陈晨

围观啦!第三届OpenHW开源硬件与嵌入式大赛总决赛精彩作品(陆续更新)

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特等奖

台湾国立成功大学  基于NetFPGA平台之OpenFlow虚拟网络频宽管理系统    


视频地址:http://www.chinaaet.com/video/show.aspx?id=807

本作品硬件部分是NetFPGA,修改其管线化硬件架构新增流量管理魔族与出书列之前,设定三个输出速度之列供上层使用者透过存储器控制模组设定输出列之Token Bucket与Clock值于资料面进行流量限制,并且依照优先权指定输出列,连能够依照封包之不同优先权区别流量输出速率,借由依照服务或流量优先权设定限制其流量大小达到频宽管理的功能。(按照给的资料打的,台湾和内地的表达还是有序别的)

一等奖

浙江大学       基于FPGA的M2M异构虚拟化系统(该项目同时获得Digilent特别奖)

视频地址:http://www.chinaaet.com/video/show.aspx?id=811

本项目提出一种新颖的M2M(Multiple ISAs applications to Multiple heter-ogeneous core,M2M)概念,将虚拟化系统分为多核异构层、虚拟化管理层、二进制翻译层、软件应用层四个层次,创新地在传统的虚拟化管理层上增加二进制翻译层,从而引入多个不同体系结构的应用程序,虚拟化管理器调度分配给硬件层引入的异构处理器。M2M的特性使虚拟化系统上层应用的灵活性大大增加,并且硬件异构化也使系统的效率有效提升。

http://www.chinaaet.com/video/show.aspx?id=811

本项目主要贡献点和创新点有:

(1) 多指令集体系应用虚拟环境。在应用层提供不同指令集体系构架的虚拟运行环境,以支持不同应用系统的应用程序。

(2) 软硬协同的二进制翻译层。在二进制翻译层,采用软硬协同的方式实现不同架构体系间的动态二进制翻译,提高硬件目标代码生成和运行的性能和灵活性。

(3) 设计实现了自主可扩展32位的SoC核。在多核异构层,设计了一个自主,可扩展,可配置的32位RISC处理器。基于此处理器核可配置实现多个RISC SoC平台(QS-I)。本项目在XUP Virtex-5和Digilent Nexys3 FPGA开发平台构建了多核异构层。

(4) 动态虚拟化管理。在虚拟化管理层,以轻量级的方式实现了系统资源与上层应用的管理。通过资源管理与任务调度动态分配或迁移运行任务。虚拟层的多个体系结构的应用程序(如x86和MIPS)可动态运行于异构的处理器核上(如处理能力不同的MIPS核)。

(5) 提供了系统库和运行程序。在软件应用层,为自主设计的QS-I平台提供完善的程序运行环境并设计了多样化的应用程序。项目完全自主地设计实现了系统库(如图形库、I/O库)以及典型的多样化应用软件,包括MIPS下的吃豆子游戏、X86下的推箱子游戏。

中科院       汽车离道报警系统(该项目同时获得“安富利特别奖”)    

视频地址:http://www.chinaaet.com/video/show.aspx?id=809                 

本设计采用Xilinx公司的Nexys™3 Spartan-6 FPGA Board开发板,利用其上的Xilinx Spartan®-6 FPGA (XC6LX16-CS324) 的大容量逻辑资源完成各个模块。系统包括以下模块:视频数据提取模块、预处理模块、车道检测模块和车道偏离模块。视频数据提取模块复杂提取车道视频图像,并通过USB控制单元将视频帧传输到预处理模块。在预处理模块对视频帧图像进行加强,得到车道与背景分割的二值化图像。在车道检测模块中将二值化图像的中的车道进行拟合,得到清晰稳定的车道信息。最后根据车道的信息参数,判断汽车离道。   

                                    

山东大学     基于FPGA的车牌识别系统

视频地址:http://www.chinaaet.com/video/show.aspx?id=812

设计摘要: 汽车牌照识别系统是当前智能交通系统中的一个重要组成部分,一般用于高速公路的卡口收费、停车场和加油站等的自动监控管理以及交通十字路口违规抓拍等。汽车牌照识别系统主要包括三个部分:车牌预处理和定位、字符的分割以及单个字符的识别。本项目是在以上算法的基础上做到图像的采集、处理、定位、分割、字符识别以及字符输出整个流程,而且用FPGA实现可以提高系统运算速度,以达到实时的效果。 


