随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高，视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H．264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统，在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势，具有重要的学术意义与实用意义， 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像，采用H．264 编码算法进行压缩，并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问，接收编码数据，使用H．264解码算法重建图像并实时显示，使监控人员有效地掌握现场情况， 在嵌入式图像服务器设计阶段，本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统，采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统，阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计，采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度， H．264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H．264．标准，规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法，并设计宏块扫描方式，采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式，编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案，针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法，实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式，并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证，并进行测试，观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后，本文进行了PC机客户端设计，使其具有远程访问、H．264解码与实时显示的功能。同时将H．264 编码算法程序移植到NiosⅡ中，并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试，构建完整的网络视频监控系统， 实验结果表明，本系统视频压缩率高，监控图像质量良好，充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点，发展前景十分广阔。
上传时间： 2013-08-03
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目录 第1章 初识Protel 99SE 1．1 Protel 99SE的特点 1．2 Protel 99SE的安装 1．2．1 主程序的安装 1．2．2 补丁程序的安装 1．2．3 附加程序的安装 1．3 Protel 99SE的启动与工作界面 第2章 设计电路原理图 2．1 创建一个新的设计数据库 2．2 启动原理图编辑器 2．3 绘制原理图前的参数设置 2．3．1 工作窗口的打开／切换／关闭 2．3．2 工具栏的打开／关闭 2．3．3 绘图区域的放大／缩小 2．3．4 图纸参数设置 2．4 装入元件库 2．5 放置元器件 2．5．1 通过原理图浏览器放置元器件 2．5．2 通过菜单命令放置元器件 2．6 调整元器件位置 2．6．1 移动元器件 2．6．2 旋转元器件 2．6．3 复制元器件 2．6．4 删除元器件 2．7 编辑元器件属性 2．8 绘制电路原理图 2．8．1 普通导线连接 2．8．2 总线连接 2．8．3 输入／输出端口连接 2．9 Protel 99SE的文件管理 2．9．1 保存文件 2．9．2 更改文件名称 2．9．3 打开设计文件 2．9．4 关闭设计文件 2．9．5 删除设计文件 第3章 设计层次电路原理图 3．1 自顶向下设计层次原理图 3．1．1 建立层次原理图总图 3．1．2 建立层次原理图功能电路原理图 3．2 自底向上设计层次原理图 3．3 层次原理图总图／功能电路原理图之间的切换 第4章 电路原理图的后期处理 4．1 检查电路原理图 4．1．1 重新排列元器件序号 4．1．2 电气规则测试 4．2 电路原理图的修饰 4．2．1 在原理图浏览器中管理电路图 4．2．2 对齐排列元器件 4．2．3 对节点／导线进行整体修改 4．2．4 在电路原理图中添加文本框 4．3 放置印制电路板布线符号 第5章 制作／编辑电路原理图元器件库 5．1 创建一个新的设计数据库 5．2 启动元器件库编辑器 5．3 编辑元器件库的常用工具 5．3．1 绘图工具 5．3．2 IEEE符号工具 5．4 在元器件库中制作新元器件 5．4．1 制作新元器件前的设置 5．4．2 绘制新元器件 5．4．3 在同一数据库下创建一个新的元器件库 5．4．4 修改原有的元器件使其成为新元器件 5．4．5 从电路原理图中提取元器件库 第6章 生成各种原理图报表文件 6．1 生成网络表文件 6．1．1 网络表文件的结构 6．1．2 网络表文件的生成方法 6．2 生成元器件材料清单列表 6．3 生成层次原理图组织列表 6．4 生成层次原理图元器件参考列表 6．5 生成元器件引脚列表 第7章 设计印制电路板 7．1 肩动印制电路板编辑器 7．2 PCB的组成 7．3 PCB中的元器件 7．3．1 PCB中的元器件组成 7．3．2 PCB中的元器件封装 7．4 设置工作层面 7．5 设置PCB工作参数 7．5．1 设置布线参数 7．5．2 设置显示模式 7．5．3 设置几何图形显示／隐藏功能 7．6 对PCB进行布线 7．6．1 准备电路原理图并设置元器件属性 7．6．2 启动印制电路板编辑器 7．6．3 设定PCB的几何尺寸 7．6．4 加载元器件封装库 7．6．4 装入网络表 7．6．5 调整元器件布局 7．6．6 修改元器件标沣 7．6．7 自动布线参数设置 7．6．8 自动布线器参数设置 7．6．9 选择自动布线方式 7．6．10 手动布线 7．7 PCB布线后的手动调整 7．7．1 增加元器件封装 7．7．2 手动调整布线 7．7．3 手动调整布线宽度 7．7．4 补泪焊 7．7．5 在PcB上放置汉字 7．8 通过PCB编辑浏览器进行PCB的管理 7．8．1 设置网络颜色属性 7．8．2 快速查找焊盘 7．9 显示PCB的3D效果图 7．10 生成PCB钻孔文件报表 ......
