پایان نامه طراحی فشرده ساز تصویر با تبدیل Wavelet روی FPGA

پایان نامه طراحی فشرده ساز تصویر با تبدیل Wavelet روی FPGA

چکیده

تبدیل موجک در میدان های مختلف علم به طور کامل قابل اجراست در واقع تبدیلی ریاضی برای کاربرد در علوم است. مطالعاتی که بر روی تبدیل موجک انجام شده باعث پیشرفت هایی در پردازش تصویر و فشرده سازی دیتا گردیده است. پیشرفت های اخیر، این تبدیل را پایه رمزگذارها در استانداردهای فشرده سازی ساخته است. پیاده سازی نرم افزاری تبدیل موجک گسسته با کاربرد در سیستم های زمان واقعی تنگناهایی را پدیدار می کند بنابراین پیاده سازی سخت افزاری تبدیل موجک گسسته، یکی از عناوین مورد علاقه است. هدف از این کار فراهم سازی اطلاعات مقدماتی و آزمایش امکان پذیر بودن پیاده سازی سخت افزاری تبدیل موجک گسسته برای کاربرد در فشرده سازی تصویر است. در این پروژه یک طرح سخت افزاری برای تبدیل موجک گسسته پیشنهاد شده است که این طرح می تواند به عنوان طرح اولیه پیشنهادی برای کاربرد در ابزارهای چند رسانه ای به کار گرفته شود.

مقدمه

انگیزه پژوهش:

یکی از عوامل مهم در پهنه اینترنت امروزه تقاضای استفاده از تصاویر و ویدئو است. اخیرا استفاده از کاربردهای چند رسانه ای در وسایل دستی و قابل حمل پهنای باند قابل دسترس بی سیم را محدود ساخته است. پهنای باند حتی در ارتباطات جدید هم محدود است. فشرده ساز تصویر JPEG که امروزه به طور گسترده ای به کار می رود، طی چند سال اخیر کامل شده است. تبدیل موجک که اساس تکنیک هایی مانند JPEG 2000 در فشرده سازی تصویر است برتری های قابل توجهی نسبت به روش های قراردادی، از نظر رنج فشرده سازی دارد. امروزه پیاده سازی ها با تبدیل موجک هنوز در حال توسعه و تکامل هستند. پیاده سازی هایی با سخت افزار موثر و انرژی انعطاف پذیر که می تواند توابع چند رسانه ای برای پردازش تصویر، رمزگذاری و رمزبرداری را در دسترس قرار دهد. و به خصوص برای دستگاه های بی سیم قابل حمل دستی بسیار مهم هستند.

پیش زمینه

فشرده سازی اطلاعات کامپیوتری یک تکنولوژی توانمند و قوی است، که نقش بسیار مهمی را در امر اطلاعات بازی می کند. در میان انواع مختلف دیتاها، که به طور مشترک بر روی شبکه منتقل می شوند دیتاهای تصویری و ویدئویی توده ای از ترافیک بیت ها را تشکیل می دهند برای مثال برآوردهای جاری نشان می دهد که بالغ بر 40% از حجم اینترنت را دیتاهای تصویری تشکیل می دهند ترکیب رشد انفجاری ارزش دیتاهای تصویری و ویدئویی همراه با موانع تکنولوژیکی تحویل فشرده سازی را کاری باارزش می سازد. در میان چندین استاندارد فشرده سازی قابل دسترس، امروزه استفاده از استاندارد فشرده سازی تصویر JPEG گسترش زیادی یافته است. JPEG از تبدیل کسینوسی گسسته استفاده می کند. به طوری که تبدیل برای بلوک های 8*8 دیتای تصویر به کار برده می شود. استاندارد جدیدتر JPEG2000 بر پایه تبدیل موجک، تحلیلی چند دقتی (رزلوشنی) از تصویر عرضه می کند که با مشخصات سطح پایین بینایی انسان بهترین تطابق را دارد. تبدیل کسینوسی گسسته ضرورتا یکتا است. اما تبدیل موجک ممکن است چندین تحقق داشته باشد. تبدیل موجک اصول مناسبتری برای نمایش تصاویر به ما عرضه می کند، به این دلیل که می تواند اطلاعات را در مقیاس های گوناگون با تغییر کنتراست محلی، به خوبی ساختار مقیاس بزرگ نمایش دهد و بنابراین برای دیتاهای تصویری مناسبتر است.

آرایه های گیتی قابل برنامه ریزی میدانی (FPGAS) به سرعت نمونه طرح را عرضه می کنند. FPGA دستگاه هایی هستند، که می توانند بدون تحمیل هزینه های مهندسی غیر قابل باگشت که نوعا در ساخت IC مرسوم است، برای به دست آوردن توابع مختلف برنامه ریزی شوند. همچنین با استفاده از این قطعات مشکلات خطایابی و سیم بندی مدارهای آزمایشگاهی بسیار کمتر می شود، و طراحی قابل حمل می شوند. در این کار، معماری تبدیل موجک روی سخت افزار FPGA با قابلیت تغییر ساختار اجرا می شود پایه کار روی FPGA از نوع xilinx است. طرح بر پایه اجرا چند سطح تبدیل گسسته موجک (DWT) است در طراحی xilinx virtex FPGA به کار می رود.

پیاده سازی طرح می تواند برای عملکرد به صورت پردازشگر کمکی برای فشرده سازی و یا حتی به صورت بخشی از الگوریتم برای کاربرد در دستگاه های تلفن همراه استفاده شود اما یک اشکال FPGA، ناشی از بلوک های قابل پیکربندی درشت است. همچنین طرح FPGA اغلب در ترم های فضا و زمان مانند یک طرح IC نیست.

