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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近年来,GPS技术迅速发展,并随着3G时代的到来,其应用领域日益广阔,需求量与日俱增。与此同时,随着电路系统设计越来越复杂,上市时间日益缩短,集成电路设计方法面临重大变革。因此采用新型方法学来设计GPS接收系统是必要的。 本文基于GPS原理,采用可复用的IP技术和软硬协同设计技术,设计了一种高性能的GPS SOC接收系统。论文首先分析了GPS信号解调的原理,提出了一种高性能的捕获和跟踪系统结构,详细说明了其工作流程和设计原理。其次,基于高性能总线的选取提出了整个基带系统地结构,并阐明了总线上的各个模块设计方法。采用了直接复用的测试手段和FPGA的测试平台,缩短开发周期,而且保证了对整个系统测试的覆盖率。本文所设计的系统最大特色在于易于集成到其它系统中,并且仅占用10个芯片端口,实现了IP化的设计目的。 最后本文介绍了测试过程中所采用的基于FPGA平台的仿真验证方案和测试方法,并给出了最终的测试结果,达到了对卫星信号搜索定位的目的。
上传时间: 2013-04-24
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随着数字电视全国范围丌播时间表的临近,数字电视技术得到很大发展,数字电视信号在信源基带数据和信道传输等方面已经进一步标准化,数字电视传播途径也越来越广,在卫星、地面及有线电视网中传输数字电视信号得到迅速发展。借着2008年奥运的东风,数字电视领域的应用研究方兴未艾。 本课题目的是完成有线数字电视广播系统的重要设备--调制器的设计和实现,核心器件选用FPGA芯片。系统硬件实现以国家标准GY/T 170-2001(有线数字电视广播信道编码与调制规范)为主要依据,以Xilinx公司的Virtex系列(Virtex 4,Virtex 5)芯片及相关开发板(ML402、ML506)为平台,主要任务是基于相关标准对其实用技术进行研究和开发。完成了信道编码和调制的模块划分、Verilog HLD程序的编写(或IP核的调用)和仿真以及在板调试和联调等工作,设计目的是在提高整个系统集成度的前提下实现多频点调制。 本文在研究现有数字电视网络技术和相关产品的基础上,以国标GY/T170-2001为主要依据并参阅了其他的相关标准,提出了多频点QAM调制器的实现方案。整个工作包括:模块划分,完成了基带物理接口(输入)、包头反转与随机化、RS编码、卷积交织、码流变换、差分编码、星座映射、基带成型(包括Nyquist滤波器、半带滤波器、CIC滤波器的设计或模块调用)、高端DAC的配置(输出)等模块的Verilog HLD程序的编写(或者IP核调用)和仿真等工作;成功进行了开发板板级调试,调试的过程中充分利用Xilinx公司的开发板和调试软件ChipScope,成功设计了验证方案并进行了模块验证;最后进行了各模块联调工作,设计了系统验证方案并成功完成对整个系统的验证工作。 经测试表明,该系统主要性能达到国家相关标准GY/T 198-2003(有线数字电视广播QAM调制器技术要求和测量方法)规定的技术指标,可以进入样机试生产环节。
上传时间: 2013-04-24
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CCSDS组织(空间数据系统咨询委员会)于2005年公布了新的图像压缩标准,该标准算法采用基于小波变换的比特平面编码方法,支持无损有损压缩编码和精确码率控制并具有较好的抗误码能力和非常高的图像压缩性能,能满足实际应用中的多种需求。同时该算法具有较低的算法复杂度,易于低功耗硬件实现,并且对航天图像具有较高的适应性,因此,在航天应用方面具有广阔的前景。 本论文主要针对CCSDS图像压缩算法的FPGA硬件实现,在有限的硬件资源下,提出高速高效的CCSDS图像压缩编码器设计方案并在已有的FPGA硬件平台上加以实现。本文首先对CCSDS图像压缩算法的编码原理进行详细介绍;然后提出DWT、BPE和码流组织这三大模块的并行化硬件实现方案,并给出了进行批量仿真测试的仿真平台设计方案。最后在Xilinx VIRTEX-II FPGA平台上经过成功验证,测试结果表明系统各项技术指标可满足星载图像压缩的要求。
上传时间: 2013-06-13
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本文结合目前国内外航电数据处理系统的发展概况,设计了一款集数据采集、处理、控制及传输于一体的航电处理系统。文章首先深入研究了自适应滤波器原理,分析了LMS算法性能,着重从影响算法性能的因素入手,通过分析仿真,改进算法,提升了算法性能,给出仿真结果分析,并设计应用于系统之中;其次介绍了ARINC-429航空总线和RS-422串行总线的信息标准和传输格式。在此基础上,设计了基于FPGA的解决航电系统数据采集、滤波处理、控制传输和复杂非线性运算的一体化实现方案。选用XILINX公司的FPGA,实现了航电数据采集、传输和控制,集成了ARlNC-429和RS-422两种通信接口,实现了总线冗余,并实现了数据滤波和相应的算法处理。最后,在实验室环境下,对每个模块分别进行了软硬件测试。
上传时间: 2013-07-01
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2005年上海市高校学生嵌入式系统创新设计竞赛获奖作品,论文摘要:首先,阐述了指纹识别的基本原理,结合EVS100K指纹模块输出的图像数据提出了相应的指纹识别算法,并编写了程序实现系统指纹取像、注册、对比、辨认的基本功能单元;其次,配置相应数量的上位计算机与联网服务器,自编了系统管理协调软件,构成满足实验室管理需要的实际应用系统;最后,通过实际测试和分析初步实现了身份辨认的功能。
上传时间: 2013-04-24
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介绍了光纤光栅感温火灾探测系统的应用原理,并重点阐述了用CPLD 设计虚拟MC14499 器件模块,给出并解释了用Verilog HDL 语言实现的部分程序和仿真测试结果。
上传时间: 2013-08-16
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针对目前舰艇系统通用数据采集需要,设计了一种基于DSP的协议转换器。克服了目前由于舰艇作战系统使用接口协议多样而造成通用性差的问题。通过在实验室环境下的组建数据采集系统并进行性能测试,证明该协议转换器能满足现阶段舰艇多接口数据采集的要求,新研制或改进的数据采集系统能满足高度通用化的需要。
上传时间: 2013-10-28
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文中介绍一种基于DDFS(直接频率合成)技术的可编程音频仪器测试信号源设计。该系统采用单片机作为控制器,以FPGA(现场可编程门阵列)作为信号源的主要平台,利用DDFS技术产生一个按指数衰减的频率可调正弦衰减信号。测试结果表明,该系统产生的信号其幅度可以按指数规律衰减;其频率可以在1~4 KHz频率范围内按1 Hz步长步进。可以方便的用于测试音频仪器设备的放大和滤波性能。
上传时间: 2013-11-20
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以某高速实时频谱仪为应用背景,论述了5 Gsps采样率的高速数据采集系统的构成和设计要点,着重分析了采集系统的关键部分高速ADC(analog to digital,模数转换器)的设计、系统采样时钟设计、模数混合信号完整性设计、电磁兼容性设计和基于总线和接口标准(PCI Express)的数据传输和处理软件设计。在实现了系统硬件的基础上,采用Xilinx公司ISE软件的在线逻辑分析仪(ChipScope Pro)测试了ADC和采样时钟的性能,实测表明整体指标达到设计要求。给出上位机对采集数据进行处理的结果,表明系统实现了数据的实时采集存储功能。
上传时间: 2014-11-26
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