在当前人工智能和深度学习领域,卷积神经网络(CNN)已成为核心算法之一,尤其在图像识别与处理方面表现出色。YOLO(You Only Look Once)模型是一种先进的实时目标检测系统,能够快速准确地识别图像中的多个对象。然而,传统基于CPU和GPU的实现方式在处理能力、功耗以及延迟等方面存在局限性。为了克服这些挑战,研究者们开始探索基于FPGA(现场可编程门阵列)的解决方案,以期实现高性能、低功耗的CNN加速器。 FPGA是一种可以通过编程重新配置的半导体设备,它通过硬件描述语言来定义硬件逻辑功能,使得FPGA具备了极高的灵活性和效率。在深度学习加速领域,FPGA相较于传统CPU和GPU具有一定的优势,比如更低的功耗和更高的并行处理能力,使得FPGA成为加速深度学习模型的热门选择。 基于zynq7020平台的FPGA实现,提供了一个集成ARM处理器和FPGA逻辑单元的系统级芯片解决方案。zynq7020平台的灵活性使得可以将CNN的算法部分部署在FPGA逻辑上,而控制逻辑则运行在集成的ARM处理器上。这样的设计既可以保证算法的高效执行,又可以利用ARM处理器进行必要的控制和预处理工作。 本研究的目标是实现一个类YOLO的轻量级CNN加速器,并在zynq7020平台上进行了验证。轻量化设计意味着在保证检测准确率的前提下,减少模型的复杂性和计算量,这有利于降低功耗和提高处理速度。在实际应用中,该加速器能够有效执行物品检测和特定识别任务,为实时视频监控、智能交通和机器人视觉等领域提供了强有力的硬件支持。 文档列表中提到的“现场可编程门阵列是一种可重新配置”部分,强调了FPGA能够适应不同应用需求的特性。而“基于实现了类的轻量化的加速器为了方便直接基于”和“基于实现了类的轻量化的加速器为了方便直”等文件名片段,则暗示了本研究是直接针对某个具体的轻量级CNN模型进行实现和优化。 除了基本的CNN模型实现之外,FPGA实现架构还包括了对算法的深度探索,应用案例分析,以及对实现与优化方面的研究。这些文档资料可能详细阐述了如何在FPGA上优化CNN模型,包括并行处理技术、流水线设计、资源分配策略等,这些都是实现高性能加速器的关键技术点。 基于FPGA的轻量级CNN加速器在处理速度和能效方面展现出巨大潜力,尤其在实时处理和功耗受限的应用场景中具有明显优势。随着硬件设计和优化技术的进步,以及深度学习算法的不断演化,我们可以预见FPGA将在人工智能硬件加速领域发挥更加重要的作用。
2025-05-06 14:03:55 85KB fpga开发
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基于FPGA的MSK调制解调器设计与应用,计和时序仿真。硬件部分在Altera公司EP2C15AF256C8NFPGA上实现。结果表明,数字MSK调制解调器具有相位连续,频带利用率高的优点。关键词:现场可编程逻辑阵列,最小频移键控,调制,时序仿真Abstract:
2025-05-05 13:24:11 191KB FPGA
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**正文** MSK调制(Minimum Shift Keying)是一种广泛应用于数字无线通信系统的连续相位调制技术。它以其极小的频偏变化而得名,具有良好的抗干扰性和频谱利用率,尤其适用于那些对带宽效率有严格要求的通信系统,如GSM(全球系统移动通信)和GPS(全球定位系统)。 在FPGA(Field-Programmable Gate Array)平台上实现MSK调制,可以提供灵活、可定制的硬件解决方案,这对于实时信号处理和高性能通信系统来说至关重要。FPGA因其并行处理能力和高速运算特性,成为许多复杂数字信号处理应用的理想选择。 Verilog是一种硬件描述语言,常用于描述和实现数字逻辑系统,包括通信系统中的调制解调器。在Verilog中实现MSK调制,我们需要理解其基本原理并将其转化为可执行的逻辑门级描述。以下是一些关键步骤和概念: 1. **频率生成**:MSK的关键在于保持载波相位在每个符号周期内的变化为π/2。这需要一个精确的频率合成器来生成恒定的π/2相位步进。在FPGA中,这可以通过锁相环(PLL)或直接数字频率合成器(DDS)来实现。 