基于FPGA和CMOS传感器的三维高清实时视频系统

利用现场可编程门阵列(FPGA)高速和并行处理的特点,结合高清CMOS图像传感器,设计基于FPGA的三维高清实时视频处理系统,分析CMOS图像传感器的配置方法以及两路CMOS图像数据的输出处理和图像数据的Bayer格式转换算法.研究并实现了基于FPGA的DDR2SDRAM分时读写操作的处理方法,实现720像素/120Hz三维高清视频图像的实时显示.视频显示清晰稳定,系统延时约为1/30秒.     

一种模型预测控制器的FPGA硬件实现

针对快速动态系统对模型预测控制(MPC)的微型化和高实时性的需求,提出了一种MPC控制器的现场可编程门阵列(FPGA)硬件实现方法。MPC中的二次规划(QP)问题采用粒子群优化(PSO)算法进行求解。通过分析算法的特点,对算法计算步骤进行循环展开、流水线等优化处理,充分利用FPGA的硬件并行计算特性提高MPC的在线计算性能,最终得到MPC控制器的最优实现方案。最后以电子节气门的跟踪控制为例,在实验平台上进行了实时仿真实验,验证了基于FPGA硬件实现方法设计的MPC控制器的有效性和实时性。     

同步动态随机存储器的控制器设计与实现

为了满足不同平台的需求,简化同步动态随机存储器(SDRAM)的控制器,采用现场可编程门阵列(FPGA)方法,给出一种SDRAM控制器设计方案。引入的仲裁机制可以用Verilog硬件描述语言编写,灵活性强,只需加以简单修改即可满足不同需求。仿真结果表明,采用基于FPGA设计的SDRAM控制器能很好完成规定读写操作。     

基于FPGA的直流电机转速控制系统设计

设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）数字电子系统的直流电机控制系统。系统主要由FPGA与外围电路组成,其中FPGA作为整个电路的控制核心,通过VerilogHDL硬件编程语言设计FPGA内部硬件电路以完成增量式PID控制算法,以及直流电机脉宽调制PWM控制器设计。外围电路包括位置光电编码器和功率驱动模块,可实现电机的驱动和速度反馈,并将速度通过LED实时显示。Modelsim仿真和控制结果表明,该系统可以有效地产生PWM控制信号控制电机转速。     

无线视频监控系统设计

针对现有视频监控系统具有的布线繁琐、结构性差、便捷性差、可靠性低、可扩展性差等问题,采用无线网络传输数据的方法,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的无线视频系统.该系统首先利用CCD摄像头获取视频图像,然后利用无线模块传输数据,并利用FPGA集成度高、视频信号处理能力强、结构灵活、成本低等特点实现数据处理,实现图像在VGA显示器上的显示.同其他同类产品比,所设计的系统能够实现实时无线视频监控,而且具有成本低、便捷、可靠等优点.     

基于FPGA的坐标转换及实现

在数据采集及处理显示分别使用极坐标和直角坐标的系统中,实现极坐标到直角坐标的转换时,数据量大且效率不高.提出了基于现场可编程门阵列( FPGA)实现坐标转换的方法,并采用查找表方式对其进行了改进,缩小了存储器容量,提高了算法的可行性.     

图像传感器数据采集与显示系统设计研究

随着智能小区门禁系统视频监控与远程控制功能的发展,高清图像传感器应用日益普及,为安全监控提供高质量图像。研究以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的图像采集、显示与控制系统,作为门禁系统的核心电路,对FPGA配置OV3640控制寄存器方法进行了设计,并使用行场与像素脉冲来控制同步采集传感器输出的视频数据,图像实时显示在液晶显示屏上。调试结果表明:传感器配置方法及实时采集算法可行,能够满足高清图像拍摄与显示功能。更多还原     

