基于FPGA的关键词识别系统实现

随着微电子技术的高速发展,基于片上系统SOC的关键词识别系统的研究已成为当前语音处理领域的研究热点和难点。运用Xilinx公司ViterxII Pro开发板作为硬件平台,结合ISE10.1集成开发环境,完成了语音帧输出、MFCC、VQ和HMM等子模块的设计;提出了一种语音帧压缩模块架构,有效实现了语音帧信息到VQ标号序列的压缩,实现了由语音帧压缩模块和HMM模块构建的FPGA关键词识别系统。仿真实验结果表明,该系统具有较高的识别率和实时性,为关键词识别系统的FPGA硬件电路的实现研究提供了实例。     

基于HTK的连续汉语数码语音输入系统研究

HTK是英国剑桥大学开发的一套基于C语言的语音处理工具箱,广泛应用于语音识别、语音合成以及字符识别等领域。文章在详细介绍了语音识别的过程、原理及相关概念的基础之上,介绍了HTK的基本原理和软件结构,以及使用HTK完成语音识别任务的整个过程。最后,讨论声学单元等一系列的模型参数的选择,使用HTK搭建一个简单连续汉语语音输入系统。     

基于FPGA的主机与多单片机快速通讯系统的设计

本文设计了一个基于ＦＰＧＡ的主机与多单片机快速通讯的系统，它将多片ＭＣＳ—５１系列单片机通过全互连的拓扑结构连接起来，以ＰＣ４８６／５８６系列微机为主机，构成一个主从分布式控制的多机系统。其中硬件设计在Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＣＡＤ软件上进行了模拟验证并得到了ＦＰＧＡ实现，实验表明这种方法可以提高系统的处理效率，提高实时性，对个子系统的编程及调试带来了很大方便     

一种基于FPGA技术的高速数据通讯卡

介绍一种基于ＦＰＧＡ技术的，用于单片机控制的人机与微计算机间交换信息的数据通讯卡，通讯卡的结构简单，体积小，采用ＩＳＡ１６总线，从机与主机并行传输数据，传输速度可达２００ｋｂｐｓ以上，设有Ｐａｓｓｗｏｒｄ判别、通讯卡识别、从机识别等多项功能，使用方便。     

卷积神经网络的FPGA并行加速方案设计

根据卷积神经网络的特点,提出了深度流水的FPGA加速方案,设计了卷积层的通用卷积电路。该卷积电路可以在一个时钟周期内获得一个计算结果。理论上,该方案对于MNIST数据集,在28×28个时钟周期内可以获得一幅图片的运算结果。针对网络训练过程的前向传播阶段,在网络结构和数据集相同的情况下,对GPU,FPGA,CPU进行了在计算效率和能耗之间的比较。其中在计算效率方面,50 MHz频率的FPGA就可以相较于GPU实现近5倍的加速,相较于12核的CPU实现8倍的加速。而在功耗方面,该FPGA的实现方案只有GPU版本的26.7%。     

基于FPGA的轮廓提取并行计算系统研究及实现

针对高质量的轮廓提取算法计算量大、实时性差的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的图像轮廓并行计算系统。通过设计适合的硬件结构及相应的算法改进,采用了多种不同的并行方式加速算法的计算。实现了一种高质量的轮廓提取算法--Pb（Probability Boundary）算法的高速计算。实验结果表明,在FPGA工作频率200 MHz时,被处理图像分辨率为481×321时,该系统处理速度可达39帧/s,为将Pb算法应用于实际系统提供了条件。     

基于FPGA的KLT特征点多层次归并排序

KLT算法已在多个领域得到成功的应用,其中特征点的排序是用来选择好的特征点跟踪的关键。针对传统排序算法计算耗时、实时性差的缺点,提出一种可并行的多层次归并排序算法并在FPGA中实现了其并行计算,同时分析了其周期精确的计算时间。结果表明该归并排序算法可以[O(N)]的时间复杂度完成特征点的排序,能够满足高清分辨率的图像/视频数据中KLT特征点排序的实时性要求。     

一种FPGA验证与测试的方法介绍

如何快速开发FPGA测试平台以实现FPGA验证与测试是本文的研究重点。基于PC、ATE与自制应用型DUT板,对FPGA验证与测试开发技术进行研究。PC主要完成测试程序下载与调试验证工作,自制应用型DUT板实现对FPGA的配置,ATE等待FPGA配置完成后进行信号输入与输出验证。基于该理论对Xilinx公司的XC2S200进行了实验,实验表明该方法可行并能快速实现测试开发与芯片验证,且具有很好的通用性,可用于其他FPGA芯片的测试、研究与验证。     

FPGA的VHDL设计策略

大规模的可编程逻辑器件已经显著改变了数字系统的设计过程，并且VHDL语言在设计中的作用也日益显著．简要论述了关于FPGA的VHDL设计中一些注意事项，提高电路描述的正确性，从而提高FPGA设计的性能．     

基于FPGA的DPSK解调电路设计

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。本文讨论和仿真实现了基于FPGA的数字化DPSK解调系统。用Altera公司的FPGA开发平台QuartusⅡ实现了一个对基带信号的DPSK解调系统模型的仿真。     