2. **数据编码**:数据通常以二进制形式输入,需要先进行归零键控(ZSK)或二进制相移键控(BPSK)转换,再进一步转换为MSK。这个过程涉及到对二进制序列的处理,根据符号的边缘改变载波相位。 3. **相位调制**:在每个时钟周期内,根据输入数据调整载波相位。对于MSK,载波相位在0和π/2之间变化,确保连续相位且无幅度变化。 4. **低通滤波**:为了消除相位跳跃产生的过冲,调制后的信号需要通过一个低通滤波器,使其成为连续的近似正弦波形。这一步骤有助于提高信号质量并降低对信道的要求。 5. **FPGA设计流程**:在Verilog中实现以上步骤后,需要经过编译、仿真、综合和适配等步骤,将设计转化为可在FPGA上运行的配置文件。这涉及到Altera FPGA的开发工具,如Quartus II,用于设计的编译和下载。 6. **验证与调试**:使用硬件描述语言实现的MSK调制器需要通过仿真进行验证,确保在各种输入条件下的正确性。同时,实际硬件实现可能还需要进行调试,以解决时序问题或性能优化。 通过以上步骤,我们可以成功地在FPGA上实现一个基于Verilog的MSK调制器。这样的实现对于研究、教育和实际通信系统开发都有重要意义,因为它提供了快速原型验证和定制化能力,同时也展示了FPGA在现代通信技术中的重要作用。
2025-05-05 13:17:37 1.36MB fpga开发
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内容概要:本文详细介绍了使用FPGA(Artix7-100T)通过纯Verilog代码实现MIPI DSI DPHY驱动1024x600分辨率MIPI屏幕的方法。主要内容涵盖DPHY物理层的状态机设计、HS与LP模式切换、DSI数据打包、彩条生成逻辑及时序控制等方面。作者分享了多个关键实现细节和技术难点,如HS模式下的时序控制、CRC校验、RGB数据格式转换等,并提供了调试建议和硬件注意事项。此外,文中还提到完整的工程实现了不同分辨率屏幕的适配方案,并附带了屏幕初始化配置脚本。 适合人群:具备FPGA开发经验的研发人员,尤其是对MIPI接口有一定了解的技术人员。 使用场景及目标:适用于希望深入了解MIPI DSI协议并掌握FPGA实现方法的研究人员或开发者。目标是帮助读者理解如何从零开始构建一个完整的MIPI DSI驱动系统,同时提供实际应用中的调试技巧和优化建议。 其他说明:文中提供的代码片段和调试建议有助于加速项目开发进程,减少常见错误的发生。对于想要降低成本或进行自定义修改的应用场景尤为有用。
2025-05-04 14:54:09 858KB
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CNN卷积神经网络 FPGA加速器实现(小型)CNN FPGA加速器实现(小型) 仿真通过,用于foga和cnn学习 通过本工程可以学习深度学习cnn算法从软件到硬件fpga的部署。 网络软件部分基于tf2实现,通过python导出权值,硬件部分verilog实现,纯手写代码,可读性高,高度参数化配置,可以针对速度或面积要求设置不同加速效果。 参数量化后存储在片上ram,基于vivado开发。 直接联系提供本项目实现中所用的所有软件( python)和硬件代码( verilog)。 本篇文档主要探讨了如何将CNN卷积神经网络算法从软件层面迁移到硬件层面,具体来说就是使用FPGA硬件加速器来实现CNN模型。文档中提到的“小型CNN FPGA加速器”指的是针对卷积神经网络的小型化硬件实现,该项目已经通过了仿真测试,并且可用于深度学习领域的研究与教学。 文档描述了整个CNN算法的软件部分是基于TensorFlow 2框架实现的,这一部分主要是用Python编程语言来完成。在软件层面上,它包括了将CNN模型的权重导出的步骤。硬件实现则是通过Verilog硬件描述语言来完成的,这部分代码是完全手动编写的,保证了高可读性和便于理解。此外,该FPGA加速器设计是高度参数化的,允许用户根据对速度或面积的不同需求来配置加速效果。 在设计过程中,对参数进行了量化处理,并将这些量化后的数据存储在片上RAM中。整个设计过程是在Xilinx的Vivado开发环境中进行的。