基于FPGA的UDP/IP协议栈的研究与实现

针对视频、音频数据流的数据量大、速率高、实时性强等特点,通过深入研究UDP传输协议特点以及UDP/IP协议栈体系结构,提出采用现场可编程门阵列（FPGA）和物理PHY芯片Marvell 88E1111作为系统平台的设计方案。采用自顶向下的设计方法,完成对各个模块的整合,通过功能仿真验证系统功能,并给出UDP/IP协议栈通信仿真结果,结果表明协议栈能够按照标准UDP/IP协议对数据进行封包和解包;在XILINX公司开发的ML605硬件开发平台上测试了UDP/IP协议栈系统的通信性能,通信效率测试结果表明,实际通信效率明显优于其它实现方案。通过在FPGA内实现UDP/IP协议栈,便于系统集成且具有移植性高的特点,系统充分利用了千兆以太网更高传输带宽的优点,特别适用于大数据量的传输环境。     

基于FPGA的增量式PID控制器的研究与实现

PID控制器的可靠性与实时性是使运动控制系统精确定位的重要环节,本文在分析数字PID控制算法的基础上,采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA),应用自顶向下的设计方法,采用硬件设计语言VHDL语言进行编程,设计了增量式数字PID控制器.仿真结果表明,该设计方法是可行的,设计模块正确.     

基于FPGA的Sobel边缘检测算法实现及VGA显示

针对已有的边缘检测算法存在的问题,本文采用Verilog语言对Sobel边缘检测算法进行研究。给出Sobel算法的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)实现方案,分析了视频图形阵列(video graphics array,VGA)显示图像的工作机理,构造了完整的电路模型,并在Altera的Cyclone II系列FPGA芯片上进行仿真及硬件调试,同时以实际算例进行仿真分析。仿真结果表明,基于FPGA的Sobel算法实现与VGA显示技术相结合,不仅实现了在VGA上快速显示图像边缘检测结果,而且与串行相比,检测速度提高了9倍,保证检测结果的准确性。该研究为应用于嵌入式设计的图像边缘检测提供了方法和策略,具有实际应用价值。     

在线检测多路参数估计系统优化研究

根据实时信号在线检测系统具有较高实时性的要求,提出一种FPGA和DSP相结合的系统优化设计方案,其中,以FPGA作为主控制器,完成系统的全部控制功能及部分数据预处理,DSP作为数据辅处理器,专注于大批量数据的算法实现。分析了该实时处理系统构成的原理与结构,设计了该系统的硬件电路,阐述了各部分的功能实现,并通过FPGA构建可编程片上系统（SOPC）完成系统硬件仿真,同时,完成了系统软件流程的设计。实验证明,系统可以很好的保证多路参数采集、处理、传输与显示的实时性,系统性能得到很好保证。     

基于ARM和FPGA的手持工程测试仪设计

设计了一种手持工程测试仪系统,该系统硬件部分采用了双处理器ARM和FPGA,利用ARM丰富的硬件接口资源,实现多种人机交互接口,同时利用FPGA高效的数据处理能力和时序逻辑设计能力,能够对视频流进行实时采集和处理。重点介绍了系统中视频采集显示模块、模拟测试视频信号发生模块和基于Linux的Qt人机交互界面模块的设计。     

基于FPGA的改进DES加密算法的实现

本文针对基于FPGA硬件设计方法的特点,对DES(data encryption standard)加密算法进行了深入分析,提出了一种基于现场可编程阵列(FPGA)的DES改进算法.该算法采用3级流水线生成子密钥,提高了子密钥的生成速度;采用状态机方法控制子密钥的产生时间,避免出现时钟延时;而且S盒随时间的变化可动态刷新,从而实现牢不可破的"一次一密"的密码体制.最后给出了由VHDL描述语言实现的硬件算法,并在Xilinx Virtex-II Pro平台上进行了仿真实验,结果表明了硬件实现算法的正确性,而且系统硬件资源消耗有所降低,系统的处理速度得到较大提高.因此基于FPGA实现的DES加密算法适用于实时性较强的场合.     

基于FPGA的VGA汉字显示器设计

提出一种基于FPGA的VGA汉字显示器设计方案.以Altera公司Cyclone IV E系列的EP4CE6E22C8为核心控制芯片,用FPGA内部的ROM存储汉字信息,使用硬件描述语言Verilog设计实现方案中的各功能模块.仿真结果表明,FPGA处理器可实现了汉字显示,并可精确控制显示位置.     

