在当今的广播系统中,绝大部分的视频信号是隔行采样的。采用这种扫描格式,能够大幅度地减少视频的带宽,但也会引起彩色爬行、画面闪烁、边缘模糊及锯齿等现象。这种缺陷经人尺寸屏幕放大后就更加明显。为改善画面的视觉效果,去隔行技术应运而生。同时,视频信号本身的低帧频也会导致行抖动、线爬行以及大面积闪烁等视觉效果上的缺陷。增加扫描频率会把这些视觉缺陷搬移到人眼不敏感的高频区域上去从而产生较好的主观图象质量。而为了适应不同显示终端以及对图像大小变化的要求就必须对原始信号分辨率即每帧行数和每行像素数进行变换。因此去隔行、帧频转换、分辨率变换成为视频格式转换的基本内容。 FPGA 的出现是VLSI技术和EDA技术发展的结果。FPGA器件集成度高、体积小,具有通过用户编程实现专门应用的功能。它允许电路设计者利用基于计算机的开发平台,经过设计输入、仿真、测试和校验,直到达到预期的结果。使用FPGA器件可以大大缩短系统的研制周期,减少资金投入。另外采用FPGA器件可以将原来的电路板级产品集成芯片级产品,从而降低了功耗,提高了可靠性,同时还可以很方便的对设计进行在线修改。 该文在介绍了视频格式转换中的主要算法后,重点对去隔行、帧频转换、分辨率变换的FPGA综合实现方案进行了由简单到复杂的深入研究,分别给出了最简解决方案、基于非线性算法的解决方案和基于运动补偿的解决方案。最简解决方案利用线性算法将去隔行,帧频转换,分辨率变换三项处理同时实现,达到FPGA内部资源和外部RAM耗用量都为最小的要求,是后续复杂方案的基础。其中去隔行采用场合并方式,帧频转换采用帧重复方式,分辨率变换采用均匀插值方式。基于非线性算法的解决方案中加入了对静止区域的判断,静止区域的输出像素值直接选用相应位置的已存输入数据,非静止区域的输出像素值通过对已存输入数据进行非线性运算得出。基于运动补偿的解决方案在对静止区域进行判断和处理的基础上,对欲生成的变频后的场间插值帧进行运动估计,根据运动矢量得出非静止区域的输出像素值。其中为求得输入场间相应时间位置上的插值帧输出数据,该方案采用了自定义的前后向块匹配运动估计方式,通过对三步搜索算法的高效实现,将SAD 值进行比较得出运动矢量。
上传时间: 2013-07-19
上传用户:米卡
随着移动终端、多媒体、通信、图像扫描技术的发展,图像应用日益广泛,压缩编码技术对图像处理中大量数据的存储和传输至关重要。同时, FPGA单片规模的不断扩大,在FPGA芯片内实现复杂的数字信号处理系统也成为现实,因此采用FPGA实现图像压缩已成为一种必然趋势。JPEG静态图像压缩标准应用非常广泛,是图像压缩中主要的标准之一。研究JPEG图像压缩在FPGA上的实现,具有广阔的应用背景。 论文从实际工程应用出发,通过设计图像压缩的IP核,完成JPEG压缩算法在FPGA上的实现。首先阐述JPEG基本模式的压缩编码的标准,然后在设计规划过程中,采用SOC的设计思想,给出整个系统的内部结构、层次划分,对各个模块的HDL实现进行详细的描述,最后完成整体验证。方案采用了IP核复用的设计技术,基于Xilinx公司本身的IP核,进行了再次开发。在研究JPEG标准的核心算法DCT的基础上,加以改进,设计了适合器件结构的基于DA算法的DCT变换的IP核。通过结构和算法的优化,提高了速度,减少占用过多的片内资源。 设计基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平台,在ISE7.1中编译综合,最后通过Modelsim仿真验证。分辨率为352×288大小的源图像,在不同的压缩等级设置下,均测试通过。仿真验证的结果表明:基于FPGA的JPEG压缩编码占用较少的硬件资源,可在较高的工作频率下运行,设计在速度和资源利用率方面达到了较优的状态,能够满足一般图像压缩的要求。 整个设计可以作为单独的JPEG编码芯片也可以作为IP核添加到其他系统中去,具有一定的使用价值。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:nairui21