文档还提到,提供本项目实施中所使用的所有软件代码和硬件代码,这表明项目具有开放性,便于其他研究者和开发者进行学习和实验。 从文档提供的文件名称列表来看,包含了多个与项目相关的文件,这些文件很可能包含了项目的设计细节、实现方法、仿真结果和版图解析等内容。例如,“卷积神经网络加速器实现小版图解析”可能详细描述了FPGA加速器的硬件布局,“卷积神经网络加速器实现从软件到”可能探讨了从软件算法到硬件实现的转换过程。这些文件是了解和学习该项目不可或缺的资源。 本项目是一个将深度学习算法从软件迁移到FPGA硬件平台的实践案例,通过结合TensorFlow 2和Verilog语言,实现了一个可配置参数的CNN模型加速器。项目的设计充分考虑到了代码的可读性和灵活性,并提供了完整的实现代码,便于研究和教育使用。
2025-05-02 16:43:41 397KB scss
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《基于FPGA的ASK信号调制技术详解》 在现代通信系统中,调制技术扮演着至关重要的角色,它能够有效地传输信息并适应各种复杂的通信环境。本文将深入探讨一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的幅度键控(ASK)信号调制技术。我们将使用Vivado 18.3这一强大的FPGA开发工具,结合正弦信号生成IP核,以及载波频率为500kHz的设置,来解析这一技术的核心原理与实现步骤。 我们需要理解什么是幅度键控(ASK)。ASK是一种最基本的数字调制方式,它通过改变载波信号的幅度来编码信息。在ASK系统中,通常将数字“1”和“0”分别对应于载波信号的两个不同幅度状态。因此,通过监控信号幅度的变化,接收端可以解码出发送的信息。 接下来,我们关注Vivado 18.3这一FPGA开发平台。Xilinx的Vivado是一款综合性的设计套件,提供了从硬件描述语言编程、逻辑综合、仿真验证到硬件部署的全流程支持。在这个项目中,我们将使用Vivado来实现ASK调制器的逻辑设计。 在设计过程中,正弦信号生成IP核是关键部分。IP核( Intellectual Property Core)是预先设计好的功能模块,可以直接在FPGA设计中复用。在这个工程中,正弦信号IP核负责产生500kHz的载波信号。这一载波频率的选择是基于实际通信需求和频谱利用率的考虑,500kHz通常处于低频无线电通信的范畴,适合短距离无线通信。 实现调制的关键步骤包括载波信号生成、数据编码和幅度控制。载波信号生成通常使用数字信号处理(DSP)技术,通过查找表(LUT)或者直接数字频率合成(DDS)来实现。数据编码则将二进制数据转化为适合调制的格式,例如曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码。幅度控制根据输入的二进制数据改变载波信号的幅度,从而完成ASK调制。 在Vivado中,我们需要进行以下步骤: 1. 创建新工程,并导入正弦信号生成IP核。 2. 设定IP核参数,如频率为500kHz。 3. 设计调制逻辑,连接IP核输出到幅度控制单元。 4. 实现数据编码模块,将二进制数据流转换为调制信号。 5. 逻辑综合和仿真验证,确保设计正确无误。 6. 将设计下载到FPGA硬件中,进行实际信号生成和测试。 在压缩包文件“Pro_ASK_18.3”中,包含了整个项目的源代码、仿真文件和其他相关资源。通过这些文件,开发者可以深入学习和理解基于FPGA的ASK信号调制实现细节,进一步提高在FPGA开发领域的技能。 基于FPGA的ASK信号调制是一个涉及数字通信理论、FPGA设计和数字信号处理的综合性课题。通过Vivado 18.3和正弦信号生成IP核,我们可以构建一个高效的ASK调制器,为实际通信系统提供有力的支持。对于希望深入了解FPGA应用和数字通信技术的工程师来说,这是一个极具价值的学习案例。
2025-04-30 17:09:35 11.46MB fpga开发
