基于TMS320DM642 DSP的MPEG-4视频编码器优化

针对MPEG-4(Moving P icture Experts G roup-4)视频编码器每个宏块在传送过程中Cache严重缺失,视频序列帧率低等问题,提出了运动估计算法的优化、Cache使用优化、SAD(Sum of Absolute D ifference)和像素插值优化以及利用EDMA(Extended D irectM emony Access)进行数据搬移等方法,提高存储速度,并在TMS320DM642 DSP(D igital S ignal Processors)平台上实现了MPEG-4视频编码器的优化。实验结果表明,优化后比优化前,图像和视频处理函数的计算速度提高了1.18~97.5倍。视频序列帧率提高了6倍以上,达到了25帧/s的实时性要求。     

基于ARM的印版密度检测系统设计

为及时纠正印刷错误, 提高印刷质量, 构建了一个基于 ARM(Advanced RISC Machines)芯片的印版密度检测系统。 该系统可使印刷过程中的密度检测数字化、 自动化和系统化。 在硬件上采用 IMAGERECEIVER 作为图像采集模块, 使用嵌入式 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像采集(OV511+OV7620)芯片的 USB 摄像头作为图像采集设备; PPI-DMA(Pixel Per Inch-Direct Memory Access)作为高速数据传输通道; LCD(Liquid Crystal Display)作为图像显示器; Keyboard 作为人机交互设备。 软件上, 首先对采集图像进行灰度化、二值化, 而后进行网点面积计算, 最终实现印版网点密度检测的功能。 测试结果表明, 该系统能实现印版密度检测。     

基于FPGA的PCIe SSD设计与实现

为满足大数据时代数据密集型应用日益增长的存储需求,设计与实现了一个高性能固态盘原型系统。该固态盘以闪存为存储介质,与主机通过PCIe接口进行通信,主控逻辑基于FPGA实现。在FPGA内部实现了PCIe接口模块、缓存控制器、闪存转换层和闪存控制器。介绍了PCIe接口、闪存转换层和闪存同步控制器等模块的设计与实现。测试结果表明,该固态盘原型系统写带宽达到2.6GB/s,读带宽达到2.93GB/s,读写IOPS(input/output operations per second)达到300 000,能够满足高带宽高吞吐率的存储需求。     

基于信息融合的边缘检测在现场可编程门阵列上的实现

利用信息融合和4个方向Sobel边缘检测器,在现场可编程门阵列(FPGA)上实现了彩色图像的边缘检测。将每个像素的多个颜色分量用于信息融合,通过使用加权信息融合和Sobel算子提取有效的边缘。实验结果表明:该方法可以提高边缘检测的效果,平均处理速度达到25帧/s,能够满足实时处理的要求。同时,图像处理的硬件实现大大加速了市场产品的形成。     

面向 HEVC 的高效插值滤波 VLSI 架构设计

为满足 HEVC(High Efficiency Video Coding)标准解码器中数据高吞吐率和高访存量的要求, 提出了一种 面向 HEVC 的高效率分像素插值滤波 VLSI(Very Large Scale Integration)架构设计。 在 HEVC 标准分像素插值算 法的基础上, 构造高并行度和流水线的插值滤波 VLSI 架构; 利用滤波器系数反转对称性, 设计可复用 8 阶滤 波器结构, 以减少滤波器硬件面积; 在传统的单输入通道插值器的基础上, 设计两路并行的 8 输入插值器, 以 提高数据吞吐量。 实验结果表明, 该设计能在频率为 34. 2 MHz 下完成 1 920伊1 080@ 30 帧/ s 视频解码需求, 同时, 能够满足 3 840伊2 160@60 帧/ s 视频的实时传输。     

一种ARM+FPGA的液晶触摸屏控制器的设计

针对目前液晶触摸屏控制技术存在帧率有限、处理器负担重以及可移植性差等问题,提出了一种基于微处理器(ARM)和现场可编程门阵列(FPGA)的液晶触摸屏控制器的设计方案。该控制器采用ARM实现对液晶触摸屏的输入输出控制,基于FPGA构建同步动态随机存储器(SDRAM)控制器和液晶显示模块,实现系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶显示屏的实时显示。实验结果表明:该控制器的数据传输率能达到31MB/s,可适应多种分辨率的液晶屏,同时能完成触摸操作。     

