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基于FPGA的MobileNetV1目标检测加速器设计
1
作者 严飞 郑绪文 +2 位作者 孟川 李楚 刘银萍 《现代电子技术》 北大核心 2025年第1期151-156,共6页
卷积神经网络是目标检测中的常用算法,但由于卷积神经网络参数量和计算量巨大导致检测速度慢、功耗高,且难以部署到硬件平台,故文中提出一种采用CPU与FPGA融合结构实现MobileNetV1目标检测加速的应用方法。首先,通过设置宽度超参数和分... 卷积神经网络是目标检测中的常用算法,但由于卷积神经网络参数量和计算量巨大导致检测速度慢、功耗高,且难以部署到硬件平台,故文中提出一种采用CPU与FPGA融合结构实现MobileNetV1目标检测加速的应用方法。首先,通过设置宽度超参数和分辨率超参数以及网络参数定点化来减少网络模型的参数量和计算量;其次,对卷积层和批量归一化层进行融合,减少网络复杂性,提升网络计算速度;然后,设计一种八通道核间并行卷积计算引擎,每个通道利用行缓存乘法和加法树结构实现卷积运算;最后,利用FPGA并行计算和流水线结构,通过对此八通道卷积计算引擎合理的复用完成三种不同类型的卷积计算,减少硬件资源使用量、降低功耗。实验结果表明,该设计可以对MobileNetV1目标检测进行硬件加速,帧率可达56.7 f/s,功耗仅为0.603 W。 展开更多
关键词 卷积神经网络 目标检测 fpga MobileNetV1 并行计算 硬件加速
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一种用于高性能FPGA的多功能I/O电路
2
作者 罗旸 刘波 +3 位作者 曹正州 谢达 张艳飞 单悦尔 《半导体技术》 北大核心 2025年第3期265-272,共8页
为了满足等效系统门数为亿门级现场可编程门阵列(FPGA)的高速率、多功能数据传输需求,设计了一种用于高性能FPGA的多功能输入输出(I/O)电路,工作电压为0.95 V,单个I/O电路的最高数据传输速率为2 Gbit/s。通过在输入逻辑电路中设计同一... 为了满足等效系统门数为亿门级现场可编程门阵列(FPGA)的高速率、多功能数据传输需求,设计了一种用于高性能FPGA的多功能输入输出(I/O)电路,工作电压为0.95 V,单个I/O电路的最高数据传输速率为2 Gbit/s。通过在输入逻辑电路中设计同一边沿流水技术的双倍数据速率(DDR)电路,可以使数据不仅能在相同的时钟沿输出,而且能在同一个时钟周期输出。通过分级采样结合时钟分频和偏移技术,仅需4个时钟周期即可完成8∶1数据的转换。另外,该I/O电路还可以对数据输入输出的延时进行调节,采用粗调和细调相结合的方式,共提供512个延时抽头,并且延时的分辨率达到4 ps。仿真和实测结果表明,该多功能I/O电路能为高性能FPGA提供灵活、多协议的高速数据传输功能。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列(fpga) 输入输出(I/O)电路 多电平标准 双倍数据速率(DDR) 串并转换器(SerDes)
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基于后量子密码改进算法的FPGA设计优化
3
作者 田洪亮 王馨语 张海武 《粘接》 2025年第2期155-157,共3页
为了提高硬件整体的运算效率,研究提出了一种可以降低Crystals-Kyber算法复杂度的改进算法,硬件实现方式采用基于频率抽取的数论变换(NTT)算法。通过合并NTT计算层减少需要的的内存量,设计了一种迭代型NTT和流水型NTT相结合的硬件结构... 为了提高硬件整体的运算效率,研究提出了一种可以降低Crystals-Kyber算法复杂度的改进算法,硬件实现方式采用基于频率抽取的数论变换(NTT)算法。通过合并NTT计算层减少需要的的内存量,设计了一种迭代型NTT和流水型NTT相结合的硬件结构。与之前其他的设计相比较,基于Crystals-Kyber算法的可编程门阵列(FPGA)优化实现了高效的NTT多项式乘法。实验结果表明,所提方案优化算法使用了较快的计算速度和较少的计算周期,以及较小的面积时间乘积(Area Time,AT),改进的Crystals-Kyber算法与其他算法相比,至少缩短了39.13%的NTT计算周期,并缩短了47.50%计算时间,优化了基于格密码的执行时间和硬件资源开销。 展开更多
关键词 后量子密码 NTT算法 fpga
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基于FPGA的DRM编码与调制器的实现