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SPI (Serial Peripheral Interface) 是一种常见的串行通信协议,常用于微控制器如 ARM 和 FPGA 之间的数据传输。在本文中,我们将深入探讨 ARM 通过 SPI 协议与 FPGA 进行通信的细节,包括管脚分配、依赖性、中断处理以及 SPI 寄存器的配置。 1. SPI 背景知识 SPI 是一个同步串行接口,由主机(Master)控制数据传输速率和时序,从机(Slave)按照主机的指令进行数据发送或接收。SPI 协议通常包含四个信号线:MISO(主机输入/从机输出)、MOSI(主机输出/从机输入)、SCK(时钟)和 SS(片选信号),在某些配置中可能还包括额外的 CS(芯片选择)信号。 2. ARM 的 SPI 功能设计 在 ARM 设备中,SPI 功能通常集成在片上系统(SoC)中,允许与外部设备(如 FPGA)建立通信。以下是关键的设计方面: 2.1 管脚分配 在实现 SPI 通信时,需要正确地分配 ARM 的 SPI 端口到相应的 I/O 引脚。例如,MISO、MOSI、SCK 和 SS 需要连接到 FPGA 上相应的 SPI 接口。 2.2 与其他组件的依赖性 2.2.1 I/O 线 确保 I/O 线路正确配置,具有正确的电平转换和驱动能力,以适应 FPGA 的接口要求。 2.2.2 能量管理 SPI 通信可能受制于 ARM 内部电源管理策略,如低功耗模式或时钟门控,需要确保在通信过程中供电和时钟是激活的。 2.2.3 中断 中断是提高系统效率的关键,当传输完成或出现错误时,ARM 可以通过中断通知处理器进行后续处理。 2.3 SPI 寄存器详解 SPI 控制寄存器(SPI_CR)、模式寄存器(SPI_MR)、传输数据寄存器(SPI_TDR)、片选寄存器(SPI_CSR)和外围时钟使能寄存器(PMC_PCER)等是用来配置和控制 SPI 模块的。 2.3.1 SPI Control Register(SPI_CR) SPI_CR 用于启动或停止 SPI 传输,设置传输模式,以及处理其他控制功能。 2.3.2 Mode Register(SPI_MR) SPI_MR 用来设置 SPI 工作模式,如主模式或从模式,数据宽度,时钟极性和相位等。 2.3.3 Transmit Data Register(SPI_TDR) SPI_TDR 用于写入待发送的数据,并在传输完成后自动清空。 2.3.4 Chip Select Register 0(SPI_CSR0) SPI_CSR0 用于配置特定从机的片选信号,如延迟时间、数据校验等。 2.3.5 Peripheral Clock Enable Register(PMC_PCER) PMC_PCER 用于启用或禁用 SPI 模块的时钟,确保在操作前 SPI 接口已激活。 2.4 SPI 寄存器配置 2.4.1 管脚复用 配置 ARM 的 GPIO 管脚为 SPI 功能,可能需要在系统级的配置寄存器中设定。 2.4.2 SPI 使能 在 SPI 控制寄存器中设置适当的标志来启用 SPI 接口。 2.4.3 时钟 通过模式寄存器设置 SPI 时钟的速度和相位,以匹配 FPGA 的时序要求。 调试 SPI 通信时,需关注信号的同步性、数据完整性、时钟速度匹配以及片选信号的正确管理。通过理解并精确配置这些参数,可以有效地建立 ARM 与 FPGA 之间的 SPI 通信链路,从而实现高效的双向数据传输。
2025-04-30 16:54:05 1.13MB arm fpga开发 网络
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内容概要:本文深入探讨了埃斯顿伺服控制器的软硬件设计,涵盖TMS320F28335的C代码实现、FPGA的VHDL代码、AD电路图与PCB布局、不同功率驱动板设计、显示板与编码器接口、MODBUS和CANopen通讯协议的实现,以及量产技术生产方案。文中详细介绍了电机参数自动识别、编码器信号处理、通讯协议栈设计、硬件布局优化、老化测试工装等关键技术点。此外,还分享了一些实用的小技巧和注意事项,如死区时间控制、滤波电路设计、通讯协议的动态映射等。 适合人群:从事伺服控制系统开发的工程师和技术人员,尤其是对工业自动化领域有兴趣的专业人士。 使用场景及目标:帮助读者深入了解伺服控制器的工作原理和设计思路,掌握关键技术和实践经验,提升在工业自动化领域的技术水平。适用于产品研发、系统集成、故障排除等场景。 其他说明:文章不仅提供了详细的代码和硬件设计解析,还分享了许多实战经验和教训,有助于读者在实际工作中少走弯路,提高工作效率。