上传时间： 2013-06-17
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目前的国内的CCD高清摄相头能够输出一组视频信号和数字图像信号，虽然视频信号能够直接在监视器显示，但是输出的数字图像信号占用存储空间太大，不便于进行传输。本文设计了一种基于FPGA的数字图像压缩卡。 在过去的十几年中，国际标准化组织制订了一系列的国际视频编码标准并广泛应用到各种领域。It.264/AVC是ITU-T和ISO联合推出的新标准，采用了近几年视频编码方面的先进技术，以较高编码效率和网络友好性成为新一代国际视频编码标准。 新发展的H．264/AVC比原有的视频编码标准大幅度提高了编码效率，但其运算复杂度也大大增加，本文简要分析了H．264/AVC的复杂度及其优化的途径，给出了主要模块的优化算法实验结果。 H．264/AVC仍基于以前视频编码标准的运动补偿混合编码方案，主要不同有：增强的运动预测能力，准确匹配的较小块变换，自适应环内滤波器，增强的熵编码。测试结果表明这些新特征使H．264/AVC编码器提高50％编码效率的同时，增加了一个数量级的复杂度。实际中恰当地使用H．264/AVC编码工具可以较低的实现复杂度得到与复杂配置相当的编码效率。故实际编码系统开发需要在运算复杂性和编码效率之间进行折衷、兼顾考虑。H．264/AVC引入的新编码特征既增加基本模块的复杂度，也成倍增加算法的复杂度。针对它们的作用和实现方法的不同，可采用不同的硬件实现方法。本文基于上述思路进行优化，具体的工作包括：针对去块滤波的复杂性，本文提出一种适合硬件实现的算法，使其在节省了资源的同时，很好的达到了标准所定义的性能。针对变换量化的复杂性，本文提出一种既满足整体的硬件流水结构，又极大的降低了硬件资源的实现方法。针对码率控制的实现，本文提出了一种有别于传统实现方式的算法，在保证实时性的同时，极大的提高了编码器的性能。本文基于上述算法还进行Baseline Profile编码器的研究，给出了一种实时编码器结构，实现了对高清图像格式(720P)的实时编码，并将其和当前业界先进水平进行了对比，表明本文所实现得结构能够达到当前业界的先进水平。
上传时间： 2013-07-23
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随着多媒体编码技术的发展，视频压缩标准在很多领域都得到了成功应用，如视频会议(H.263)、DVD(MPEG-2)、机顶盒(MPEG-2)等等，而网络带宽的不断提升和高效视频压缩技术的发展使人们逐渐把关注的焦点转移到了宽带网络数字电视(IPTV)、流媒体等基于传输的业务上来。带宽的增加为流式媒体的发展铺平了道路，而高效的视频压缩标准的出台则是流媒体技术发展的关键。H.264/AVC是由国际电信联合会和国际标准化组织共同发展的下一代视频压缩标准之一。新标准中采用了新的视频压缩技术，如多模式帧间预测、1/4像素精度预测、整数DCT变换、变块尺寸运动补偿、基于上下文的二元算术编码(CABAC)、基于上下文的变长编码(CAVLC)等等，这些技术的采用大大提高了视频压缩的效率，更有利于宽带网络数字电视(IPTV)、流媒体等基于传输的业务的实现。 本文主要根据视频会议应用的需要对JM8.6代码进行优化，目标是实现基于Baseline的低复杂度的CIF编码器，并对部分功能模块进行电路设计。在设计方法上采用自顶向下的设计方法，首先对H.264编码器的C代码和算法进行优化，并对优化后的结果进行测试比较，结果显示在图像质量没有明显降低的情况下，H.264编码器编码CIF格式视频每秒达到15帧以上，满足了视频会议应用的实时性要求。然后，以C模型为参考对H.264编码器的部分功能模块电路进行设计。采用Verilog HDL实现了这些模块，并在Quartus Ⅱ中进行了综合、仿真、验证。主要完成了Zig-zag扫描和CAVLC模块的设计，详细说明模块的工作原理和过程，然后进行多组的仿真测试，结果与C模型相应部分的结果一致，证明了设计的正确性。
上传时间： 2013-06-11
上传用户：kjgkadjg