系统原理和技术特点:

1、系统通过高清摄像头采集图像。

2、首先系统将采集到得图像转换为灰度图像。

3、对得到的灰度图像进行预处理,包括拉式变换、梯度变换、高斯滤波。预处理的主要目的是为了增强图像,为后续图像处理提供一定的基础。

4、对处理后的图像进行二值化,将其转变为只有0和1灰度的图像,这样便于处理。

5、车牌定位,车牌定位用的是行扫描的方法来确定车牌的上下边界,然后通过垂直投影法确定左右边界。

6、字符分割,字符分割同样采用垂直投影法,通过字符的某些视觉特性,通过对字符间距的判定来分割字符。

7、字符识别,先对分割出来的字符进行归一化,将所有的字符图片都转换成固定大小的格式,然后与模板库里的图片进行比较运算,相差最小的图像即是我们判断的字符。

8、字符输出,可以通过系统板自带的显示器显示,也可以存储后传回主机显示。 技术特点: 整个系统的实现过程中涉及到大量的乘法运算,通过FPGA实现要调用乘法器,占用很大的资源,而且采集的图像需要有一定的像素支持,否则会对识别结果有一定影响,所以处理图像的像素要比较高,这样也使得处理和存储的数据量比较大。整个过程通过流水线的方式处理,速度可以做到实时性的要求。

 

