Matlab定点仿真在FPGA验证平台中的应用

无论在雷达系统还是在通信系统当中,对其各种信号处理方法进行仿真时,数据是以浮点形式参与运算,当把算法移植到硬件中实现时,数据是以固定长度的二进制形式参与运算。文中介绍如何利用Matlab定点工具箱实现数据的浮点到定点转换,并结合设计实例,阐明了定点仿真在FPGA验证平台中的应用。实践证明,进行定点仿真是FPGA实现的前提,同时还可以验证FPGA中运算结果的正确性。     

DSP芯片编程中数的定点运算

本文讨论了DSP芯片进行定点运算所涉及的一些基本问题，这些问题包括：数的定标、DSP程序的定点模拟、DSP芯片的定点运算等。这对于理解定点芯片实现DSP算法具有非常重要的作用。     

基于FPGA的红外图像非均匀性校正技术

提出一种以内嵌软核的FPGA为核心的红外图像非均匀性校正系统,该系统能实现红外焦平面的实时非均匀性校正以及疵点补偿.其主要优点有:用FPGA实现乘加运算,速度非常快,能很好地解决实时处理问题;降低了硬件电路设计的难度,使得非均匀性校正与疵点补偿的整个系统中各个功能之间的配合更简单化.     

一种嵌入式DSP核的设计及FPGA验证

设计了一个4级流水线的16位定点DSP核.该DSP核支持151条指令,除了执行返回指令需要两个机器周期外,其他指令都在一个机器周期内完成.该DSP核用Altera公司的Cyclone EP1C12Q240C8 FPGA器件实现,可工作在18.6 MHz.基于Altera公司的FPGA集成开发环境QUARYUS II和FPGA开发板,对该DSP核进行了FPGA验证.结果表明,该DSP核能正确地执行各条指令,并能完成IMA ADPCM的编解码功能.     

基于自适应多模板匹配的目标跟踪

为了解决在模板匹配中精度和速度之间的矛盾,本文结合了DSP便于实现算法和FPGA高速并行运算的优点,提出了一种基于DSP和FPGA协同作用的快速目标跟踪系统,主要在DSP上完成跟踪算法流程控制,在FPGA上实现耗时模块MAD的计算工作,建立两方通信,使该跟踪系统正常工作。将传统的模板匹配算法扩展成为多级模板匹配,并在跟踪算法中加入了抗旋转模板。最后,在Blackfin561系列Visual DSP 和EP3C25系列FPGA组成的系统平台上实现了该算法,并进行了相关的性能测试。实验表明,该系统可以准确、实时地跟踪运动目标,并能够有效地抗目标旋转和尺度变化。     

红外焦平面非均匀性自适应校正算法实时实现

由于材料、工艺等原因,红外焦平面阵列(IRFPA)各单元普遍存在响应不一致的现象,从而导致IRFPA都存在非均匀性.非均匀性校正(NUC)是红外图像处理系统中的重要环节.文章在研究了基于神经网络的NUC算法的基础上,提出了一种采用DSP与FPGA相结合实现基于神经网络的非均匀性自适应校正算法实时实现硬件方法,在该方法中利用FPGA并行处理能力强的特点,对焦平面阵列进行非均匀性校正,而DSP的计算能力强,完成校正系数的自适应更新.将该方法应用于128×128红外成像系统中,可使系统长期稳定地工作,克服了校正参数的漂移问题.     

DSP与FPGA的SRIO互连设计

在DSP+FPGA的高速图像处理系统中,针对系统数据量大、运算复杂的特点,提出了一种基于SRIO协议的DSP与FPGA处理器互连,并进一步使用FPGA中的MPMC控制器连接DDR2SDRAM,实现了图像处理系统内部处理器的共享存储。该方法通过在DSP和FPGA上编程,实现了SRIO协议中的存储器映射I/O事务(LSU)方式的传输,处理器之间通过SRIO接口传输的数据速率达到3.125Gb/s。实验结果表明,该方法有效地实现了处理器之间数据稳定可靠的传输,使系统内的数据交换灵活快捷,提高了DSP的协处理能力,很好地满足了处理系统实时性的需求。     

高性能定点DSP位处理单元(BMU)设计

位处理单元(BMU)是定点数字信号处理器(DSP)中主要的运算单元。数字信号处理器要做大量的位处理的运算,因此该单元的设计极大地影响着DSP的性能。用全定制的方法设计用于定点DSP的位处理单元。该电路具有逻辑/算术移位、指数提取、归一化等功能,有效地解决了定点DSP的浮点运算功能。该BMU在CSMC 0.5μm CMOS工艺下实现,一共包含4 527个晶体管,资源消耗较少,在5 V工作电压下,工作速度达到了114 MHz,符合高性能DSP的要求。     

非制冷红外焦平面阵列信号处理系统设计

介绍了320-240非制冷红外焦平面阵列（UFPA）的信号处理系统;采用复杂可编程逻辑器件（FPGA）产生红外焦平面阵列的驱动时序,应用数字信号处理（DSP）技术实现红外焦平面阵列的非均匀校正。实验及仿真结果表明：FPGA可产生焦平面阵列所需时序。DSP对焦平面阵列的非均匀校正效果较好。     