JPEG是联合图像专家组(Joint Picture Expert Group)的英文缩写，是国际标准化组织(ISO)和CCITT联合制定的静态图像压缩编码标准。JPEG的基于DCT变换有损压缩具有高压缩比特点，被广泛应用在数据量极大的多媒体以及带宽资源宝贵的网络程序中。 动态图像的JPEG编解码处理要求图像恢复质量高、实时性强，本课题就是针对这两个方面的要求展开的研究。该系统由图像编码服务器端和图像解码客户端组成。其中，服务器端实时采集摄像头传送的动态图像，进行JPEG编码，通过网络传送码流到客户端；客户端接收码流，经过JPEG解码，恢复出原始图像送VGA显示。设计结果完全达到了实时性的要求。 本文从系统实现的角度出发，首先分析了系统开发平台，介绍FPGA的结构特点以及它的设计流程和指导原则；然后从JPEG图像压缩技术发展的历程出发，分析JPEG标准实现高压缩比高质量图像处理的原理；针对FPGA在算法实现上的特点，以及JPEG算法处理的原理，按照编码和解码顺序，研究设计了基于改进的DA算法的FDCT和IDCT变换，以及按发生频率进行优化的霍夫曼查找表结构，并且从系统整体上对JPEG编解码进行简化，以提高系统的处理性能。最后，通过分析Nios嵌入式微处理器可定制特性，根据SOPC Builder中Avalon总线的要求，把图像采集，JPEG图像压缩和网络传输转变成用户自定义模块，在SOPC Builder下把用户自定义模块添加到系统中，由Nios嵌入式软核的控制下运行，在FPGA芯片上实现整个JPEG实时图像编解码系统(soc)。 在FPGA上实现硬件模块化的JPEG算法，具有造价低功耗低，性能稳定，图像恢复后质量高等优点，适用于精度要求高且需要对图像进行逐帧处理的远程微小目标识别和跟踪系统中以及广电系统中前期的非线性编辑工作以及数字电影的动画特技制作，对降低成本和提高图像处理速度两方面都有非常重大的现实意义。通过在FPGA上实现JPEG编解码，进一步探索FPGA在数字图像处理上的优势所在，深入了解进行此类硬件模块设计的技术特点，是本课题的重要学术意义所在。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：shangdafreya
神经网络控制算法作为一种比较成熟的智能控制算法，在空空导弹的理论研究中也得到了很多应用，但它的实际应用通常是通过软件实现的，而软件实现是串行执行指令，运行速度慢，可靠性低，很难满足实际导弹制导系统实时性的要求。控制算法硬件实现的最大特点就是可提高控制算法的实时运算速度和可靠性。本课题针对导弹制导系统，以FPGA为硬件平台研究神经网络控制算法的硬件实现。本文首先对BP神经网络算法思想进行了深入分析，并对BP网络的各个阶段进行了理论推导，最后对BP神经网络PID飞行控制算法进行了研究和总结，为硬件实现提供了理论基础。基于对上述理论的深入研究和分析，本文提出了一种适合FPGA实现该神经网络控制算法的硬件实现模型。在该模型中，神经网络各层之间采用串行执行数据方式，层间则采用并行运行方式，可有效提高系统的运算速度。由于模块化、层次化的自顶向下的模块化设计方法可有效减少错误的产生，是设计复杂大规模系统的理想设计方法。本文采用了此设计方法，通过把系统模块化，对各个子模块分别用VHDL硬件描述语言进行描述，并基于QUARTUS II软件开发平台进行综合和仿真，直到达到研究设计要求。最后将仿真程序源代码下载配置到具体的Cyclone II系列EP2C70 FPGA芯片中,应用于某实际导弹控制系统的研究。理论分析和实验结果表明该神经网络飞行控制算法的FPGA硬件实现是有效可行的，可满足系统实时性的要求，为制导系统的实际工程实现提供了基础。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：冇尾飞铊