2025-04-28 22:39:09 144KB DSP FPGA 工业控制
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埃斯顿伺服控制器C代码与硬件全套解析:TMS320F28335+FPGA代码、AD电路与PCB图、功能强大的程序及量产方案,埃斯顿伺服控制器C代码与硬件全套解析:TMS320F28335+FPGA代码、AD电路与PCB图、智能电机参数识别及通讯技术方案,埃斯顿量产伺服控制器C代码和硬件图纸 1)TMS320F28335+FPGA全套代码;全C写的DSP代码,VHDL写的FPGA代码(Lattice MXO1200)。 2)AD电路图和PCB图,主控板、显示板、驱动板(含1KW、2KW和5KW),增量式编码器。 3)程序代码能自动识别电机参数、惯量识别、低频振动抑制,含MODBUS、CANopen通讯。 4)量产技术生产方案。 5)需慎重,有一定基础从业者最好。 ,DSP; C代码; 硬件图纸; TMS320F28335; FPGA代码; MODBUS通讯; CANopen通讯; 电机参数识别; 量产技术生产方案,埃斯顿伺服控制器:全C+FPGA代码与硬件图纸详解
2025-04-28 22:28:24 4.91MB xhtml
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在数字信号处理领域,插值是一种基本而重要的技术,它允许我们在已知数据点之间估算新的数据点。Farrow滤波器作为分数延迟滤波器的一种,因其设计灵活、效率高而被广泛应用于通信系统、音频处理和各种数字信号处理领域。FPGA(现场可编程门阵列)由于其高度的并行处理能力和可重配置性,是实现高性能数字信号处理算法的理想平台。Matlab作为一种强大的数值计算和仿真环境,提供了一种简便的方式来进行算法的开发和验证。 Farrow滤波器的设计和仿真是数字信号处理教学和工程实践中的一个高级主题,涉及到信号处理理论、数字滤波器设计、Matlab编程以及FPGA开发等多个方面。设计Farrow滤波器需要深入理解其工作原理,包括其多相滤波器结构、多项式系数的计算方法以及如何实现分数延迟功能。然后,可以通过Matlab进行算法仿真,利用Matlab提供的工具箱和函数库,构建Farrow滤波器模型,并对各种输入信号进行处理和分析,以验证设计的正确性和性能。 在Matlab仿真阶段,通常需要关注几个关键点:Farrow滤波器的系数计算、插值精度、频率响应以及对不同延迟量的适应性。通过仿真实验,可以对Farrow滤波器在不同条件下的性能进行评估,如信噪比、失真度和计算复杂度等。完成Matlab仿真后,为了将Farrow滤波器应用于实际硬件,需要将其算法映射到FPGA上。这涉及到硬件描述语言(如VHDL或Verilog)的编写,以及对FPGA内部资源的合理分配和时序约束的设置。 FPGA实现Farrow滤波器的关键在于如何有效地实现多项式系数的计算和系数的快速更新。通过硬件描述语言编程,可以在FPGA上构建多相滤波器结构,并设计有效的数据路径来处理分数延迟。此外,由于FPGA的并行处理特性,可以实现Farrow滤波器的流水线化处理,从而提高整体的处理速度和吞吐量。 在FPGA上实现Farrow滤波器,还需要解决一些硬件设计的挑战,例如资源消耗、时钟频率和功耗。这就要求设计者在保证算法性能的同时,进行适当的算法优化和资源管理。此外,FPGA的调试工作也十分关键,通过使用逻辑分析仪和FPGA开发工具,可以对FPGA上的Farrow滤波器进行实时调试和性能评估。 Farrow滤波器插值的Matlab仿真及FPGA实现是一个涉及信号处理、Matlab编程和FPGA硬件设计的复杂项目。它不仅需要扎实的理论基础,还需要良好的编程能力和对硬件设计流程的深刻理解。通过这个项目,可以从理论到实践完整地掌握Farrow滤波器的设计、仿真和硬件实现的全过程,对提升数字信号处理的工程能力具有重要意义。
2025-04-27 23:24:46 9.26MB FPGA通信 分数时延
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