嵌入式系统是以应用为中心,以计算机为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序4部分组成,用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业,已成为现代电子领域的重要研究方向之一。而随着电子技术,多媒体技术及网络技术快速发展,视频监控系统也正在向嵌入式,数字化,网络化方向发展。嵌入式视频监控系统充分利用大规模集成电路和网络的科技成果,实现体积小巧,性能稳定,通讯便利的监控产品。本项的目的正是建立一个完整的基于 ARM9 核心处理器和嵌入式 Linux 操作系统的嵌入式视频监控系统。 本项目是在 ARM 微处理器平台上,移植嵌入式Linux操作系统,并完成视频采集、压缩、传输任务。系统采用 ARM 微处理器 AT91RM9200作为主处理器,以视频采集芯片 ADV7181 作为视频采集设备,用 H.263视频压缩协议对视频数据进行压缩,最后通过中兴通信公司 MG815+CDMA通信模块传输到服务器上。 本论文主要分成五个章节: 第一章:首先介绍ARM和嵌入式Linux操作系统的特点和当前的发展概况,然后说明了本文的课题背景及意义; 第二章:描述了硬件开发平台。本系统采用了 ALTMEL 的AT91RM9200为核心的开发平台,并扩展了以视频采集模块和CDMA无线传输模块; 第三章:描述了本系统的软件开发平台,包括嵌入式Linux开发流程以及移植到具体硬件平台需要完成的工作,如 U-Boot 的移植、Linux内核的编译与裁剪、文件系统的制作等; 第四章:首先论述了本系统中的难点 FIFO 设备的驱动编写,随后在对H.263视频压缩编码叙述的基础上针对块匹配运动估计给出了一种改进的菱形搜索算法代替原有的三步搜索法,并且通过实验结果证明,经算法改进优化的新菱形算法优于原先的三步搜索法; 第五章:得出了实验结果,完成了视频数据的无线网络传输。
上传时间: 2013-04-24
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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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自90年代以来,LED显示屏的设计制造和应用水平得到日益提高,LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏,到图像显示屏,一直到今天的全彩色视频显示屏的发展过程。在此发展过程中,无论在器件的性能(超高亮度LED显示屏及蓝色发光二极管等)和系统组成(计算机化的全动态显示系统)等方面都取得了长足的进步。 LED显示屏相比与其它的平板显示器,有其独特的优越性,比如:可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高且成本低等特点,且随着全彩屏显示技术的日益完善,使得LED显示屏在许多场合得到广泛的应用。 本文详细介绍了利用DVI接口作为视频LED显示屏数据源,利用查表的方法实现伽玛矫正的实现方案和实现4096级灰度的LED视频显示屏控制系统的设计原理。通过对等长时间实现4096级灰度方案的分析,得到此方案在系统速度和显示屏的亮度上存在的局限,提出采用变长时间和消影时间相结合的方案实现4096级灰度的方案及实现,这是在提高硬件成本以获得成本,速度和亮度的折中。在此基础上,提出了用脉冲打散输出的方法改善LED显示屏显示效果,并探讨了低帧频无闪烁LED全彩屏的实现方法;对一些可以提高LED显示屏系统技术的新技术展开讨论,为今后的动态全彩色LED显示屏具体实现打下坚实的理论基础。
上传时间: 2013-04-24
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MPEG-4是目前非常流行的视频压缩标准,基于MPEG-4的视频处理系统有两种体系结构:可编程结构和专用结构.可编程结构灵活,适用范围广,易于升级,但电路复杂,电路功耗大.专用视频编解码器结构硬件开销小,处理速度高.该文主要研究专用的MPEG-4视频编解码芯片设计方法.目前市场上MPEG-4视频编解码芯片主要是Simple Profile级别的,而我们设计的芯片要实现Advanced Simple Profile级别.该文采用了一种基于大规模FPGA的软硬件相结的芯片设计方案,我们设计了基于FPGA的MPEG-4芯片设计开发平台,完成算法的硬件仿真与测试.论文围绕基于FPGA的MPEG-4芯片开发系统设计,分为两个部分.第一部分介绍了目前国内外实现MPEG-4视频处理系统的主要方法和应用,概述了国际上MPEG-4视频编解码芯片设计的一般方法及其发展趋势,详细描述了我们的基于FPGA的MPEG-4编解码芯片开发系统的结构.第二部分重点讲述了基于FPGA的MPEG-4芯片开发系统各个电路模块的设计,包括电源模块、FPGA配置模块、时钟生成模块、视频输入/输出模块、RS232串口模块、以太网接口模块、USB接口模块等.同时也介绍了I