改进Camshift算法的DSP硬件实现目标跟踪方法

针对Camshift算法只对前一帧预测而导致的目标像素脱靶现象,以及目标像素在帧间位移较大的问题,本文提出一种改进Camshift算法的目标跟踪方法.该算法将加权背景直方图和贪心算法融入Camshift算法,利用贪心算法对前两帧图像信息进行处理,预测出目标在当前帧图像中的位置,再根据目标颜色概率,用Camshift算法找到目标的真实位置,最后在TMS320DM642(数字媒体应用的定点DSP)上对该文算法进行硬件系统的实现,并使用EDMA(增强型直接内存访问)方式和Cache技术对系统进行优化.实验结果表明,与传统Camshift算法相比,该文方法在背景与目标相近的情况下跟踪效果更佳,具有很好的鲁棒性和稳定性,适用于复杂环境下的目标跟踪.在系统实现上,优化后的系统平均帧率提升在3帧/s以上,增强了算法的速度.     

基于混沌映射的图像加密硬件实现结构

为了使图像加密硬件化和实用化,针对图像加密系统所需的置换、替代和扩散3种基本要素,提出了一种采用双RAM连接,加/解密过程多轮次、可复用的硬件实现结构.该实现结构通过地址产生器得到置换地址,与地址计数器配合完成像素的位置置换;通过灰度扩散与像素替代单元完成灰度的扩散与替代.验证中采用广义猫映射进行像素位置置换,将单向耦合映射格点用于像素的替代,并与灰度扩散相结合,两种混沌映射多轮次交替使用.分析和实验证明,该结构具有复用性好、吞吐率高且面积节约等特点.现场可编程门阵列验证表明,在200 MHz时钟频率下,进行4轮加/解密时的吞吐率分别达到4.17 Mbyte/s 和3.85 Mbyte/s.     

嵌入式组合导航系统中高速通信链的实现

在基于DSP和FPGA的嵌入式组合导航系统中,为了满足系统的小型化、低功耗、低成本、高精度等要求, 使用一片FPGA芯片来完成系统各单元间的逻辑控制和多路异步串行口扩展,并且在其内部设计了串行口接收和发送双缓存FIFO。同时,为了减少系统完成数据输入输出任务时中断CPU的次数,在DSP内部RAM中设计了乒乓缓存器,并利用TMS320C6713的EDMA(Enhanced Direct Memory Access)功能完成FPGA内部FIFO和DSP内部RAM中乒乓缓冲器之间的数据传输。试验结果证明,此方法可以在没有CPU干预的情况下,使得多路异步串行口均能在11.52Kbit/s波特率下稳定地工作,有效提高该系统的实时性和可靠性,使得DSP更专注于导航计算。     

一种基于PCIE总线的DMA引擎研究

针对目前卡板与主机系统之间存在数据传输过程中吞吐量过小,导致系统处理器速率慢的不足,提出了一种高性能的直接存储器访问(Direct Memory Access,DMA)引擎架构设计方案.首先,就改进后的分散聚集DMA传输模式提出了DMA单核引擎构架;然后,在兼容Xilinx FPGA 6、7系列的DMA单核引擎构架基础上提出了由两个PCIE IP核通过x8通道与PCIE桥并行使用的双核DMA引擎设计方案;最后,用Virtex-6 FPGA开发板对Xilinx PCIE Gen2进行DMA引擎性能测试.经测试,DMA单核引擎的吞吐量最高可达3 721 MB/s,与此同时,双核引擎能达到6 925 MB/s,约为单核引擎的2倍,达到了设计要求.该设计具有良好的稳定性,可广泛应用于卫星遥测、无人机入侵数据获取、雷达系统等高速数据采集系统.     

基于PCI总线的高速数据采集系统

在开发虚拟测试系统过程中,为解决高速数据采集中大容量数据传输和存储问题,以PCI(Peripheral Component Interconnect)总线控制器PLX9054为核心,设计了一种基于PCI总线的高速数据采集系统.给出了数据采集系统的基本结构及单元组成,重点阐述了PCI总线接口软硬件设计方法及注意事项,详细探讨了基于DriverWorks的设备驱动程序开发思想以及基于动态链接库和虚拟仪器软件开发平台的应用软件设计方法.该卡实现了PCI总线主控高速DMA(Direct Memory Access)传输,结合自主研发的虚拟仪器软件开发平台LabScene应用于虚拟仪器本科实验教学中,亦可作为标准通用高速数据采集卡使用.     

