H.264视频编解码标准以其高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等优点在数字电视广播、网络视频流媒体传输、视频实时通信等许多方面得到了广泛应用。提高H.264帧内预测的速度,对于实时性要求较高的场合具有重大的意义。为此,论文在总结国内外相关研究的基础上,针对H.264帧内预测的软件实现具有运算量大、实时性差等缺点,提出了一种基于FPGA的高并行、多流水线结构的帧内预测算法的硬件实现。 论文在详细阐述H.264帧内预测编码技术的基础上,分析了17种预测模式算法,通过Matlab仿真建模,直观地给出了预测模式的预测效果,并在JM12.2官方验证平台上测试比较各种预测模式对编码性能的影响,以此为根据对帧内预测模式进行裁剪。接着论文提出了基于FPGA的帧内预测系统的设计方案,将前段采集剑的RGB图像通过色度转换模块转换成YCbCr图像,存入片外SDRAM中,控制模块负责读写数掘送入帧内预测模块进行处理。帧内预测模块中,采用一种并行结构的可配置处理单元,即先求和再移位最后限幅的电路结构,来计算各预测模式下的预测值,极大地减小了预测电路的复杂度。针对预测模式选择算法,论文采用多模式并行运算的方法,即多个结构相同的残差计算模块,同时计算各种预测模式对应的SATD值,充分发挥FPGA高速并行处理的能力。其中Hadamard变换使用行列分离的变换方法,采用蝶形快速变换、流水线设计提高硬件的工作效率。最后,论文设计了LCD显示模块直观地显示所得到的最佳预测模式。 整个帧内预测系统被划分成多个功能模块,采用层次化、模块化的设计思想,并采用流水线结构和乒乓操作来提高系统的并行性、运行速度和总线利用率。所有模块用Verilog语言设计,由Modelsim仿真和集成开发环境ISE9.1综合。仿真与综合结果表明,系统时钟频率最高达到106.7MHz。该设计在完成功能的基础上,能够较好地满足实时性要求。论文对于研究基于FPGA的H.264视频压缩编码系统进行了有益的探索,具有一定的实用价值。
上传时间: 2013-07-21
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自上个世纪九十年代以来,我国著名学者、现中国科学院院士、清华大学陈难先教授等人使用无穷级数的Mobius反演公式解决了一系列重要的物理学中的逆问题,开创了应用、推广数论中的Mobius变换解决物理学中各种逆问题的巧妙方法,其工作在1990年当时就得到了世界著名的《NATURE》杂志的高度评价。 华侨大学苏武浔教授等则把Mobius变换的方法应用于几种常用波形(包括周期矩形脉冲,奇偶对称方波和三角波等)的傅立叶级数的逆变换运算,得到正、余弦函数及一般周期信号的各种常用波形的信号展开;并求得了与各种常用波形信号函数族相正交的函数族,以用于各展开系数的计算与信息的解调;而后把它们应用到通信系统中,提出了一种新的通信系统,即新型Chen-Mobius通信系统。 本文主要完成了两个方面的工作,Chen-Mobius多路通信系统的FPGA硬件设计实现和基于Chen-Mobius变换的语音加密双工通信系统的实现。首先,利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder软件对Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系统进行仿真分析,对该系统在不同信噪比情况下的错误概率进行了计算,并绘出了信噪比-错误概率曲线;其次,利用DSPBuilder中的Signalcompiler将Chen-Mobius多路通信系统的主体模块(函数及积分器的产生等)转化成HDL硬件语言,后在QuartusⅡ软件平台上,结合利用VHDL编程的硬件程序模块(分频、延时、控制模块等)构架完整的Chen-Mobius通信系统,并对此系统设计综合、引脚分配、仿真验证、时序分析等;最后,在Altera公司的Stratix 芯片上,实现硬件的编程和下载,从而完成了Chen-Mobius多路通信系统的FPGA硬件实现。 另外,利用Chen-Mobius单路通信系统的调制、解调系统分别对语音信号进行加密与解密,在两块DE2的FPGA开发板上成功实现了基于Chen-Mobius变换的语音加密双工通信。完成本设计意义重大,它为今后Chen-Mobius通信系统应用于通信领域的各个方面,迈开坚实的一步。
标签: ChenMobius FPGA 通信系统 硬件实现
上传时间: 2013-07-24