4
作者 王明伟 焦鹏原 +5 位作者 毛菲 王文畅 李晓伟 赵佳奇 张友锺 胡开元 《广播电视网络》 2025年第1期47-52,共6页
本文基于DRM编码与调制器的系统结构,设计DRM数字广播译码与解调方案并基于FPGA进行实现,对比解调完成后的数据流与DRM内容服务器的输出数据,证明解调过程的准确无误。将解调后的主业务信道数据流通过调用音频解码库进行解码得到原始.wa... 本文基于DRM编码与调制器的系统结构,设计DRM数字广播译码与解调方案并基于FPGA进行实现,对比解调完成后的数据流与DRM内容服务器的输出数据,证明解调过程的准确无误。将解调后的主业务信道数据流通过调用音频解码库进行解码得到原始.wav音频文件,将该音频数据送入DRM适配板进行处理,通过FPGA的调制和解码,实现了原始广播音频的恢复。 展开更多
关键词 DRM数字广播 fpga 编码与调制 MATLAB
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面向“新工科”建设的FPGA课程教学模式及方法研究
5
作者 王华东 晏中华 《工业和信息化教育》 2025年第3期1-5,16,共6页
为解决现有FPGA课程教学内容不能满足当前人才培养和科研竞赛要求的问题,重庆邮电大学进行了面向“新工科”建设的FPGA课程教学改革探索。采用案例式教学,以培养学生实际电路设计能力为教学目标,强调面向实际工程应用。课程教学试点结... 为解决现有FPGA课程教学内容不能满足当前人才培养和科研竞赛要求的问题,重庆邮电大学进行了面向“新工科”建设的FPGA课程教学改革探索。采用案例式教学,以培养学生实际电路设计能力为教学目标,强调面向实际工程应用。课程教学试点结果显示,新的教学模式能够有效提升学生的FPGA实际工程设计能力,并为学生参加相关FPGA竞赛和科研训练项目打下较好的基础。教学改革结果可为相关课程的教学改革与建设提供有益参考。 展开更多
关键词 fpga 新工科 课程教学改革
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基于FPGA的自适应白平衡算法实现
6
作者 周倩 李建伟 裴浩东 《电子测量技术》 北大核心 2025年第3期35-42,共8页
针对自动白平衡算法(AWB)存在适用场景有限等问题,提出了一种基于直方图调整的自适应白平衡算法,并使用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)对提出算法进行硬件实现,满足嵌入式系统实时处理需求。算法通过统计彩色图像不同颜色通道的直方图,利... 针对自动白平衡算法(AWB)存在适用场景有限等问题,提出了一种基于直方图调整的自适应白平衡算法,并使用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)对提出算法进行硬件实现,满足嵌入式系统实时处理需求。算法通过统计彩色图像不同颜色通道的直方图,利用通道间直方图形态相似度作为判断条件,结合自适应直方图调整策略对不同场景图像进行白平衡校正。实验结果表明,该算法在色彩丰富及含有大面积单色块的图像场景中均表现出良好的适应性。与传统白平衡算法相比,图像色彩还原效果明显,校准正确率平均提高6%,且能在嵌入式设备上以1 280×720@30 fps的分辨率实现实时处理,工程应用前景良好。 展开更多
关键词 白平衡 fpga 颜色直方图 嵌入式 实时处理
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基于CNN的异构FPGA硬件加速器设计
7
作者 籍浩林 徐伟 +2 位作者 朴永杰 吴晓斌 高倓 《液晶与显示》 北大核心 2025年第3期448-456,共9页
受硬件平台算力以及存储资源的限制,利用嵌入式系统实现节能且高效的卷积神经网络(CNN)仍然是硬件设计人员面临的主要挑战。基于此,本文提出一种使用现场可编程门阵列片上系统(SoC)实现的异构嵌入式系统的完整设计。该设计采用了一种可... 受硬件平台算力以及存储资源的限制,利用嵌入式系统实现节能且高效的卷积神经网络(CNN)仍然是硬件设计人员面临的主要挑战。基于此,本文提出一种使用现场可编程门阵列片上系统(SoC)实现的异构嵌入式系统的完整设计。该设计采用了一种可级联的输入复用结构,同时在单个DSP中执行两个独立的乘法累加操作,在减少外部存储器的访问、提升系统效率的同时降低了功耗,相较于其他方案,其功率效率提升38.7%以上。该设计(框架)最终被成功部署于低成本设备上的大规模CNN网络,极大提升了网络模型的功率效率,基于ZYNQ XC7Z045设备上实现的功率效率甚至可达102 Gops/W。此外,当利用该框架进行VGG-16模型推断卷积层时,帧率可达10.9 fps,充分表明该设计在功率受限的环境中可以有效加速卷积神经网络的推理。 展开更多