基于ADSP-TS101的IRFPA实时非均匀性校正模块的设计

简要介绍了基于神经网络的非均匀性校正算法的优点和实现难点。根据ADIADSP—TS101 DSP的特点,对神经网络校正算法的数据流图,运算结构进行优化,详细论述了优化方法。所设计的校正模块采用DSP＋FPGA结构,具有独立灵活的输入输出接口,可以作为一个独立的模块嵌入到当前的红外信号处理系统中,满足工程应用需求。     

高精度红外焦平面成像实时处理系统

介绍了一种实时红外焦平面成像处理系统的原理、结构及特点.系统采用FPGA DSP的结构,由DSP进行非均匀性校正等高层算法,而由FPGA完成系统的时序逻辑设计和图像增强等低层算法.给出了实验结果,验证了本系统能够满足实时红外焦平面成像系统的要求,具有高速、高精度、大容量及灵活性强等特点.     

基于CPCI总线的红外实时信号处理系统

介绍了一种高性能红外实时信号处理系统的原理、结构和特点.针对红外探测系统,提出了DSP FPGA CPCI的信号处理架构,采用Virtex Ⅱ Pro FPGA实现非均匀性校正等图像预处理,Spartan Ⅱ FPGA实现CPCI总线技术,DSP64X实现高层目标检测算法,以构成处理能力强、高速数据传输、接口可靠稳定的信号处理系统.实验测试表明,这种实时信号处理系统工作稳定、可靠,满足系统性能指标要求.     

基于TMS320C6748和SYS/BOIS的红外实时信号处理系统

针对红外实时信号处理系统的高性能、小型化、低功耗的工程需求,设计了一种基于DSP+FPGA红外实时信号处理系统。介绍了TI公司的TMS320C6748DSP和SYS/BOIS操作系统内核。给出了系统的详细硬件设计,简单介绍了系统的软件设计,实现了两点校正红外图像非均匀性校正算法和SB/MHT多目标跟踪算法。实验证明,该设计可满足红外信号处理系统的实时性要求。     

利用FPGA实现红外焦平面器件的非均匀性校正

与红外单元器件系统相比,焦平面面阵测器的一个最大的缺点是其固有的非均匀性,尽管现在面阵探测器的非均匀性有了很大改进,但是非均匀性仍然限制凝视红色系统的探测性能。实用化、、实时的非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术,尽管现在已经有很多种基于场景的非均匀性校正方法,但是两点校正算法仍然是基础的校正方法,有不可替代的价值。两点校正算法的流程简单固定,非常适合用ＦＰＧＡ实现。文章介绍了利用ＦＰＧ     

基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正

红外焦平面阵列是当今红外成像技术发展的主要方向,它灵敏度高,探测能力强,但也有其非均匀性较差的缺点。非均匀性校正技术对于红外焦平面阵列的应用起着关键的作用,两点校正算法作为一种实用、高效的校正算法被广泛的应用,它流程简单固定,非常适合用FPGA实现。文章介绍了利用FPGA硬件实现焦平面探测器非均匀性的两点校正算法,并对非均匀性漂移的现象采取了实时修正,部分弥补了两点校正算法的不足,达到了预期效果,满足系统要求。     

非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现

红外焦平面阵列（IRFPA）的非均匀性是影响红外系统成像质量的关键性因素,在此提出了一种非制冷红外图像的非均匀性校正及其在FPGA上的实现方法,通过对非制冷红外图像盲元及非均匀校正方法分析,提出了二点加一点定标校正方法,并利用FPGA实现红外图像非均匀校正的实时处理,获得了较好的实验结果。利用二点加一点定标校正方法,可以改善红外图像非均匀性校正效果,用在FPGA上实现非均匀性校正可以实现红外图像的实时处理,便于集成和移植。     

利用DSP实现IRFPA非均匀性校正及其关键技术研究

针对红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性校正过程中运算量大,难于实时实现的特点,提出利用DSP实现红外焦平面阵列非均匀性实时校正方法.在介绍多点校正原理的基础上,详细阐述了DSP硬件实现多点校正的过程及其关键技术,并给出了实验结果.实验表明该硬件校正方法简单灵活,图像效果理想,能够有效地解决红外焦平面阵列非均匀性实时校正难题.     

基于TMS320C6711 DSP的红外热成像非均匀性校正技术

阐明了应用DSP来处理热图像的基本电路。分析了非均匀性产生的原因,并根据非均匀性校正数学模型,在DSP图像处理平台上运行非均匀性校正算法,使得红外热图像成像质量获得了明显的提高。     

星载红外成像系统IRFPA非均匀性在轨定标与实时校正

针对星载红外成像系统在轨定标等特殊环境条件的应用要求,研制了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array,IRFPA)非均匀性在线定标与实时校正芯片系统.由于对输入信号进行了标准化设计,该系统可用于各类红外成像系统的IRFPA非均匀性在线定标与实时校正处理.这种系统在时钟信号的驱动下以流水线方式运行,在对非均匀红外图像进行实时校正的同时,能够在线获取定标图像并能对存储器中的校正系数进行在线更新.该系统具有体积小、运算速度快、稳定可靠以及易于升级等优点,为星载红外成像系统IRFPA非均匀性的在轨定标开辟了一条有效的技术途径.