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  • 基于FPGA的MPEG4编解码芯片开发系统设计研究

    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

    标签: MPEG4 FPGA 编解码芯片 开发系统

    上传时间: 2013-06-15

    上传用户:it男一枚

  • 基于FPGA的水下远程遥控解码电路的设计与研究

    随着计算机和集成电路技术的不断发展,基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流.现场可编程门阵列(FPGA)作为一种可编程专用集成电路(ASIC)已经广泛应用于计算机、通信、航空航天等各个领域.一般来讲,FPGA多用于高速通信和高速信号处理领域,以发挥其处理速度快的特点,本文将其应用于一低速低功耗系统——某水下远程遥控接收系统,主要用其在频域来实现水下远程遥控的解码,取得了令人满意的效果.该文主要做了以下几方面的工作.首先,深入研究和分析了在频域实现水下远程遥控解码的原理并进行了遥控指令编码设计;其次,用ALTERA公司的CYCLONE系列FPGA芯片完成了水下远程遥控FPGA解码芯片的设计工作,包括硬件描述语言(VHDL)编码、电路前后仿真、综合和布局布线工作,并对设计的FPGA解码芯片进行了初步的功耗估算:最后设计制作了一块FPGA解码芯片电路验证测试板,并完成了电路调试和测试.实验测试结果表明,用FPGA实现水下远程遥控解码电路的方案是可行的,可以有效地缩小系统体积、提高系统可靠性,在保证系统性能情况下做到更低的功耗,还可以实现在系统配置和编程,使得系统的调试、升级和维护更加灵活方便.

    标签: FPGA 远程遥控 解码电路

    上传时间: 2013-06-03

    上传用户:zoushuiqi

  • 数字图像监控系统解码芯片的设计及其FPGA实现

    该文就多媒体信息的主体之一-图像信号的压缩和解压进行了分析,并结合实际课题所设计的数字图像监控系统对其中的图像解码过程进行了软硬件的实现.首先我们在ANALOG DEVICE公司的ADSP-2189上进行了解码系统的验证,就解码输出的质量进行了主观评价.通过软件仿真,我们还进一步得到了解码过程中,哪些指令占用较多的指令执行时间,哪些指令会成为硬件实现时的瓶颈.它为我们的FPGA优化设计提供了理论上的依据.综合考虑设计方案的复杂程度、系统规模、系统时延、器件成本等各项因素,通过对各种FPGA器件性能与开发工具的选择比较,决定选用Altera公司的FLEX10K器件来做最终的硬件实现.它不仅为图像解码系统的ASIC实现做了一定的理论分析和技术准备,也为FPGA技术在数字信号处理领域的应用开辟了新的研究方向.在硬件设计过程中,根据FPGA技术的优点,采用"自上而下"和"自下而上"相结合的设计方法,将整个系统进行功能模块分割并分别实现.所有处理模块均采用VERILIG语言编写,对其中的主要模块都进行了优化设计.通过这些优化不仅提高了解压性能,还减少了处理时间和所占用的硬件空间.最后通过仿真表明了所实现的图像解码系统具有良好的性能,具有一定的使用价值.

    标签: FPGA 数字图像 监控系统 片的设计

    上传时间: 2013-06-26

    上传用户:再见大盘鸡

  • 无线扩频集成电路开发中信道编解码技术研究与FPGA实现

    本论文主要对无线扩频集成电路设计中的信道编解码算法进行研究并对其FPGA实现思路和方法进行相关研究。 近年来无线局域网IEEE802.11b标准建议物理层采用无线扩频技术,所以开发一套扩频通信芯片具有重大的现实意义。无线扩频通信系统与常规通信相比,具有很强的抗干扰能力,并具有信息荫蔽、多址保密通信等特点。无线信道的特性较复杂,因此在无线扩频集成电路设计中,加入信道编码是提高芯片稳定性的重要方法。 在了解扩频通信基本原理的基础上,本文提出了“串联级联码+两次交织”的信道编码方案。串联的级联码由外码——(15,9,4)里德-所罗门(Reed-Solomon)码,和内码-(2,1,3)卷积码构成,交织则采用交织深度为4的块交织。重点对RS码的时域迭代译码算法和卷积码的维特比译码算法进行了详细的讨论,并完成信道编译码方案的性能仿真及用FPGA实现的方法。 计算机仿真的结果表明,采用此信道编码方案可以较好的改善现有仿真系统的误符号率。 本论文的内容安排如下:第一章介绍了无线扩频通信技术的发展状态以及国内外开发扩频通信芯片的现状,并给出了本论文的研究内容和安排。第二章主要介绍了扩频通信的基本原理,主要包括扩频通信的定义、理论基础和分类,直接序列扩频通信方式的数学模型。第三章介绍了基本的信道编码原理,信道编码的分类和各自的特点。第四章给出了本课题选择的信道编码方案——“串联级联码+两次交织”,详细讨论了方案中里德-所罗门(Reed-Solomon)码和卷积码的基本原理、编码算法和译码算法。最后给出编码方案的实际参数。第五章对第四章提出的编码方案进行了性能仿真。第六章结合项目实际,讨论了FPGA开发基带扩频通信系统的设计思路和方法。首先对FPGA开发流程以及实际开发的工具进行了简要的介绍,然后给出了扩频通信系统的总体设计。对发射和接收子系统中信道编码、解码等相关功能模块的实现原理和方法进行分析。第七章对论文的工作进行总结。