FIFO电路在液晶显示控制器中的应用

在分析液晶显示（LCD）控制器总体结构的基础上，阐述了用异步FIFO（先进先出）电路来解决显示存储器的并发访问和异步时钟域问题．给出了FIFO电路结构，并对其工作原理进行了分析．为减小亚稳态的出现几率，提高电路的工作稳定性，提出了两种方法来优化FIFO电路．一是用格雷码代替二进制编码，因为格雷码在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生变化，这样可以有效缩短过渡周期．二是用两级触发器来同步输入的异步信号．FIFO电路使用VerilogHDL语言实现，并用Modelsim进行仿真．该设计已经成功运用到一款针对手持设备应用的LCD控制器中，测试结果表明该控制器工作正常，画面稳定、清晰．     

一种降低DRAM系统刷新功耗的混合主存设计

传统计算机体系结构中主存由动态随机存取存储器(DRAM)构成,而DRAM的刷新功耗随容量的增大而急剧增大.为应对这一问题,业界开始关注新型非易失性存储器(NVM).NVM具有掉电后数据不会丢失、不需刷新的优势,然而它们仍然处于研究阶段,单颗芯片的容量和价格不足以媲美DRAM,距离大批量投入商用仍有一段距离,因此,DRAM和NVM的新型混合主存结构被认为是下一代主存.本文提出一种SignificanceAware Pages Allocation(SA-PA)混合主存设计方案,通过将关键页分配到DRAM中,非关键页分配到相变存储器(PCM)中,采用DRAM和PCM并行结构,并采用Reset-Speed技术提高PCM的写速度,从而实现在不过分降低系统性能的前提下降低系统功耗的目的.结果表明,本文提出的SA-PA混合主存结构使得系统功耗平均下降25.78%,而系统性能仅下降1.34%.     

计算机液晶显示终端及其显示控制器

本文分析单色点阵式液晶显示器的特点、构成以及将其用于计算机显示终端系统的显示原理.文中着重对液晶显示控制器的设计和工作原理进行研究,并详细讨论控制器各部分电路的作用和工作过程.     

基于ARM9的液晶显示驱动实验设计

文章就三星公司的ARM920T内核控制器S3C2440自带的液晶显示驱动器的应用实验进行了探讨。实验系统以S3C2440控制器为核心,通过其自带的液晶显示控制器控制TFT液晶显示模块,利用点时钟、行场扫描信号达到显示目的。通过实验可使学生掌握S3C2440的液晶控制器使用方法,了解液晶驱动时序和工作原理,并提高驱动程序设计能力。     

液晶显示控制器ASIC设计关键技术研究与分析

液晶显示控制器设计中首要解决的问题就是一些视频信号的数据处理算法.本文讨论上述问题中几个关键数据处理算法,包括运动图像无级缩放,逐行扫描处理,信号源自动辨别等.     

基于RK2818的电泳电子纸驱动系统设计

为了提高电泳电子纸系统驱动性能和显示质量，文中提出了一种基于RK2818的电泳电子纸显示系统. 首先，利用RK2818平板处理器进行系统硬件设计，实现系统的图形图像处理能力；然后，围绕图片刷新过程，结合Pango和Cairo第三方开源库，对文本显示和图片显示效果进行研究，改善图片显示质量；最后，在Linux操作系统上实现了阅读器与浏览器的核心功能. 结果表明:电泳电子纸驱动系统实现了较好的图像显示效果，提高了电子纸阅读器的阅读体验.     

NGR01型多关节机器人智能遥控器的研制

针对NGR01型5自由度多关节机器人三层电气控制系统的体系结构，基于单片微处理器研制出智能型遥控器，通过红外无线和RS-485串行有线两种通信方式嵌入第二层控制系统中，对机器人各个关节实行在线控制，同时在第一层计算机上进行虚拟重构，在遥控器的液晶显示器上动态实时显示机器人的运行状态．该遥控器可以用于机器人制造调试、示教再现和异地操作等工作场合，实际使用效果较好．     

单片机控制液晶屏接口电路的设计与实现

介绍了HD 44780型LCD液晶显示模块控制器及工作原理,用AT89S51单片机实现LCD控制电路,源程序用C语言编程,最终实现了液晶屏界面的中英文及点阵画面的静态和动态显示.