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数字电视按传输方式分为地面、卫星和有线三种。其中,DVB-S和DVB-C这两个全球化的卫星和有线传输方式标准,目前已作为世界统一标准被大多数国家所接受。而对于地面数字电视广播标准,经国际电讯联盟(ITU)批准的共有三个,包括欧盟的DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial,数字视频地面广播)标准、美国的ATSC(Advanced Television System Committee,先进电视制式委员会)标准和日本的ISDB-T(Terrestrial Integrated Services DigitalBroadcasting,综合业务数字广播)标准。综合比较起来,欧洲的DVB-T标准在技术及应用实践上都更加成熟。 本论文首先介绍了DVB-T系统的主要结构,针对DVB-T标准中各模块的实现进行了阐述,并根据发射机端各个模块讨论了接收机端相关模块的算法设计。 随后,论文给出了基于Microsoft Visual Studio 2005平台实现的数字电视基带信号产生与接收的软件仿真系统的总体设计流程,重点讨论了内编解码器和内交织/解交织器的算法与实现,并在实现的多参数可选的数字电视基带信号产生与接收软件仿真平台上,重点分析了内编/解码模块在接收端Viterbi译码算法中采用硬判决、简化软判决以及不同调制方式时对DVB-T系统整体性能的影响。 最后,论文讨论了内码译码算法的实现改进,使得Viterbi译码更适合在FPGA上实现,同时针对逻辑设计进行优化以便节省硬件资源。论文重点讨论了对幸存路径信息存储译码模块的改进,比较了此模块三种不同的实现方式带来的硬件速率和资源的优劣,通过利用4块RAM对幸存路径信息的交互读写,完成了对传统回溯算法的改进,实现了加窗回溯的译码输出,同时实现了回溯长度可配置以实现系统不同的性能要求。
上传时间: 2013-08-02
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现场可编程门阵列(FPGA)能够减少电子系统的开发风险和开发成本,缩短上市时间,降低维护升级成本,故广泛地应用在电子系统中。最新的FPGA都采用了层次化的布线资源结构,与以前的结构发生了很大的变化。由于FPGA布线资源的固定性和有限性,因此需要开发适用于这种层次化的FPGA结构并提高布线资源有效利用率的布线算法。同时由于晶体管尺寸的不断减小,有必要在FPGA布线算法中考虑功耗和时序问题。 本论文所作的研究工作主要包括:提出一种基于Tile的FPGA结构描述方法,对FPGA功耗模型和时序模型进行了研究,实现了考虑FPGA功耗、布线资源利用率的布线算法。 在FPGA结构描述方面,本文在分析现代商用FPGA层次化结构及学术上对FPGA描述方法的基础上,提出一种基于Tile的FPGA结构描述。由于基本Tile的重复性,采用该方法可以简化FPGA结构的描述,同时由于该方法是以硬件结构为根据,为FPGA软硬件提供了简单而灵活的接口,该方法在原型系统中测试证明是正确的。 在FPGA功耗模型方面,本文研究了ASIC中关于电路功耗计算的基本方法,并将其应用到FPGA功耗分析中。在模型中的采用了混合的功耗模型,包括动态功耗模型和静态功耗模型。动态功耗的计算采用基于节点状态转换率的开关级动态功耗计算和逻辑块宏模型,静态功耗则采用基于公式计算的晶体管漏电功耗模型和逻辑块基于仿真的LUT/MUX表达式计算模型。这些功耗模型将运用到我们后面的功耗计算和基于功耗驱动的布线算法中。 在FPGA布线算法研究和实现方面,本文在介绍基本的搜索算法之后,介绍了将FPGA硬件结构转变为FPGA布线程序可识别的布线资源图的方法,并将基本的搜索算法运用的FPGA布线资源图上,实现FPGA的基于布通率的布线算法。在此基础上,借鉴了FPGA时序分析方法,将时序分析作为布线算法的一子模块,对基于时序的布线算法进行了研究;同时采用了FPGA功耗模型,在布线算法实现中考虑了动态功耗的问题。最后在布线算法中实现两种启发式策略以提高可布线资源有效利用率。
上传时间: 2013-04-24
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在惯性导航系统中,捷联式惯性导航系统以其体积小、成本低和可靠性高等优点正逐步取代平台式惯性导航系统,成为惯性导航系统的发展趋势。 为了适应捷联惯性导航系统小型化、低成本和高性能的发展方向,本文设计了DSP与FPGA相结合的系统方案:系统采用MEMS器件和高性能A/D转换器构成惯性信号检测单元,FPGA进行I/O控制,DSP完成导航计算。方案综合考虑了系统成本、计算速度、精度、体积等各方面的因素,并通过GPS、磁航向计等信息融合进一步提高导航精度。 数据采集是捷联惯导系统设计的关键,本文数据采集由信号调理、A/D转换和。FPGA等几部分组成。