集接口。进行了FPGA内部与ARM接口相关部分的硬件电路设计;通过分析ARM与FPGA内部时序的差异,针对ARM与FPGA内部FIFO时序不匹配的问题,解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题。接着,通过研究Linux设备驱动基本原理和驱动程序的开发过程,设计了Linux下的FPGA数据采集接口驱动程序,并且实现了中断传输。使得FPGA芯片通过高效可靠的驱动程序可以很好的与ARM进行通讯。 最后为了方便用户操作,进行了人机交互系统的设计。为了降低成本和提高实用性利用FPGA芯片剩余的资源实现了对PS/2键盘鼠标接口的控制,应用到系统中,大大提高了人机交互能力;通过比较分析目前比较流行的几种嵌入式GUI图形设计工具的优缺点,结合课题的实际情况选择了MiniGUI作为课题图形界面的开发。根据具体要求设计了适合测量仪器方面上使用的人机交互界面,并且移植到了ARM平台上,给测量仪器的使用提供了更好的交互操作。 本课题完成了嵌入式Linux开发环境的建立,针对课题实际硬件电路设计修改移植了bootloader,裁减移植了内核以及根文件系统的建立;设计了FPGA内部硬件电路,解决了接口中ARM与FPGA时序不匹配的问题,实现了ARM与FPGA之间的高速数据采集;设计了高速采集接口在嵌入式Linux下的驱动程序以及中断传输和应用程序;合理设计了适合测量仪器使用的人机交互界面,并巧妙设计了PS/2键盘鼠标接口,进一步提高了交互操作。

    标签: ARMFPGA 嵌入式系统设计 测量仪器

    上传时间: 2013-06-21

    上传用户:01010101

  • 基于FPGA的计算机可编程外围接口芯片的设计与实现

    随着电子技术和EDA技术的发展,大规模可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gates Array)完全可以取代大规模集成电路芯片,实现计算机可编程接口芯片的功能,并可将若干接口电路的功能集成到一片PLD或FPGA中.基于大规模PLD或FPGA的计算机接口电路不仅具有集成度高、体积小和功耗低等优点,而且还具有独特的用户可编程能力,从而实现计算机系统的功能重构.该课题以Altera公司FPGA(FLEX10K)系列产品为载体,在MAX+PLUSⅡ开发环境下采用VHDL语言,设计并实现了计算机可编程并行接芯片8255的功能.设计采用VHDL的结构描述风格,依据芯片功能将系统划分为内核和外围逻辑两大模块,其中内核模块又分为RORT A、RORT B、OROT C和Control模块,每个底层模块采用RTL(Registers Transfer Language)级描述,整体生成采用MAX+PLUSⅡ的图形输入法.通过波形仿真、下载芯片的测试,完成了计算机可编程并行接芯片8255的功能.

    标签: FPGA 计算机 可编程 外围接口

    上传时间: 2013-06-08

    上传用户:asddsd

  • OFDMMIMO系统接收机关键技术研究与FPGA实现

    近年来,移动通信技术在全球范围内得到了迅猛的发展及应用,各种全新的无线通信概念层出不穷、各种新的体制及其关键技术日新月异。由于正交频分复用(OFDM)技术可以高效地利用频谱资源并有效地对抗频率选择性衰落,多入多出(MIMO)利用多个天线实现多发多收,在不增加带宽和发送功率的情况下,可以成倍提高信道容量,因此OFDM-MIMO技术被广泛认为是后三代通信系统(B3G)的关键技术,是当今移动通信领域研究的热点。 本文对OFDM-MIMO通信系统接收机的关键技术--数字下变频,OFDM同步、解调进行了相关研究,在多天线接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上,完成了数字下变频,OFDM同步和解调的FPGA设计与实现。通过功能仿真、时序仿真、板级电路测试,验证了该设计的正确性。 本文首先介绍了OFDM基本原理以其特点,然后对同步技术和数字下变频技术作了相应的介绍。同步是OFDM系统设计中的一项关键技术,即是针对系统中存在的时间偏差、频率偏差进行定时恢复、频偏的估计与补偿,来减少各种同步偏差对系统性能的影响。数字下变频是软件无线电的核心技术之一,其基本功能是从高速中频数字信号中提取所需的窄带信号,将其下变频为基带信号,降低数据率,以供后续DSP器件作进一步处理。 在数字下变频器的设计和实现方面,本文先介绍了数字下变频器的原理和基本结构,然后根据系统要求对其进行了设计,并在实现上作了一些简化,节约了硬件资源。 在对时间同步的设计和实现方面,本文采用了利用PN序列进行时间同步的算法。在实现上根据系统实际情况将数据分为四路分别与本地PN码做滑动相关运算,更有效的利用了同步数据,达到了更好的同步性能。 在OFDM的频率同步的设计和实现方面,本文采用重复的PN码两两相关来估计频偏值,并联合一个二阶负反馈环路进行补偿。该算法利用环路自身噪声带宽抑制噪声,提高频率估计精度,并同时利用负反馈扩大频偏估计范围。本文在对算法的详细研究分析的基础上对其进行了FPGA设计与实现。

    标签: OFDMMIMO FPGA 接收机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:heminhao

  • 板级光互连协议研究与FPGA实现

    随着集成电路频率的提高和多核时代的到来,传统的高速电互连技术面临着越来越严重的瓶颈问题,而高速下的光互连具有电互连无法比拟的优势,成为未来电互连的理想替代者,也成为科学研究的热点问题。目前,由OIF(Optical Intemetworking Forum,光网络论坛)论坛提出的甚短距离光互连协议,主要面向主干网,其延迟、功耗、兼容性等都不能满足板间、芯片间光互连的需要,因此,研究定制一种适用于板级、芯片级的光互连协议具有非常重要的研究意义。 本论文将协议功能分为数据链路层和物理层来设计,链路层功能包括了协议原语设计,数据帧格式和数据传输流程设计,流量控制机制设计,协议通道初始化设计,错误检测机制设计和空闲字符产生、时钟补偿方式设计;物理层功能包含了数据的串化和解串功能,多通道情况下的绑定功能,数据编解码功能等。 然后,文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)技术实现了定制协议的单通道模式。重点是数据链路层的实现,物理层采用定制具备其功能的IP(Intellectual Property,知识产权)——RocketIO来实现。实现的过程中,采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成开发环境)开发流程,使用的设计工具包括:ISE,ModelSim,Synplify Pro,ChipScope等。 最后,本文对实现的协议进行了软件仿真和上扳测试,访真和测试结果表明,实现的单通道模式,支持的最高串行频率达到3.5GHz,完全满足了光互连验证系统初期的要求,同时由RocketIO的高速串行差分口得到的眼图质量良好,表明对物理层IP的定制是成功的。

    标签: FPGA 板级 光互连 协议研究

    上传时间: 2013-06-28

    上传用户:guh000