关键词 硬件加速 卷积神经网络 fpga 异构SoC
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基于Modbus UDP协议与FPGA的多设备测控系统
8
作者 黄战华 胡朝政 +1 位作者 王康年 龙子洋 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期56-60,84,共6页
为了满足多设备测控系统日益增长的数据吞吐率和系统高集成度、高灵活性的要求,设计了一套基于Modbus UDP协议与FPGA的系统。系统包含上位机、下位机2个子系统,通过Modbus UDP协议通讯。下位机子系统以FPGA为核心,总线架构和模块化的程... 为了满足多设备测控系统日益增长的数据吞吐率和系统高集成度、高灵活性的要求,设计了一套基于Modbus UDP协议与FPGA的系统。系统包含上位机、下位机2个子系统,通过Modbus UDP协议通讯。下位机子系统以FPGA为核心,总线架构和模块化的程序设计保证系统升级灵活性和通讯可靠性;上位机子系统软件基于PC平台,集成自动化测控功能,对采集数据进行建模展示和数据管理。实验结果表明系统通信稳定可靠。系统具有集成度高、维护便利、易升级且通信速率高的特点,为多设备测控系统提供了一套可行的解决方案。 展开更多
关键词 fpga Modbus UDP协议 测控系统 多设备控制
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大规模Flash型FPGA整体功能仿真验证方法研究
9
作者 蔺旭辉 马金龙 +3 位作者 曹杨 熊永生 曹靓 赵桂林 《电子与封装》 2025年第1期71-76,共6页
提出了一种大规模Flash型FPGA整体电路编程后功能仿真验证的方法。通过对核心Flash单元建立数字Verilog等效模型,采用整体数字仿真验证和模拟仿真验证的方法,结合编程功能案例,对器件内部所有的资源模块进行功能仿真验证,并且提出了加... 提出了一种大规模Flash型FPGA整体电路编程后功能仿真验证的方法。通过对核心Flash单元建立数字Verilog等效模型,采用整体数字仿真验证和模拟仿真验证的方法,结合编程功能案例,对器件内部所有的资源模块进行功能仿真验证,并且提出了加快整体电路数字仿真速度的方法。将提出的仿真验证方法成功应用于大规模Flash型FPGA芯片设计验证,得到了正确的验证结果,整体电路仿真验证速度得到了显著提升。 展开更多
关键词 FLASH fpga VERILOG 验证
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基于ECM-XF和FPGA的电火花加工控制系统EtherCAT主站设计
10
作者 江晨松 蒋毅 +2 位作者 樊帅 陆晓华 党宏伟 《电加工与模具》 北大核心 2025年第S1期13-18,共6页
针对电火花加工控制系统仍多使用脉冲模拟量控制方式,不满足电火花加工这类高精密加工对控制系统的高实时性、准确性、响应性需求的问题,以及目前主流EtherCAT软主站所存在的开发难度较大、移植困难、实时性局限等缺点,提出了基于ECM-X... 针对电火花加工控制系统仍多使用脉冲模拟量控制方式,不满足电火花加工这类高精密加工对控制系统的高实时性、准确性、响应性需求的问题,以及目前主流EtherCAT软主站所存在的开发难度较大、移植困难、实时性局限等缺点,提出了基于ECM-XF芯片和FPGA搭建电火花加工控制系统EtherCAT主站方案,进行了电机运转测试与实际机床加工实验。实验表明:此主站设计方案极大降低了开发难度,可移植性强,实时控制良好,可较好地完成电火花小孔加工,在电火花加工方面具有实用性,为EtherCAT协议在其他工业领域中的应用提供主站设计方案参考。 展开更多
关键词 EtherCAT主站 fpga 电火花加工
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基于FPGA的无人车网络时间触发交换机设计
11
作者 王东浩 李欣欣 江必铭 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期26-31,72,共7页