    标签: FPGA 无线扩频 信道编解 技术研究

    上传时间: 2013-07-18

    上传用户:hbsunhui

  • G729A语音编解码算法研究及FPGA实现

    语音编码技术始终是语音研究的热点。语音编码作为多媒体通信中信息传输的一个重要环节,越来越受到广泛的重视。G729是由美国、法国、日本和加拿大的几家著名国际电信实体联合开发的,国际电信联盟(ITU-T)于1995年11月正式通过了G729。96年ITU-T又制定了G729的简化方案G729A,主要降低了计算的复杂度以便于实时实现。因其具有良好的合成语音质量、适中的复杂度、较低的时延等优点,G729A标准已被广泛应用在VOIP网关、IP电话中。 论文利用Altera公司的新一代可编程逻辑器件在数字信号处理领域的优势,对G729A语音编码中的线性预测(LP)滤波器系数提取的FPGA(现场可编程门阵列,Field Programmable Gate Array)实现进行了深入研究。论文首先对语音信号处理及其发展进行介绍,深入讨论了G729A语音编解码技术。第二,对Altera公司的Stratix系列可编程器件的内部结构进行了研究,分析了在QuartusII开发平台上进行FPGA设计的流程。第三,基于FPGA,对G729A编码系统的LP分析部分做了具体设计,其中包括自相关函数和杜宾(Durbin)递推两个主要功能模块,并对其工作过程进行了详细的分析。第四,针对系统所使用的除法运算都是商小于1的特点,设计并实现了一个系统专用的除法器模块。最后,在Altera FPGA目标芯片EP1S30F780C7上,对LP分析系统进行了验证,证明了方案的可行性。

    标签: G729A FPGA 语音编解码 算法研究

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:miaochun888

  • 高效的CABAC解码器设计及FPGA实现

    H.264/AVC是ITU与ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission国际标准化组织/国际电工委员会)联合推出的活动图像编码标准。作为最新的国际视频编码标准,H.264/AVC与MPEG-4、H.263等视频编码标准相比,性能有了很大提高,并已在流媒体、数字电视、电话会议、视频存储等诸多领域得到广泛的应用。基于上下文的自适应二进制算术编码(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC)是H.264/AVC的两个熵编码方案之一,相对于另一熵编码方案-CAVLC(基于上下文的自适应可变长编码),CABAC具有更高的数据压缩率:在同等编码质量下要比CAVLC提高10%~15%的压缩率。CABAC能实现很高的数据压缩率,但这是以增加实现的复杂性为代价的。在已有的硬件实现方法上,CABAC的解码效率并不高。 论文在深入研究CABAC解码算法及其实现流程,并在仔细分析了H.264/AVC码流结构的基础上,总结出了影响CABAC解码效率的各个环节,并以此为出发点,对CABAC解码所需中的各个功能模块进行了优化设计,设计出一种新的CABAC解码器结构,相对于一般的CABAC解码器,它的解码效率得到了显著提高。论文针对影响CABAC解码过程的"瓶颈"问题一多次访问存储部件影响解码速率,提出了新的存储组织方式,并根据CABAC的码流结构特性,采用4个子解码器级联的方式来进一步提高解码速率。 最后,用Verilog语言对所设计的CABAC解码器进行了描述,用EDA软件对其进行了仿真,并在FPGA上验证了其功能,结果显示,该CABAC解码器结构显著提高了解码效率,能够满足高档次实时通讯的要求。