C8051F单片机 C8051F系列单片机 单片机自20世纪70年代末诞生至今，经历了单片微型计算机SCM、微控制器MCU及片上系统SoC三大阶段，前两个阶段分别以MCS-51和80C51为代表。随着在嵌入式领域中对单片机的性能和功能要求越来越高，以往的单片机无论是运行速度还是系统集成度等多方面都不能满足新的设计需要，这时Silicon Labs 公司推出了C8051F系列单片机，成为SoC的典型代表。 C8051F具有上手快(全兼容8051指令集)、研发快(开发工具易用，可缩短研发周期)和见效快(调试手段灵活)的特点，其性能优势具体体现在以下方面： 基于增强的CIP-51内核，其指令集与MCS-51完全兼容，具有标准8051的组织架构，可以使用标准的803x/805x汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51采用流水线结构，70%的的指令执行时间为1或2个系统时钟周期，是标准8051指令执行速度的12倍；其峰值执行速度可达100MIPS(C8051F120等)，是目前世界上速度最快的8位单片机。 增加了中断源。标准的8051只有7个中断源Silicon Labs 公司 C8051F系列单片机扩展了中断处理这对于时实多任务系统的处理是很重要的扩展的中断系统向CIP-51提供22个中断源允许大量的模拟和数字外设中断一个中断处理需要较少的CPU干预却有更高的执行效率。 集成了丰富的模拟资源，绝大部分的C8051F系列单片机都集成了单个或两个ADC，在片内模拟开关的作用下可实现对多路模拟信号的采集转换；片内ADC的采样精度最高可达24bit，采样速率最高可达500ksps，部分型号还集成了单个或两个独立的高分辨率DAC，可满足绝大多数混合信号系统的应用并实现与模拟电子系统的无缝接口；片内温度传感器则可以迅速而精确的监测环境温度并通过程序作出相应处理，提高了系统运行的可靠性。 集成了丰富的外部设备接口。具有两路UART和最多可达5个定时器及6个PCA模块，此外还根据不同的需要集成了SMBus、SPI、USB、CAN、LIN等接口，以及RTC部件。外设接口在不使用时可以分别禁止以降低系统功耗。与其他类型的单片机实现相同的功能需要多个芯片的组合才能完成相比，C8051单片机不仅减少了系统成本，更大大降低了功耗。 增强了在信号处理方面的性能，部分型号具有16x16 MAC以及DMA功能，可对所采集信号进行实时有效的算法处理并提高了数据传送能力。 具有独立的片内时钟源(精度最高可达0.5%)，设计人员既可选择外接时钟，也可直接应用片内时钟，同时可以在内外时钟源之间自如切换。片内时钟源降低了系统设计的复杂度，提高了系统可靠性，而时钟切换功能则有利于系统整体功耗的降低。 提供空闲模式及停机模式等多种电源管理方式来降低系统功耗 实现了I/O从固定方式到交叉开关配置。固定方式的I/O端口，既占用引脚多，配置又不够灵活。在C8051F中，则采用开关网络以硬件方式实现I/O端口的灵活配置，外设电路单元通过相应的配置寄存器控制的交叉开关配置到所选择的端口上。 复位方式多样化，C8051F把80C51单一的外部复位发展成多源复位，提供了上电复位、掉电复位、外部引脚复位、软件复位、时钟检测复位、比较器0复位、WDT复位和引脚配置复位。众多的复位源为保障系统的安全、操作的灵活性以及零功耗系统设计带来极大的好处。 从传统的仿真调试到基于JTAG接口的在系统调试。C8051F在8位单片机中率先配置了标准的JTAG接口（IEEE1149.1）。C8051F的JTAG接口不仅支持Flash ROM的读/写操作及非侵入式在系统调试，它的JTAG逻辑还为在系统测试提供边界扫描功能。通过边界寄存器的编程控制，可对所有器件引脚、SFR总线和I/O口弱上拉功能实现观察和控制。 C8051F系列单片机型号齐全，可根据设计需求选择不同规模和带有特定外设接口的型号，提供从多达100个引脚的高性能单片机到最小3mmX3mm的封装，满足不同设计的需要。 基于上述特点，Silicon Labs 公司C8051F系列单片机作为SoC芯片的杰出代表能够满足绝大部分场合的复杂功能要求，并在嵌入式领域的各个场合都得到了广泛的应用：在工业控制领域，其丰富的模拟资源可用于工业现场多种物理量的监测、分析及控制和显示；在便携式仪器领域，其低功耗和强大的外设接口也非常适合各种信号的采集、存储和传输；此外，新型的C8051F5xx系列单片机也在汽车电子行业中崭露头角。正是这些优势，使得C8051单片机在进入中国市场的短短几年内就迅速风靡，相信随着新型号的不断推出以及推广力度的不断加大，C8051系列单片机将迎来日益广阔的发展空间，成为嵌入式领域的时代宠儿 此系列单片机完全兼容MCS-51指令集，容易上手，开发周期短，大大节约了开发成本。C8051F系统集成度高，总线时钟可达25M
上传时间： 2013-11-24