运动控制技术是机电一体化的核心部分,提高运动控制技术水平对于提高我国的机电一体化技术具有至关重要的作用。运动控制技术的发展是制造自动化前进的旋律,是推动新的产业革命的关键技术。对于数控系统来说,最重要的是控制各个电机轴的运动,这是运动控制器接收并依照数控装置的指令来控制各个电机轴运动从而实现数控加工的,数据加工中的定位控制精度、速度调节的性能等重要指标都与运动控制器直接相关。目前对数控系统的研究都集中在插入PC的NC控制器的研究上,而其核心部分就是对步进、伺服电机进行控制的运动控制卡的研究。对PC-NC来说,运动控制卡的性能很大程度上决定了整个数控系统的性能,而微电子和数字信号处理技术的发展及其应用,使运动控制卡的性能得到了不断改进,集成度和可靠性大大提高。 本课题通过对运动控制技术的深入研究,并针对国内运动控制技术的研究起步较晚的现状,结合当前运动控制领域的具体需要,紧跟当前运动控制技术研究的发展趋势,吸收了数控技术和相关运动控制技术的最新成果,提出了基于PCI和FPGA的方案,研制了一款比较新颖的、功能强大的、具有很大柔性的四轴多功能运动控制卡。 本课题的具体研究主要有以下几方面: 首先,通过对运动控制卡及运动控制系统等行业现状的全面调研,和对运动控制技术的深入学习,在比较了几种常用的运动控制方案的基础上,提出了基于FPGA的运动控制设计方案,并规划了板卡的总体设计。 其次,根据总体设计,规划了板卡的结构,详细划分并实现了FPGA各部分的功能;利用光电隔离原理设计了数字输入/输出电路。 再次,利用FPGA的资源实现了PCI从设备接口,达到跟控制卡通信的目的,针对运动控制中的一些具体问题,如运动平稳性、实时控制以及多轴联动等,在FPGA上设计了四轴运动控制电路,定义了各个寄存器的具体功能,设计了功能齐全的加/减速控制电路、变频分配电路、倍频分频电路和三个功能各异的计数器电路等,自动降速点运动、A/B相编码器倍频计数电路等特殊功能。最后,进行了本运动控制卡的测试,从测试和应用结果来看,该卡达到预期的要求。
上传时间: 2013-07-27
上传用户:zgu489
本课题首先研究了常规的RS译码器的算法,确定在关键方程的计算中采用一种新改进的BM算法,然后提出了基于复数基的有限域快速并行乘法器和利用幂指数相减进行除法计算的有限域除法器,通过这些优化方法提高了RS译码器的速度,减少了译码延时和硬件资源使用,最后利用VHDL硬件描述语言在FPGA上实现了流水线处理的RS(255,223)译码器。 本课题实现的RS(255,223)硬件译码器的性能在国内具有领先水平,对我国以后航天项目高速数据传输系统的设计有着很大的意义。
上传时间: 2013-06-29
上传用户:gokk
本文研究特种LCD的图像处理方法和FPGA实现方案,并研制出基于FPGA的若干实际应用系统,有效地解决目前存在的问题。本文主要研究内容为: (1)给出一种基于彩色空间变换的色彩调整方法,在YCrCb空间内实现亮度和色度分离,避免了RGB空间两者同时变化造成偏色和失真的现象,并在FPGA内采用流水线结构改进3阶矩阵运算的逻辑结构,节省出2/3的逻辑资源,提高了模块的最高运行速度。 (2)研究利用FPGA实现图像实时缩放处理的方法,选择能够满足特种LCD要求的双线性插值法作为研究对象,实时计算插值系数dx和dy,并采用流水线结构进行插值计算,仅使用FPGA中的3个双端口RAM来缓冲图像数据,没有外扩大容量帧存储器,降低了成本,提高特种LCD的系统兼容性。 (3)设计一种针对特种LCD更为简捷、有效的隔行转逐行扫描的实现方案,即利用图像实时缩放的方法,把一场图像缩放到LCD的分辨率,实现复合视频图像在LCD的“满屏”显示,改善现有特种LCD在显示隔行扫描的复合视频信号时,遇到图像信息丢失或显示效果不佳的问题。 (4)设计出一种基于字符和位图的数字OSD控制核,合理使用分布式RAM和块RAM两种逻辑资源来存储字符和位图信息,OSD图像由数字逻辑自动合成,编程简单灵活,使特种LCD的参数调整更加方便。 (5)研制成功基于FPGA的特种LCD显示控制板,能显示三种分辨率640×480,800×600,1024×768的图像信号;支持宽范围的亮度、对比度、显示位置等参数的实时调整,并提供全功能的透明OSD菜单进行指示。 (6)研制成功基于FPGA的特种LCD图像调节板,用于对某型号机载特种LCD进行改造,增加宽范围的亮度、对比度、图像显示位置的实时调整功能,提供无信号输入检测与OSD指示功能,提高图像显示的性能,通过了环境温度试验与性能测试,并已装机。 (7)研制成功基于DSP和FPGA的图像采集显示板,实现了对全分辨率复合视频信号进行25帧/秒的实时采集和显示,在DSP内使用“三帧”轮换的图像数据缓冲方法提高了系统的实时处理能力,使之能够完成一定复杂度的实时图像处理。