خرید فایل

مقاله بررسی ساختار FPGA در مدار

مقاله بررسی ساختار FPGA در مدار

چکیده

در سال­های اخیر مدارمجتمع FPGA در زمینه­های گوناگون نظامی­و­صنعتی کاربرد­هایی پیدا کرده است.تعریف و­بررسی ساختار مدار­مجتمع FPGA و­بحث از بعضی ­کاربردهای آن­، در مدارهای مختلف را دراین مقاله پرداخته شده است.که برای چه­ازFPGA­در مدارها استفاده کنیم؟در مجموع این کار­ها را نمی­توان با میکروکنترلرها انجام داده­ شود؟.FPGA­در اوایل دهه1990 به بازارعرضه شدو­از آن پس تولید این محصولات رشد قابل توجهی را پیدا کرد.FPGAهای نسل جدید مدارهای مجتمع دیجیتال قابل برنامه ریزی هستند که عبارت FPGA از سر کلمه های Field Programmable Logic Gate Array گرفته شده است .این IC را به هر مدار­منطقی دلخواهی که بخواهیم می توان تبدیل کرد. برای کارهای حرفه­ایی که اطمینان به سیستم شرط اول است-سرعت بالا-دقت بالا-استحکام و پایداری و­...­باید از­FPGA استفاده کرد-مثلا در 99% کارهای نظامی-پردازش دقیق­-­مکان­های بسیار حساس-ربات­های حرفه­ایی-ادوات فضایی-ماهواره­ها و...­ضریب خطا در این نوع سیستم­ها تقریبا نزدیک صفراست.اینمقالههمچنین،بهمنظوربررسیدقیق­ترمواردشرحدادهشده،­درچند­ینمطالعهموردیوعواملموثر در طراحی یا معماری ساخت آن­،­دررشد کارکرد آن در­مداروبرنامه نویسی در صنعتبرق پرداخته شده است.

کلمات کلیدی: FPGA،ASIC ، PLD ، ALU، مدارات مجتمع وساختار

مقدمه

Field Programmable Gate Array یک IC کاملا قابل برنامه ریزی است.امروزه علاوه برمدارات مجتمع استاندارد­(IC)­،­مدارات مجتمع خاص که ApplicationSpecificIntegrated Ciruts و یا ASIC­نام دارند نیز براساس نیاز مشتری ساخته می شود ولی ساخت این مدارات با توجه به تولید کم آن گران تمام می شود.برای حل این مشکل مداراتی ساخته شده از گیت­ها به بازار عرضه شد که ارزان­تر و پر­کاربرتر نیز می باشند.که به نام Computer Aided Logic یا CAD معرفی شدند که گیت­ها را در عرض چند ثانیه به هم متصل می کند و­قابل برنامه ریزی می باشد و اولین مدل آن را Programmable Logic Array یا PLA نامیدند و بعد از آن مدل­های دیگری به نام­های Programmable Logic Device یا PLD و Programmable Array Logic یا PAL و Complex Programmable Logic Device یا CPLD به بازار آمدن تا اینکه مدل مدار مجتمع قابل برنامه ریزی که اخیراً به دنیا عرضه شد به نام Field Programmable Gate Array یا FPGA که حدود 20000 تا چند میلیون گیت دارند و با تکنولوژی CMOS ساخته شده است FPGA و CPLD براساس سلول منطقی قابل برنامه ریزی طراحی شده اند که ارتباط بین سلول­ها نیز قابل برنامه ریزی می باشند FPGA را با توجه به این تعریف که تا اینجا از آن کردیم می توان گفت که برای طراحی مدارات دیجیتالی کاربرد خاصی دارد و چون برنامه پذیر هست می توان بسته به نیاز کار،­تغییراتی را در­آن ایجاد­کرد2).)

برنامه نویسی و طراحی مدارات با­FPGA ها

به طور­کلی به 2 صورت انجام می­شود :
الف-با استفاده از زبان­های توصیف سخت افزاری مانند­VHDL ، AHDL ، HDL و...

زبان­های توصیف سخت افزاری مدار:وی‌اچ‌دی‌ال (به انگلیسی VHDL) یکی از زبان های توصیف سخت افزاری است.به طور کلی استفاده از زبان VHDL به دلیل استاندارد بودن آن ، کاربرد بیشتری در طراحی مدارات دارد­. VHDL نخستین بار توسط وزارت دفاع آمریکا به منظور طراحی و توصیف مدارهای مجتمع سرعت بالا طراحی شد و مورد استفاده قرار گرفت.سپس درسال 1987 توسط انجمن IEEE (انجمن مهندسان برق­و­الکترونیک)در قالب استاندارد 1076 IEEE - 1987ارائه گردید­.­پس از گذشت چند سال و انجام پاره ای از تصحیح­هایی، استاندارد دوم این زبان تحت عنوان 1076 IEEE -1993 در اختیار عموم قرار گرفت.به طور کلی می­توان مزایای زیر را در استفاده از زبان VHDL عنوان نمود .1 شبیه ساز ها و کامپایلرهای این زبان در دسترس و ارزان قیمت می­باشند.

خرید فایل

عنوان پایان نامه : طراحی و پیاده سازی فیلتر دیجیتال FIR بر روی FPGA

عنوان: طراحی و پیاده سازی فیلتر دیجیتال FIR بر روی FPGA   210ص ...