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基于多点网络的水厂自动监控系统设计Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works刘 美 俊(湖南工程学院，湘潭411101)摘要针对水厂工作水泵多、现场离控制站距离远的特点，提出了一种基于MPI多点网络的自动监控系统的设计方法，分析了系统的工作原理，介绍了系统中数据的采集与处理、主站与从站的通信原理以及系统软件的设计。由于这种系统的主、从站PLC之间采用MPI网络通信，具有运行可靠、性能价格比高的特点，所以适用于中小规模水厂的分布式监控场合。关键词多点网络主站从站监控系统Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自来 水 厂 的自动控制系统一般分为两大部分，一对组态硬件要求较高，投资较大。相对而言，MPI网是水源地深水泵的工作控制，一是水厂区变频恒压供络速度可达187.5 M bps，通过一级中继器传输距离可水控制，两部分的实际距离通常都比较远。某厂水源达Ikm 。根据水厂的具体情况，确定以MPI方式组地有3台深井泵给水厂区的蓄水池供水。水厂区的成网络，主站PLC为S7-300系列的CPU3121FM，从任务是对水池的水进行消毒处理后，通过加压泵向管站为S7-200系列的CPU222。这样既满足了系统要路恒压供水。选用Siemens公司的S7系列可编程控求，又相对于Profibus网络节省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位机组成实时数据采集和监控系统， 这种分布式监控系统具有较高的性能价格比。系统对深水泵进行远程控制，对供水泵采用变频器进行恒中PLC的物理层采用RS - 485接口，网络延伸选用压控制以保证整个水厂的电机设备安全、可靠地运带防雷保护的中继器，使系统的安全运行得到了保行。证。MPI网络的拓扑结构如图1所示。1 多点网络(NWI)监控系统的组成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多点网络与Profibus现场总线网络两种组网方式。Profibus现场总线的应用目前较为普遍，通用性较好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA组成。Profibus - DP型用于分散外设间的数据传输，传输速率为9.6kbps一12Mbps，主要用于现场控制器与分散1/0之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求，特别适合于加工自动化领域的应用;Profibus - FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理层和数据链路层，适用于过程自动化的总线类型。
上传时间： 2013-10-09
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文章分析了Ad Hoc网络的特征以及路由设计协议所面临的问题与挑战，综述了Ad Hoc网络的传统路由协议，针对理想自组网路由协议应满足的7个方面，着重对适用于不同业务需求和网络需求的路由协议进行了介绍，为Ad Hoc网络路由协议的进一步研究提供了参考。
上传时间： 2013-10-28
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由于近些年来智能电网的大力发展需求出现了各种自动抄表系统的应用方案，但各有不足之处未能真正在我国广泛采用。为了实现智能电网自动抄表系统的真正应用，设计了一种易于实现的、网络开销小并低功耗的无线网络，它采用ARM和MCU作为自动抄表系统的无线集中器硬件平台，并搭配Sub-GHz的射频收发模块，集中器与节点设备之间采用自定义协议的自动组网形式， 可实现50个节点自动灵活组网，而且网络开销小只占用4 k存储空间。整个系统具有实用性和应用性强的特点。
上传时间： 2013-10-17
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