上传时间: 2013-06-12
上传用户:ivan-mtk
本文提出一种基于PC104嵌入式工业控制计算机与现场可编程门阵列(FPGA)的PCB测试机的硬件控制系统设计方案。方案中设计高效高压控制电路,实现测试电压与测试电流的精确数字控制。选用双高压电子开关形式代替高压模拟电子开关,大幅度提高测试电压。采用多电源方式在低控制电压下实现对高压电子开关的控制。设计高速信号处理电路对测试信号进行处理,从硬件上提高系统测试速度。 本设计中选用Altera公司的现场可编程器(FPGA)EP1K50,利用EDA设计工具Synplify、Modelsim、QuartusⅡ以及Verilog硬件描述语言完成了控制系统的硬件设计及调试,解决了由常规电路难以实现的问题。
上传时间: 2013-06-04
上传用户:lizhen9880
软硬件资源的不断成熟和完善,使得嵌入式系统应用得到了十分迅猛的发展。另一方面,互联网技术的发展,使得Internet逐渐深入到人们的日常生活中。嵌入式控制网络与信息网络的互联不仅拓宽了控制系统的控制范围,而且丰富了信息系统的内容。因此,嵌入式系统与Internet相结合将成为嵌入式系统和互联网络发展的重要方向。 现阶段,Internet规模的日益扩大与IPv4地址匮乏之间的矛盾越来越突出。为解决IPv4网络存在的各种问题而出现的IPv6协议具有海量的地址空间、优化的路由算法、自动化的地址配置等;同时还增加了对安全性、QoS等的良好支持。因此,Internet从IPv4过渡到IPv6是一种必然的趋势。综上,对IPv6协议进行研究并将其引入嵌入式系统,实现嵌入式设备接入网络的功能,具有较高的科研价值和现实意义。 本文在对嵌入式系统相关概念和嵌入式IPv6协议栈进行介绍的基础上,阐述了IPv6协议簇中核心协议的原理、报头结构和参数等。接着根据嵌入式TCP/IP协议栈的设计要点,提出嵌入式IPv6协议栈的总体设计,进一步对协议栈的进程模型、内存管理、平台无关性和通讯机制进行了研究。然后对协议栈的裁剪和数据包的处理流程进行分析,给出各模块的详细设计与实现,主要有IPv6模块、ICMPv6模块、邻居发现(ND)模块和UDP模块。最后将协议栈嵌入到uC/OS-II操作系统中并搭建测试环境对IPv6协议栈进行功能性测试,结果表明协议栈功能正常,可以完成基本的通讯功能。 协议栈根据嵌入式系统资源有限和应用相对单一的情况进行裁剪,采用分层结构实现;同时在实现基本功能的前提下,为功能的扩展提供了接口;另外,将协议栈与硬件、编译器和操作系统相关的代码独立开来,实现了协议栈在不同平台的良好移植。关键词:嵌入式系统,因特网,ARM,IPv6,ICMPv6,邻居发现协议
上传时间: 2013-04-24
上传用户:lo25643
近年来,嵌入式技术发展迅速,已经渗透到工业控制、智能设备以及电子消费品等人们日常生活的各个领域,而Internet技术也取得了巨大的发展,为人们所广为接受,于是嵌入式技术和Internet技术相结合形成的嵌入式Internet技术适时地出现了,并且成为实现远程控制、信息共享的关键技术。 本文首先阐述了课题研究的背景、目的和意义,以及嵌入式TCP/IP协议栈研究的现状,然后分析了嵌入式操作系统μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的过程,为嵌入式TCP/IP协议栈实现提供了操作系统支持。接着,针对嵌入式协议栈的特殊需求,详细分析并采用了零拷贝技术、跨层技术等对LwIP协议栈进行了有效的裁剪和优化,结合μ C/PS-Ⅱ设计了一种紧凑的协议栈工作模型和内存管理机制。并且结合μ C/OS-Ⅱ设计了协议栈的工作模型和内存管理机制。在驱动程序的基础上实现了对LwIP中的IP协议、ARP协议、ICMP协议、UDP协议和TCP协议等几个协议栈的裁剪和优化。并分析了它们的安全漏洞及基于这些漏洞的攻击方式,在这个基础上提出了如攻击检测算法等填补漏洞和抵抗攻击的一些技术和措施。最后在目标板上成功移植了优化后的LwIP。 本文同时还设计了一种能够提供足够多软定时器资源的算法。在不需要操作系统支持的情况下,软定时器可以给多任务的系统提供足够的定时服务,而且不影响中断处理时间。并且具有自动回调功能,启动一次以后就可自动调用定时器。