基于FPGA的实时图像预处理系统研究

考虑到对图像去噪的实时性要求和对图像边缘保护要求越来越高,充分利用 FPGA的并行数据处理能力强和逻辑资源丰富等特点,设计了一套基于FPGA的实时图像预处理系统,从而弥补PC处理速度慢的缺点。针对图像采集过程中出现的各种随机噪声,在硬件开发平台上基于FPGA设计了双边滤波算法、Sobel边缘检测算法、膨胀算法与腐蚀算法,并将处理后的图像显示在TFT LCD显示屏上。仿真及实验显示,处理640 × 480分辨率图像在PC上耗时 1.52 s,使用本文方案耗时 14.3 ms,表明该方案既可以降噪平衡,又保证了边缘效果,预处理速度达到了30帧/s。     

图像遥测传输系统的设计与实现

红外图像传输的速率可高达十几Mbps,现有的设备不能解决低带宽导致传输误码率高的问题。设计了一种融合图像数据压缩、信道交织编码和数字MSK调制技术的图像遥测传输系统,解决了以现有低带宽设备实现高速率传输的问题。通过采用Xilinx公司的Spartan3E系列FPGA XC3S500E作为数据采集控制器,以ARM(S3C2440A)实现图像算法处理器,构建PCM/FM遥测系统硬件平台。最后在硬件平台上验证系统性能,通过测试系统传输误码率证明了方案的可行性。     

基于FPGA的四翼超混沌系统同步及其保密视频通信

对广义增广Lü四翼超混沌系统进行分析,采用非线性控制同步方法实现该超混沌系统的自同步,理论分析所设计的非线性同步控制器的正确性和有效性。对该超混沌系统及其非线性控制同步进行FPGA硬件电路设计与实现,硬件试验结果和数值仿真结果及理论分析结果一致。提出一种基于该超混沌系统非线性同步的混沌掩盖保密视频通信方案,并对该保密通讯方案进行field programmable gate array硬件试验,试验结果表明:该保密通信方案有效、可行,并具有良好的保密性。     

基于DSP的红外成像电力在线检测系统的研究

介绍了红外焦平面热成像仪原理,系统采用FPGA对数据进行采集控制,采用DSP对数据进行处理并与PC机通信,在硬件上构成一个以DSP＋FPGA＋PC的成像电力在线检测系统。文章给出了红外成像视频信号和DSP数据处理方法,并使用VB6.0实现图像在PC机上的显示和处理。     

级联高增益直接序列扩谱系统的FPGA设计

针对直接序列扩谱系统随着扩谱码长增加，对硬件资源和系统运算速度的要求呈指数增长的问题，提出了基于FPGA的级联方案实现高处理增益直扩系统。该方案利用两个或多个短伪码序列代替传统的单个长伪码序列进行直扩系统的调制和解调，相对于传统直扩方案可以大大节省硬件资源和缩短延迟时间。分析和仿真结果表明，只需进行合理的分级，该级联方案性能接近于相同增益的传统单级直扩系统但可以大幅度节省系统开销。最后利用两级级联方案实现码长为1024的直接序列扩谱系统，并进行了FPGA验证。     

一种SmartFusion FPGA的快速语音合成系统设计

针对传统语音合成系统实时性差、硬件资源占用率高、大容量语音数据处理效率低等问题,采用高速并行运算能力的SmartFusion FPGA （Field Programmable Gate Array）为硬件开发平台,设计了一种FPGA的语音快速合成系统.首先通过移植FatFs文件系统到FPGA芯片集成的Cortex-M3硬核中,采用软硬件协同工作方式,利用Cortex-M3硬核与FatFs文件系统实现语音文件的查找和软件解析,应用FPGA硬件完成对文本文件内容读取及控制语音的播放,形成软硬件协同工作模式.实验结果表明,该语音合成系统具有语音文件处理效率高、文语转换时间短、语音播放清晰流畅,实现方便,稳定可靠.