改进Top-hat变换的小目标跟踪算法及FPGA实现

在改进Top-hat变换的基础上,设计并实现了一种基于FPGA的红外小目标实时稳定的跟踪系统。针对经典Top-hat变换对小目标检测的局限性,提出一种改进的Top-hat变换并将其用于对图像中小目标的增强。在此基础上,通过对视频序列中目标的运动估计和基于特征滤波器的空间滤波,稳定有效地计算出小目标的位置。为了将算法移植到FPGA芯片以获取实时的小目标跟踪效果,完成了系统的整体架构设计,并针对模板窗口运算在FPGA内实现的传统方法效率低的特点,设计一种基于FPGA的新型模板窗口计算方法,应用于相关的算法模块中。实验结果表明：系统可以获得良好的检测与跟踪效果,而且能够在20 ms内完成目标位置的计算,满足小目标跟踪的实时性要求。     

生物信息学双序列比对算法加速器设计与实现

双序列比对算法是进行生物信息学研究的基础算法。在FPGA上实现大规模脉动式阵列对双序列比对算法进行加速能够大幅度提高比对的效率。然而现有的设计方法在比对序列长度较短的情况下,处理单元利用率很低;在序列的长度较大时,需要占用大量的片内存储资源。通过将两条序列同时送入阵列进行比对减少比对时间。将比对数据送入外部存储器,优化比对过程中的数据存储调度,有效降低了对片内存储器的需求。以Smith-Waterman算法为例进行了实现验证,结果表明本设计在性能上优于传统设计。与Pentium42.60GHz通用微处理器计算机相比,使用加速器对长度为65536的序列进行比对可获得1555倍的加速比。     

一种改进的粒子滤波算法及其FPGA硬件实现

提出了一种改进的粒子滤波目标跟踪算法,提出了限定区域的伪随机算法和根据权值分布的自适应重采样算法来提升目标跟踪的精度和并行特性。同时在算法的FPGA硬件结构实现上,对程序结构进行调整,充分利用流水线并行处理数值计算,运用硬件并行特性加快粒子的权值排序过程。实验结果表明,提出的算法在实验室场景与遮挡情况下都具有良好的跟踪准确性和实时性。     

一种图像动态范围压缩算法及其FPGA实现

灰度动态范围压缩是一种基本的图像增强处理方法,广泛应用于图像识别,视频监控等领域中。结合这一应用,提出了一种基于非线性变换的动态范围压缩算法,并且以FPGA为基础,针对一幅图像的处理进行硬件实现,给出了硬件整体构架以及算法逻辑,并针对FPGA速度与面积优化的问题,完成了控制逻辑的流水线设计。最后采用Verilog HDL对设计进行了描述,利用Ncverilog对模块进行了仿真,给出了基于Synplify Pro 8.2.1的实现方案。结果表明,该设计较好地实现了图像动态范围压缩,其硬件实现构架是行之有效的。     

一种高帧频CMOS图像的非均匀性校正系统

针对高帧频CMOS相机图像的不均匀性,分析了产生图像不均匀性的原因,在此基础上设计了一种对图像的非均匀性校正系统。该系统采用了两点加一点的图像非均匀性校正改进算法,运用该算法对图像的非均匀性进行了处理;描述了该校正系统的实现模块包括软件模块与硬件模块。实验结果表明：该系统对处理图像的非均匀性有很好的效果,处理后的图像显得比较平滑,清晰度得到了很大的提高。     

基于FPGA动态部分重构的D/TMR系统设计

在空间环境中,系统的可靠性是保障系统正常运行的关键。针对此问题,提出了一种基于FPGA动态部分重构的D/TMR系统设计,正常工作时采用DMR系统,具有较低的面积开销和功耗;当系统出现故障时,利用FPGA部分动态重构技术切换为TMR系统,不需要额外的故障检测与定位电路,就可以保持系统功能的连续性与可靠性。经实验验证,该设计方案具有可行性。     

OFDM基带系统的FPGA设计及其同步技术研究

载波和符号定时同步是影响OFDM系统性能好坏的关键因素。针对IEEE802.11a协议,提出了Schmidl&Cox同步算法的改进方案,该方案通过改进协议帧中长训练序列的结构,用延时自相关方法消除Schmidl&Cox算法产生的峰值平台,大大提高了符号定时同步的准确性。在Simulink环境下,用system generator实现了IEEE802.11a基带系统的FPGA设计,整个设计能很好地满足系统功能要求。     

远程故障诊断终端的数据压缩技术研究与实现

为了解决挖掘机远程故障诊断系统终端因采集到的数据量巨大,而无法实时有效地传输到远程故障诊断中心的问题,研究了各种无损数据压缩方法。结合硬件资源的特点,应用Hash查找字典的方法对LZW压缩算法进行了改进,提高了数据压缩的速度,并且在FPGA上实现。仿真表明,在压缩率几乎相等的情况下,硬件实现比软件实现在压缩速度上得到了极大提高,从而使故障诊断的实时性得到了保证。     

语音信号线性预测分析斜格法的FPGA实现

针对语音信号线性预测分析经典算法的缺陷,提出了线性预测分析的改进算法,分析其原理、运算步骤及求解方法。研究了算法的FPGA实现,采用Verilog HDL语言对算法完成建模,使用QuartusII进行综合编译,通过Modelsim进行仿真验证。实验结果表明,FPGA实现结构简单,消耗资源少,运算速度较软件实现大幅提高,稳定性与参数精度满足理论要求。