  • 基于FPGA的实时金融指数行情并行计算
    本系统算法分为两大部分,第一部分是车牌定位系统,该系统主要的功能是将一幅含车牌图像信息的BMP图像进行车牌区域的定位,最后按照定位的结果剪切出图像。这一部分我们采先边缘检测然后彩色定位的二次定位方法,既在速度上优化于传统的复杂的定位方法,又在准确率上有较高的保证。第二部分是车牌字符的识别系统,该系统是将第一部分定位出的只含有车牌信息的图像进行字符分割,然后将分割出的字符进行模板匹配。技术报告  源代码  视频
  • 基于FPGA的情绪检测程序与相关智能宠物的开发
    实现了一个脑电波-计算机的交互接口,使得使用者对于物体的专注情绪可以直接控制外部设备。项目使用传感器为消费品级传感器,同时提供原始波形和经过简单处理分离的波形,使得此脑机接口具有针对于特定精神状态识别的再开发能力。本系统由于在FPGA板卡上实现,无法运行传感器自带的读取通讯程序,故而参照传感器通讯协议与数据格式,自行实现了控制及读取逻辑,相对于标准计算机平台,更加适合对于原始脑电信号进行滤波、运算、特征值提取及模式识别,便于实现对脑电所反映出的情绪及运动想象指令的识别。视频  简介
  • Soccer on Multiple FPGAs
    The aim of the project is to design a system for 5-a-side soccer. The system comprises of 1) a client strategy controller and 2) a server to referee and display the game in real-time. The entire set-up is run on 3 FPGA boards - one for each team and one for the server.视频
  • 基于虚拟环绕声的音频处理器设计
    实现了一个脑电波-计算机的交互接口,使得使用者对于物体的专注情绪可以直接控制外部设备。项目使用传感器为消费品级传感器,同时提供原始波形和经过简单处理分离的波形,使得此脑机接口具有针对于特定精神状态识别的再开发能力。本系统由于在FPGA板卡上实现,无法运行传感器自带的读取通讯程序,故而参照传感器通讯协议与数据格式,自行实现了控制及读取逻辑,相对于标准计算机平台,更加适合对于原始脑电信号进行滤波、运算、特征值提取及模式识别,便于实现对脑电所反映出的情绪及运动想象指令的识别。技术报告  源代码  视频
  • AVS编码FPGA实现
    本项目基于FPGA平台完成CIF分辨率图像的实时采集、AVS全I帧压缩编码,和网络传输。本项目主要由视频采集系统,数据调度系统,I帧编码系统和以太网传输系统构成。本设计实现了AVS全I帧的编码器,CIF分辨率,4:2:0图像格式下能达到实时处理的要求。进一步的工作可以对程序优化,提高处理速度,同时还可以加入P帧和B帧的编码,从而进一步提高编码效率。技术报告  源代码  视频
  • 基于SOA架构的网络硬盘控制器的设计
    设计一种采用“流程+引擎+构件”的SOA三层架构的网络硬盘控制器。系统采用FPGA作为系统控制器,在FPGA内部MicroBlaze软核处理器上移植PetaLinux操作系统,加载NFS网络文件系统,将扩展Int 13H规范中定义的基本硬盘操作指令封装成原子构件,并采用VHDL硬件描述语言实现各原子构件,实现对硬盘的基本操作。设计引擎模块,根据NFS文件系统操作指令,调用相关原子操作,实现硬盘存储空间管理、文件存储操作、用户管理等功能。技术报告  源代码  视频
  • 基于FPGA的视频图像叠加系统设计
    该系统可支持五路视频源的输入,并由用户选择其中两路进行叠加,最后通过VGA和LVDS接口显示叠加后的图像。整个系统包括了视频采集模块,视频A\D转换、SRAM存储模块、IIC总线接口模块、色彩空间转换模块、视频D\A转换模块、叠加模块等。 本系统是基于Xilinx公司推出的Virtex-4系列FPGA芯片进行的两路视频信号的叠加与输出。技术报告  源代码
  • 植物识别
    智能植物识别装置是一种能够通过植物图像信号采集,信息比对,模式匹配之后,快速鉴别植物的一种装置。该项目在Nexys2 FPGA 开发板上进行过探索性的实验,采用OV7670 CMOS 摄像头模块采集图像,VGA接口的显示器显示结果。系统硬件部分主要分为CMOS图像采集模块,中央数据处理模块,终端显示模块三个部分。技术报告  视频
  • 基于FPGA的环境感测应用
    智能植物识别装置是一种能够通过植物图像信号采集,信息比对,模式匹配之后,快速鉴别植物的一种装置。该项目在Nexys2 FPGA 开发板上进行过探索性的实验,采用OV7670 CMOS 摄像头模块采集图像,VGA接口的显示器显示结果。系统硬件部分主要分为CMOS图像采集模块,中央数据处理模块,终端显示模块三个部分。简介
  • 面向无线传感器的低功耗密码芯片设计
    本项目采用新型的公钥密码算法Rainbow设计低功耗的密码芯片来保证无线传感器网络采集数据的真实性和可靠性。无线传感器在采集某个地方的数据(如某个地方的温度、湿度等)后,需要对采集的数据进行数字签名,才能证明该数据是该环境下实际获取的测量数据,而非其它地方的传感器伪造的数据。申请报告
  • LED里的三维世界
    旨在通过多个LED的平面组合,以快速旋转的方式来达到呈现3D画面的目的。1024个LED被焊接在自己制作的PCB板上。系统主要由FPGA控制模块,电机,LED显示板,电源等模块组成。其中,用于显示的是一个平面LED PCB板,通过旋转产生立体空间感,进而实现3D显示的效果,这应该是作品最有创意的地方。通过控制旋转速率与扫描速率,还可以显示不同的图案,最后可以连贯为一个动态的画面。简介  视频
  • 基于FPGA的智能交通车牌定位与识别
    整个项目的设计分为车牌识别的软件算法设计和硬件FPGA算法实现两部分。首先在Windows操作系统下使用VC++6.0编译器编写车牌识别的算法,然后对算法进行改进优化无误后,将实现的算法进行移植,在FPGA仿真板上进行实现,最后将关键部分算法改写为Verilog模块,在FPGA上生成IP核,以实现算法的硬件处理固定化。技术报告