其中,FPGA是整个数据采集部分的核心,其主要功能包括:实现了ADC控制逻辑和时序生成;配置了FIFO寄存器,缓冲了ADC与DSP之间的转换数据;扩展了UART串口,以实现系统的外部信息接口。在完成电路设计的基础上,对各功能模块进行了全面的半实物仿真,验证了系统方案及各主要功能模块的可行性。 论文简述了惯性导航系统的应用背景及发展状况,介绍了捷联惯导系统的基本原理,设计了基于DSP/FPGA的捷联惯导系统方案,实现了系统各部分硬件电路以及FPGA功能模块,并通过搭建硬件验证平台和利用第三方仿真软件,对传感器的性能以及FPGA各功能模块进行了较全面的验证和仿真。结果表明:基于DSP/FPGA的捷联惯导系统能够满足应用的要求,并在小型化、低成本和高性能等方面有一定的优势。
上传时间: 2013-04-24
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近几年来,OFDM技术引起了人们的广泛注意,根据这项新技术,很多相关协议被提出来。其中WiMax代表空中接口满足IEEE802.16标准的宽带无线通信系统,IEEE标准在2004年定义了空中接口的物理层(PHY),即802.16d协议。该协议规定数据传输采用突发模式,调制方式采用OFDM技术,传输速率较高且实现方便、成本低廉,已经成为首先推广应用的商业化标准。本文对IEEE802.16d OFDM系统物理层进行了研究,并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上实现了基带算法。 ⑴探讨了OFDM基本原理及其关键技术。根据IEEE802.16d OFDM系统的物理层发送端流程搭建了基带仿真链路,利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系统在有无循环前缀(CP)、多径数目不同等情况下的性能变化。由于同步算法和信道估计算法计算量都很大,为了找到适合采用FPGA实现的算法,分析了同步误差和不同信道估计算法对接收信号的影响,并结合计算量的大小提出了一种新的联合同步算法,以及得出了LS信道估计算法最适合802.16d系统的结论。 ⑵完成了基带发射机和接收机的FPGA硬件电路实现。为了使系统的时钟频率更高,采用了流水线的结构。设计中采用编写Verilog程序和使用IP核相结合的办法,实现了新的联合同步算法,并且通过简化结构,避免了信道估计算法中的繁琐除法。利用ISE9.2i和Modelsim6.Oc软件平台对程序进行设计、综合和仿真,并将仿真结果和MATLAB软件计算结果相对比。结果表明,采用16位数据总线可达到理想的精度。 ⑶采用串口通信的方式对基带系统进行了验证。通过串口通信从功能上表明该系统确实可行。
上传时间: 2013-04-24
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·本书从用户的角度全面阐述了Verilog HDL语言的重要细节和基本设计方法,并详细介绍了Verilog 2001版的主要改进部分。本书重点关注如何应用Verilog语言进行数字电路和系统的设计和验证,而不仅仅讲解语法。全书从基本概念讲起,并逐渐过渡到编程语言接口以及逻辑综合等高级主题。书中的内容全部符合Verilog HDL IEEE 1364-2001标准。本书适合电子、计算机、自动控制等专业
上传时间: 2013-04-24
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分析了单片机控制的氙灯系统中干扰的来源、控制回路中的干扰类型,介绍了此系统在电源、接地、I/O接口等环节上所采取的硬件措施,同时也给出了在软件抗干扰所采用的软件冗余、软件陷阱、软件看门狗等软件抗干扰技术.给出将多种软硬件抗干扰方法综合应用的具体方法.实践证明这些方法是有效的..
上传时间: 2013-07-22
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感谢你对Vivado HLS也就是XILINX’s 高层次综合解决方案有兴趣,这个解决方案综合c,c++和系统c代码成Verilog和VHDL RTL结构。
标签: Vivado
上传时间: 2013-04-24
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多通道同步数据采集系统的典型模型,并针对医疗系统设计完成了基于ADC0809的多通道同步数据采集装\r\n置,采集综合运用了光耦隔离及抗干扰、自修复等技术,提高了系统的性价比。\r\n
上传时间: 2013-08-08
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