无人车载网络兼容时间触发通信业务与事件触发通信业务,由于无人驾驶技术的需求,高清摄像头与各种传感器会产生大量事件触发数据。为避免突发大流量的事件触发对时间触发的确定性产生影响,引起时间触发消息帧传输时延增大、消息传输时... 无人车载网络兼容时间触发通信业务与事件触发通信业务,由于无人驾驶技术的需求,高清摄像头与各种传感器会产生大量事件触发数据。为避免突发大流量的事件触发对时间触发的确定性产生影响,引起时间触发消息帧传输时延增大、消息传输时延出现抖动,基于FPGA设计了一种双平面时间触发交换机。该交换机通过联合输入交叉节点排队平面与共享存储交换平面分别存储调度时间触发消息帧与事件触发消息帧,通过抢占机制保证时间触发通信的确定性。交换机吞吐量可达950 Mbit/s,时间触发通信延迟抖动在100 ns以内,提高了通信的确定性,并成功应用于无人车网络中。 展开更多
关键词 fpga 车载网络 时间触发 交换结构 交换机 模块设计
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基于FPGA的电力电子变换器随机实时仿真建模方法
12
作者 王诗楠 郭希铮 +2 位作者 孙宗辉 王玉乐 游小杰 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第2期110-118,共9页
确定性模型无法对系统的随机特性进行准确描述,而目前的随机模型难以应用于现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真。基于广义多项式混沌展开方法建立电力电子变换器的随机实时仿真模型,针对复杂概率分布随机变量以及高复杂度系数矩阵导致的... 确定性模型无法对系统的随机特性进行准确描述,而目前的随机模型难以应用于现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真。基于广义多项式混沌展开方法建立电力电子变换器的随机实时仿真模型,针对复杂概率分布随机变量以及高复杂度系数矩阵导致的硬件资源消耗问题,提出一种最优正交多项式基函数的构建方法,减少FPGA的计算资源消耗,并提高模型精度。以三相脉宽调制整流器作为研究对象,通过离线仿真验证所提建模方法的准确性与有效性;并基于FPGA的实时仿真平台,搭建变换器的随机实时仿真模型。离线与实时仿真结果表明,所提模型可以实时求解系统输出响应的统计矩信息,高效地反映系统概率运行情况。 展开更多
关键词 电力电子变换器 广义多项式混沌展开 随机仿真模型 不确定性分析 多随机变量 fpga 实时仿真
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基于FPGA的多通道高速信号同步采集系统
13
作者 王宽敏 刘文怡 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期79-84,共6页
为解决现有的直接采样方式的信号采集系统通道数量少、通道间同步误差较大的问题,设计了一款基于FPGA的多通道高速信号同步采集系统。系统采用2片FPGA分别作系统控制与数据传输,4片AD9208实现8通道模数转换,DDR4型SDRAM进行数据缓存,基... 为解决现有的直接采样方式的信号采集系统通道数量少、通道间同步误差较大的问题,设计了一款基于FPGA的多通道高速信号同步采集系统。系统采用2片FPGA分别作系统控制与数据传输,4片AD9208实现8通道模数转换,DDR4型SDRAM进行数据缓存,基于快速傅里叶变换算法实现同步误差检测。测试结果表明:系统在14 bit采样精度下,可对8路模拟输入信号进行超过2 GSa/s的同步采样与缓存,通道间最大误差小于2 ps。多次上电测试结果显示,系统数据同步传输链路稳定。 展开更多
关键词 信号采集 fpga AD9208 JESD204B 相位检测 多通道同步
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基于FPGA的小型动态模拟源设计
14
作者 程文俊 陈华中 +2 位作者 薛晓马 刘可佳 程金龙 《集成电路与嵌入式系统》 2025年第3期41-46,共6页
模拟源在无线电雷达设备测试标校系统中占据重要地位。某型多普勒雷达所配备的信标机存在体大笨重、无法模拟多普勒信号等缺陷,难以满足复杂测试需求。为此,设计了一种基于FPGA实现的小型动态模拟源。该模拟源通过FPGA与DAC的协同运作... 模拟源在无线电雷达设备测试标校系统中占据重要地位。某型多普勒雷达所配备的信标机存在体大笨重、无法模拟多普勒信号等缺陷,难以满足复杂测试需求。为此,设计了一种基于FPGA实现的小型动态模拟源。该模拟源通过FPGA与DAC的协同运作实现了快速频率调整,使载波信号能够叠加多普勒信息。此外,模拟源产生的信号频率和幅度控制方式灵活,既能进行无线实时调整,又可按照预存数据输出,有效弥补了原信标机的不足,为雷达设备的测试标校工作提供了有力支撑。 展开更多