上传时间: 2013-06-15
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随着电信数据传输对速率和带宽的要求变得越来越迫切,原有建成的网络是基于话音传输业务的网络,已不能适应当前的需求.而建设新的宽带网络需要相当大的投资且建设工期长,无法满足特定客户对高速数据传输的近期需求.反向复用技术是把一个单一的高速数据流在发送端拆散并放在两个或者多个低速数据链路上进行传输,在接收端再还原为高速数据流.该文提出一种基于FPGA的多路E1反向复用传输芯片的设计方案,使用四个E1构成高速数据的透明传输通道,支持E1线路间最大相对延迟64ms,通过链路容量调整机制,可以动态添加或删除某条E1链路,实现灵活、高效的利用现有网络实现视频、数据等高速数据的传输,能够节省带宽资源,降低成本,满足客户的需求.系统分为发送和接收两部分.发送电路实现四路E1的成帧操作,数据拆分采用线路循环与帧间插相结合的方法,A路插满一帧(30时隙)后,转入B路E1间插数据,依此类推,循环间插所有的数据.接收电路进行HDB3解码,帧同步定位(子帧同步和复帧同步),线路延迟判断,FIFO和SDRAM实现多路数据的对齐,最后按照约定的高速数据流的帧格式输出数据.整个数字电路采用Verilog硬件描述语言设计,通过前仿真和后仿真的验证.以30万门的FPGA器件作为硬件实现,经过综合和布线,特别是写约束和增量布线手动调整电路的布局,降低关键路径延时,最终满足设计要求.
上传时间: 2013-07-16
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介绍了一种基于ARM9 和CPLD 架构的嵌入式输入输出系统的软硬件设计。系统以工业级EP9315 为核心,扩展了LCD、触摸屏、以太网、串口和USB 等控制接口;以MAX2_EPM240为核
上传时间: 2013-05-27
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ISO和ITU-T制定的一系列视频编码国际标准的推出,开创了视频通信和存储应用的新纪元。从H.261视频编码建议,到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一个共同的不断追求的目标,即在尽可能低的码率(或存储容量)下获得尽可能好的图像质量。 本课题的研究建立在目前主流的压缩算法的基础上,综合出各种标准中实现途径的共性和优势,将算法的主体移植于FPGA(FieldProgrammableGateArray)平台上。凭借该种类嵌入式系统配置灵活、资源丰富的特点,建立一个可重构的内核处理模块。进一步的完善算法(运算速度、精度)和外围系统后,就可作为专用视频压缩编码器进行门级电路设计的原型,构建一个片上可编程的独立系统。 编码器设计有良好的应用前景,通过使用离散余弦变换和熵编码,对运动图像从空间上进行压缩编码,使得编码后的数据流适合于传输、通信、存储和编辑等方面的要求。同时,系统的设计将解码的工作量大幅度降低,功能模块在作适当的改动后可为解码器的参考设计使用。 研究所涉及的各功能模块都进行了系统性的仿真和综合,满足工程样机的前期研发需要。
上传时间: 2013-04-24
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结合视频压缩的理论以及IP核设计中对于仿真验证的要求,本文设计了视频压缩IP核FPGA仿真验证平台.其硬件子平台以Xilinx公司XC2V3000为核心,针对视频压缩IP核应用仿真要求设计外围电路,构建一个视频压缩IP核的硬件仿真原型,采用运行于上位机上的控制和驱动软件作为软件解码子平台.同时还设计了完全独立于硬件之外的ModelSim软件仿真验证平台.以FPGA仿真验证平台为载体,本文设计了基于H.263协议的视频压缩IP核.经过ModelSim下的软件平台仿真调试与硬件平台调试相结合的手段,作者完成了视频压缩IP核的仿真验证.