此软定时器使用方便且易移植,大大方便了本课题多次使用定时器的需要。课题结合具体项目“蓄电池状态记录仪的设计”,分析了它的各个功能模块,设计了其系统结构。对各个功能模块的设计与实现进行了代码编写和测试,借助于TFTP服务器实现了基于协议的嵌入式目标板和PC机间的网络通信。 本课题经过几个月的软硬件设计和现场测试,已实现了最初的设计目标。构建出了实验硬件平台和一个多任务多协议的基本实时系统框架。以后的开发者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ实时操作系统和嵌入式TCP/IP协议栈的情况下就可以方便的创建一个嵌入式网络控制系统,并能在平台上开发其它的应用任务,为以后的研究提供了参考并奠定了基础。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:www240697738
数控冲床送料系统主要用于与冲床实现配套,在冲孔过程中按照程序设定控制板料移动和冲床冲孔,实现冲孔的高度自动化。自动送料机构作为冲压加工生产实现自动化的最基本的要求,它的自动化程度高低,直接影响着冲压生产效率以及冲压生产整体自动化水平,只有其自动化程度与冲压设备相匹配甚至高于冲压设备,才能够实现冲压生产的完全自动化。 嵌入式系统是继IT网络技术之后,又一个新的发展方向,由于嵌入式系统自身的优点,现在已经广泛应用到军事国防、消费电子、工业控制等各个领域。随着电子、计算机、自动控制以及精密机械与测试技术的不断提高和发展,自动送料装置也在随着数控机床的发展而在迅速发展和演变。而随着嵌入式微处理器的发展,嵌入式系统也开始运用到数控冲床自动送料系统中来。 本文采用目前广泛使用的32位ARM微处理器,Samsung公司基于ARM920T的S3C2440A作为系统的主控制器,该处理器主要面向嵌入式设备,具有性价比高、功耗低的特点,并且在嵌入式Linux操作系统下可移植性好,具有较强的控制能力和丰富的片内资源。该系统能实现数控冲床的自动送料,软硬件结构简单,定位精度高,操作简单方便,具有良好的人机界面。论文首先根据生产实际要求和控制系统设计原则,确定了送料系统的软硬件总体设计方案。硬件方面,在S3C2440A的基础上扩展了NANDFlash、NORFlash、SDRAM、LCD触摸屏模块,并设计了X、Y轴电机及其驱动电路。软件方面,选用Linux操作系统,在此基础上构建了嵌入式Linux开发环境,实现了Bootloader、Linux内核、YAFFS根文件系统的移植,选用Qt/Embeded设计系统的操作界面,给出了系统各个模块的程序设计,包括人机界面、速度预处理、插补模块和电机控制部分,文章对系统的软硬件的抗干扰技术也专门做了介绍。随后,文章还介绍了积分分离的PID控制算法,并通过使用matlab对电机控制进行仿真,验证了该算法的可行性。 文章在最后对整个设计进行了总结和展望,指出了系统存在的问题和一些可以改进的地方。
上传时间: 2013-06-28
上传用户:love1314
在信息化社会中,LED显示屏作为一种信息的传播媒体,在交通、天气预报、广告、通知、工农业生产、商业信息等领域应用十分广泛,已经成为城市信息现代化建设的标志。 本文介绍了LED显示屏国内外的发展现状,在分析LED显示屏工作原理后,结合LED显示屏控制系统及显示驱动设备的具体要求,提出了使用嵌入式处理器LPC2124作为控制核心,使用挪威Nordic公司推出的单片射频发射器nRF905传送无线显示信息的总体设计方案。由于LPC2124所具有的丰富的接口资源,使用其SPI口实现了和驱动芯片SD16726的串行传输,这在很大程度上简化了系统结构,增加了系统的可靠性。单片收发芯片实现无线数据显示信息传递与更新,避免了使用基于中国移动通讯运营商的GSM/GPRS通信网络的数据传输,而带来在信息更新时的额外开销费用。在系统硬件设计中,给出了各功能模块:包括电源、时钟电路、存储器的扩展、射频模块、LED扫描驱动模块等的具体设计。最后,在系统软件设计中,完成了对显示屏数据的发送、接收数据和对显示屏进行显示控制驱动程序设计,最终实现整个系统的功能。在设计过程中,通过做各种测试和试验,验证了基于ARM的无线LED显示屏系统的设计是完全可行的,具有非常广阔的应用前景。
上传时间: 2013-06-07
上传用户:wanghui2438