关键词 雷达 模拟源 fpga 多普勒
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基于FPGA的遥感图像高分辨系统设计
15
作者 程江涵 夏江南 +1 位作者 李毅 李军伟 《遥测遥控》 2025年第2期109-115,共7页
随着遥感技术的进步,对遥感图像的高分辨率需求也愈发强烈。然而,由于光学器件的限制、传感器分辨率的不足以及卫星轨道高度等因素的影响,成像设备捕获的遥感图像往往不具有理想的分辨率,成像效果不尽人意,给研究人员对遥感图像的特征... 随着遥感技术的进步,对遥感图像的高分辨率需求也愈发强烈。然而,由于光学器件的限制、传感器分辨率的不足以及卫星轨道高度等因素的影响,成像设备捕获的遥感图像往往不具有理想的分辨率,成像效果不尽人意,给研究人员对遥感图像的特征提取和分析带来了极大的困扰。为了解决该问题,本文使用模块化、可重构的系统架构,通过多行缓冲的流水线机制,基于FPGA硬件平台设计双边滤波、上采样、下采样等实时处理模块,并构造图像金字塔和拉普拉斯金字塔,通过逐层插值的方式,实现对图像的高分辨。整体系统的硬件设计基于Xilinx XC7A35T FPGA芯片实现,并根据其综合结果进行性能指标分析,系统的可移植性良好。该系统中,当图像处理模块工作时钟频率为180 MHz时,延时小于5ms,可满足系统的实时性要求。 展开更多
关键词 遥感图像 高分辨 fpga
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基于LC3的长时后置滤波器研究及其FPGA实现
16
作者 李镔 王法翔 《集成电路与嵌入式系统》 2025年第1期74-80,共7页
基于LC3编码协议,详细探讨了长时后置滤波器(LTPF)的硬件设计与实现。研究内容包括LTPF的基本原理、硬件设计架构及其在FPGA上的实现和测试。通过使用Altera(已被英特尔收购)MAX 10开发板进行了验证,结果显示,硬件实现显著提高了处理效... 基于LC3编码协议,详细探讨了长时后置滤波器(LTPF)的硬件设计与实现。研究内容包括LTPF的基本原理、硬件设计架构及其在FPGA上的实现和测试。通过使用Altera(已被英特尔收购)MAX 10开发板进行了验证,结果显示,硬件实现显著提高了处理效率,并在较低资源消耗下实现了LTPF的硬件加速功能。此外,本文还将硬件实现与STM32平台上的C语言定点程序进行了对比,展示了硬件设计在处理速度和资源利用上的优势。研究结果表明,尽管当前设计已优于软件架构,但未来通过逻辑重组或流水线技术对设计进行优化,系统性能还有提升空间。 展开更多
关键词 音频编解码器 LC3 基音检测 自相关函数 LTPF 基音周期 fpga
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FPGA智驱多通道步进电机精密平台
17
作者 李浩然 李明桧 +5 位作者 甄国涌 储成群 刘婕 臧帅辰 高佳琦 李文越 《工业仪表与自动化装置》 2025年第1期103-110,共8页
该文给出了一种FPGA智驱多通道步进电机精密平台的设计方法。通过改进电机梯形加减速算法降低计算复杂程度,并将该算法部署到FPGA平台上与多组传感器共同工作。通过可视化的上位机界面由UART与主控板进行通信,并实现了运动参数的实时下... 该文给出了一种FPGA智驱多通道步进电机精密平台的设计方法。通过改进电机梯形加减速算法降低计算复杂程度,并将该算法部署到FPGA平台上与多组传感器共同工作。通过可视化的上位机界面由UART与主控板进行通信,并实现了运动参数的实时下发配置,实现了对电机的精准控制。性能测试结果表明,该精密平台可以精准控制多通道步进电机启停运动,有效避免了失步和过冲,具有良好的性能。同时该平台还具有平稳的加减速曲线,原点可控,可调速度,精准步数等特点,且具备仿真验证,满足明确的需求。 展开更多
关键词 fpga 多通道 步进电机 加减速算法
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基于双指数的绝对辐射定标及FPGA设计与实现
18
作者 刘有继 宋蓓蓓 +2 位作者 李崩崩 高攀 孙文方 《现代电子技术》 北大核心 2025年第3期149-154,共6页