    标签: CABAC FPGA 解码器

    上传时间: 2013-07-03

    上传用户:huazi

  • 高清视频编解码系统控制模块设计

    在航空航天,遥感测量,安全防卫以及家用影视娱乐等领域,要求能及时保存高清晰度的视频信号供后期分析、处理、研究和欣赏。因此,研究一套处理速度快,性能可靠,使用方便,符合行业相关规范的高清视频编解码系统是十分必要的。 本文首先介绍了高清视频的发展历史。并就当前相关领域的发展阐述了高清视频编解码系统的设计思路,提出了可行的系统设计方案。基于H.264的高清视频编码系统对处理器的要求非常高,一般的DSP和通用处理器难以达到性能要求。本系统选择富士通公司最新的专用视频编解码芯片MB86H51,实时编解码分辨率达到1080p的高清视频。芯片具有压缩率高,功耗低,体积小等优点。系统的控制设备由三块FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分别负责视频输入输出,码流输入输出和主编解码芯片的控制。ARM作为上层人机交互的控制器,向系统使用者提供操作界面,并与主控FPGA相连。方案实现了高清视频的输入,实时编码和码流存储输出等功能于一体,能够编码1080p的高清视频并存储在硬盘中。系统开发的工作难点在于FPGA的程序设计与调试工作。其次,详细介绍了FPGA在系统中的功能实现,使用的方法和程序设计。使用VHDL语言编程实现I2C总线接口和接口控制功能,利用stratix系列FPGA内置的M4K快速存储单元实现128K的命令存储ROM,并对设计元件模块化,方便今后的功能扩展。编程实现了PIO模式的硬盘读写和SDRAM接口控制功能,实现高速的数据存储功能。利用时序状态机编程实现主芯片编解码控制功能,完成编解码命令的发送和状态读取,并对设计思路,调试结果和FPGA资源使用情况进行分析。着重介绍设计中用到的最新芯片及其工作方式,分析设计过程中使用的最新技术和方法。有很强的实用价值。最后,论文对系统就不同的使用情况提出了可供改进的方案,并对与高清视频相关的关键技术作了分析和展望。

    标签: 高清视频 编解码 系统控制 模块设计

    上传时间: 2013-07-26

    上传用户:shanml

  • 基于FPGA的JPEG实时图像编解码系统

    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。

    标签: FPGA JPEG 实时图像 编解码

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:shangdafreya

  • 基于FPGA的旋转变压器解码算法

    由于旋转变压器的高精度高可靠性等特点,广泛的应用于如航空、航天、船舶、兵器、雷达、通讯等领域。旋转变压器输出模拟量交流信号,经过数字处理转换为数字角度信号才能进入计算机或其他控制系统,而这种数字处理比较复杂,采用专用的旋转变压器解码芯片想达到理想的精度通常需要较高的成本,限制了它在其他领域的应用。传统的角测量系统面临的问题有:体积、重量、功耗偏大,调试、误差补偿试验复杂,费用较高。 现场可编程门阵列(FPGA)是近年来迅速发展起来的新型可编程器件。随着它的不断应用和发展,也使电子设计的规模和集成度不断提高。同时也带来了电子系统设计方法和设计思想的不断推陈出新。 本文的目的是研究利用FPGA实现旋转变压器的硬件解码算法,设计基于FPGA的旋转变压器解码系统。 在本文所设计的系统中,通过FPGA芯片产生旋转变压器的激励信号,再控制A/D转换器对旋转变压器的模拟信号的数据进行采样和转换,并对转换完的数据进行滤波处理,使用基于CORDIC算法流水线结构设计的反正切函数模块解算出偏转角θ,最后通过串行口将解算的偏差角数据输出。本文还分析了该系统误差产生的原因和提高系统精度的方法。 实验结果表明,本文所设计的旋转变压器解码器的硬件组成和软件实现基本能够较精确的完成上述的信号转换和数据运算。

    标签: FPGA 旋转变压器 解码 算法

    上传时间: 2013-05-23

    上传用户:gdgzhym

  • RS码、LDPC码级联编解码器的FPGA实现

    差错控制编码技术是现代通信技术中的关键技术之一,在移动通信、数字电视、计算机存储等数据通信系统中得到了广泛应用。在信道条件恶劣的情况中,常采用纠错能力更强的级联编解码方法,进行差错控制。本课题以RS码、LDPC 码...

    标签: LDPC FPGA RS码 级联

    上传时间: 2013-05-25

    上传用户:hrzx1234