  • 基于软硬件协同处理的小型轮式机器人
    基于FPGA结合ARM的基本结构,设计了一种层次化的处理平台、三种协同处理架构以及通用协同处理片内结构,并在轮式机器人应用中进行具体设计,完成了数字图像处理、双闭环运动控制、点阵液晶显示、智能手机平台控制。系统分为三个层次:高性能处理层、实时控制层、数据平面层。系统利用FPGA处理密集数据流,利用MCU处理复杂控制流并扩展功能到高性能处理层。实时控制层与数据平面层之间采用串行和并行结合的方式进行通信。简介
  • 基于FPGA的CISC处理器的调试系统
    现在高集成度、高时钟频率的高性能嵌入式微处理器芯片设计时大多引入片上调试逻辑,越来越多的微处理器集成了片上调试支持结构来减轻嵌入式系统软件开发人员的负担。本项目为JU-C1型CISC处理器,设计了一个基于JTAG协议的片上调试器。采用边界扫描技术在处理器内部构建自定义的数据扫描链,进行处理器内部数据的读出和特殊寄存器的写入。简介
  • 以積體電路設計自適應性物件偵測法應用於視覺監控系統
    This work presents a new model based on least-mean-square (LMS) scheme to train the mask operation on low resolution images. This efficient and real-time method with adaptive least-mean-square scheme (ALMSS) uses the training mask for moving objects detection and tracking on resource-limited systems. However, the scheme of moving objects detection and tracking in a real surrounding environment is a difficult task due to noise issues such as fake motion or noise. 简介
  • 基于FPGA的嵌入式多核物联网数据中心控制器设计
    对物联网中大量节点的数据信息,进行快速处理并将结果反馈给观察员。利用FPGA设计多核处理器,提高程序线程级并行性,对数据分类,结合核间任务分配算法,进一步加快处理速度。特点描述: 多核并行处理数据,提高处理速度。硬件架构具有可拓展性,为以后的功能扩展提供了一定空间。采用microblaze软核,设计共享总线缓存的硬件架构。上层软件在SDK中开发,利用邮箱进行核间通信,设计了主从式任务调度机制,采用加权最小连接的任务分配算法。该多核系统划分为四个模块:传感器节点数据的传送模块,核间任务调度模块,数据处理和核间通信模块。简介
  • 基于FPGA的发动机信号接口系统
    本信号接口系统主要包含三个部分:1.基于PCI总线的FPGA板卡。它一方面解析目标机中PCI总线上数据,另一方面运行曲轴凸轮模型,喷油点火采集模型及爆震信号模型程序。2.信号调理板卡。它与ECU连接,接收FPGA板卡的控制信号向ECU产生发动机曲轴、凸轮信号,采集ECU产生的喷油点火信号,产生爆震信号。3.FPGA板卡的驱动。该驱动为运行发动机模型程序的实时系统xPC Target的驱动程序,实现发动机模型与FPGA板卡的数据交互。技术报告  源代码及PCB图
  • 双核3D多媒体系统设计
    本设计将开发一个基于Avnet Spartan-6 FPGA 工业视频处理套件的3D影像多媒体系统,该系统包括如下几个部分:数字摄像头视频解码模块、手势识别控制模块、OSD控制模块、拍照模块、图像编辑模块、2D转3D图像模块,以力求构成一个在手势识别基础上的多媒体系统,并开发相应的应用,如手势控制OSD菜单、拍照、编辑图像、2D转3D等功能。技术报告  源代码
  • 基于Microblaze Linux的三轴数控系统
    本设计将开发一个基于Avnet Spartan-6 FPGA 工业视频处理套件的3D影像多媒体系统,该系统包括如下几个部分:数字摄像头视频解码模块、手势识别控制模块、OSD控制模块、拍照模块、图像编辑模块、2D转3D图像模块,以力求构成一个在手势识别基础上的多媒体系统,并开发相应的应用,如手势控制OSD菜单、拍照、编辑图像、2D转3D等功能。简介  视频
  • 基于FPGA的嵌入式智能监控小车
    硬件设计方面使用Spartan-6 的XC6SLX16 CSQ234 作为主控制器,传感器使用摄像头ov6620图像采集模块(兼测路径),使用超声波模块(HCSR04)测距,由于两者具有互补特性,所以能够很好的控制小车的运行状态,采用模糊算法计算出电机所需要的转速,和舵机的转角,从而实现稳步渐进。软件设计主要分为三部分,第一部分是最小系统的搭建(软件初始化),第二部分是外部硬件的驱动,第三部分是核心算法。简介  视频
  • 基于FPGA的LCD显示的远程更新
    本项目应用Spartan6 Nexys3,在上位机处理不同格式图片,通过以太网发送给开发板,最后在LCD上显示。本项目系统设计包括:硬件设计和软件设计。硬件设计时,在XPS 硬件平台下建立工程,添加必要IP,如:Microblaze Ethernet Sram Timer Intc,使用GPIO IP定制TFT_LCD接口;软件设计时,在SDK环境下来进行软件设计,实现图片信息的传输、解码、显示。简介
  • 基于VLC的无线导览系统
    本项目应用Spartan6 Nexys3,在上位机处理不同格式图片,通过以太网发送给开发板,最后在LCD上显示。本项目系统设计包括:硬件设计和软件设计。硬件设计时,在XPS 硬件平台下建立工程,添加必要IP,如:Microblaze Ethernet Sram Timer Intc,使用GPIO IP定制TFT_LCD接口;软件设计时,在SDK环境下来进行软件设计,实现图片信息的传输、解码、显示。申请报告及软件流程