辐射定标技术是定量化遥感的关键环节,实时在轨绝对辐射定标已经成为在轨遥感数据实时智能处理的重要步骤之一。然而当前主流的星上定标、场地定标、交叉定标的定标算法以线性拟合方法为主,虽然计算简单,但是误差较大。文中提出一种基... 辐射定标技术是定量化遥感的关键环节,实时在轨绝对辐射定标已经成为在轨遥感数据实时智能处理的重要步骤之一。然而当前主流的星上定标、场地定标、交叉定标的定标算法以线性拟合方法为主,虽然计算简单,但是误差较大。文中提出一种基于双指数函数的绝对辐射定标方法,可有效提升定标计算精度,同时进行了FPGA硬件实现。针对输入数据数值超出Cordic计算模块的输入范围情况,提出对输入数值进行右移位实现整数除法操作以避免超范围的方法,并对输出结果进行多级自乘法运算实现了等效计算。通过FPGA仿真和在板运行,结果表明,当输入Cordic模块的数据小数位位宽设置为20 bit时,硬件计算的相对误差较小,仅0.0303%。系统时钟工作在200 MHz时,处理能力达到2×10^(8)f/s,满足实时应用要求。 展开更多
关键词 绝对辐射定标 定量化遥感 双指数函数 CORDIC fpga 多级自乘法运算
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基于FPGA的视频数字识别系统
19
作者 田晨雨 李锦屏 +2 位作者 李雨忻 李刘杰 程传同 《云南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期266-273,共8页
构建了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)和CMOS图像传感器OV7725的视频数字识别系统.该系统包括人工光感受器、数字电位器阵列相关电路和视频图形阵列(video graphic array, VGA)显示器.由FPGA和CMOS图像... 构建了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)和CMOS图像传感器OV7725的视频数字识别系统.该系统包括人工光感受器、数字电位器阵列相关电路和视频图形阵列(video graphic array, VGA)显示器.由FPGA和CMOS图像传感器OV7725组成的人工光感受器将视频数字输入并进行图像处理,利用数字电位器阵列相关电路进行数字的训练与识别,可通过VGA显示器和FPGA上的数码管进行数字显示.系统采用QuartusⅡ18.1软件平台,通过Verilog HDL语言进行程序编写并进行时序分析验证.该系统能识别0到9的视频数字,取得了良好的效果,从而实现了基于FPGA的视频数字识别系统. 展开更多
关键词 现场可编程门阵列(fpga) 视频数字识别 图像处理 Verilog HDL 视频图形阵列(VGA)
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基于FPGA的声学相机音频采集系统设计
20
作者 温锦龙 师蔚 +1 位作者 胡定玉 廖爱华 《电子科技》 2025年第4期66-72,共7页
针对基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的声学相机音频采集方案存在信号采集效率低下、硬件逻辑复杂度高的问题,文中提出一种高效的基于FPGA声学相机音频采集系统设计方案。在FPGA内部使用级联的高效解码滤波器对多通道PDM(Pulse... 针对基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的声学相机音频采集方案存在信号采集效率低下、硬件逻辑复杂度高的问题,文中提出一种高效的基于FPGA声学相机音频采集系统设计方案。在FPGA内部使用级联的高效解码滤波器对多通道PDM(Pulse Density Modulation)音频信号流进行解码以减少硬件计算工作量。FPGA采集多通道MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)麦克风的PDM数据流进行位拼接并补码为有符号数,各帧数据包通过AXI4-Stream总线协议在各个级联滤波器中进行流水线操作,并行运行整个解码过程来简化硬件逻辑的复杂性。解码后的数据通过UDP(User Datagram Protocol)协议进行千兆以太网传输来保证实时性。仿真和实验结果验证了所提方案的可行性和有效性,数据解码延时小于200μs,硬件逻辑资源占用率小于60%,数据丢包率为0%,表明所提方案实时性高、稳定性强,可为基于FPGA的声学相机设计提供更多参考。 展开更多
关键词 fpga 声学相机 PDM音频解码 MEMS麦克风 声源定位 AXI4-Stream总线协议 千兆以太网 滤波器设计
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