上传时间: 2013-05-31
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随着通信技术和计算机技术的发展,多媒体的应用与服务越来越广泛,视频压缩编码技术也随之成为非常重要的研究领域。运动估计是视频压缩编码中的一项关键技术。由于视频编码系统的复杂性主要取决于运动估计算法,因此如何找到一种可靠、快速、性能优良的运动估计算法一直是视频压缩编码的研究热点。运动估计在视频编码器中承担的运算量最大、控制最为复杂,由于对视频编码的实时性要求,因此运动估计模块一般都采用硬件来设计。 本文的目的是在FPGA芯片上设计实现一种更优的易于硬件实现的块匹配运动估计算法——二步搜索算法。全文首先讨论了块匹配运动估计理论及其主要技术指标,介绍了运动估计技术在MPEG-4中的应用,然后在对典型的运动估计算法进行分析比较的基础上讨论了一种性能和硬件实现难易度综合指数较高的二步搜索算法。本文对已有的用于全搜索算法实现的VLSI结构进行了改进,设计了符合二步搜索算法要求的FPGA实现结构,并在对其理论分析之后,对实现该算法的运动估计模块进行了功能模块的划分,并运用VerilogHDL硬件描述语言、ISE及Modelsim开发工具在Spartan-IIEXC2S300eFPGA芯片上完成了对各功能模块的设计、实现与时序仿真。最后,对整个运动估计模块进行了仿真测试,给出了其在FPGA上搭建实现后的时序仿真波形图与占用硬件资源情况,通过对时序仿真结果可知本文设计的各功能模块工作正常,并且能够协同工作,整个运动估计模块能够正确的实现二步搜索运动估计算法,并输出正确的运动估计结果;通过对占用硬件资源及时钟频率情况的分析验证了本文设计的二步搜索运动估计算法的FPGA实现结构具备先进性和实时可实现性。
上传时间: 2013-05-27
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随着科学技术的进步和人民群众生活水平的提高,视频监控系统在工业生产、国家安防、日常生活中得到了广泛的应用。实时的远程视频监控,能够及时、直观地为人们提供动态现场信息。远程视频监控已经逐步成为现代社会管理的重要手段之一。与传统的视频监控系统相比,嵌入式远程无线监控系统具有体积小、携带方便、可以进行远距离监控等优点,从而有着良好的应用前景。 本文在总结分析即有的研究成果的基础上,将先进的嵌入式技术、视频技术、无线网络技术有效的结合在一起,力图设计出一款便携式、低功耗、高电池使用寿命、硬件与软件资源管理高效合理、人机交互性能良好的手持式无线视频监控终端。通过对Windows CE.NET嵌入式操作系统下进行USB相关设备驱动程序开发的研究与分析,在本手持终端中实现了USB host端功能,以满足对USB设备的即插即用操作。本手持终端将会极大程度上方便监控保安人员,使得他们不必随时守候在传统的基于PC的视频监控机旁,实现企业楼宇及智能小区中电子巡更的任务。 本文首先对无线视频监控系统的发展现状进行分析与研究,主要包括:无线视频监控系统的定义、特点、分类、应用以及发展趋势;之后介绍ARM处理器并对无线网络的发展状况进行研究分析,重点对无线网络中无线局域网技术进行阐述;然后笔者利用一款基于ARM920T核的微处理器S3C2410来构建Windows CE.NET操作系统下的无线视频监控手持终端,在此详细阐述了该手持终端硬件、软件平台的研究与设计;最后为了使该终端支持不同类型的非标准USB存储设备以及从、USB接口可扩展性方面的考虑,通过对Windows CE.NET下的USB系统结构和设备驱动程序开发包的分析,研究了在Windows CE.NET嵌入式操作系统下进行USB相关设备驱动程序开发的过程。
上传时间: 2013-06-26
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