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极速彩票:Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

? 2018年07月04日 14:12 ? 次阅读

1 背景知识

极速快3是什么彩票 www.ln0d0.cn 因为Zynq-7000 PS(Processing System)端嵌入了Cortex-A9 ARM 处理核以及PL(Programmable Logic)端为基于Kintex-7或者ArTIx-7的FPGA架构使得Xilinx Zynq-7000更加强悍,应用领域更加广泛。下面将从以下方面介绍Zynq-7000的应用领域:汽车、通信系统、机器人、控制和仪器 、图像和视频处理 、医药、工业控制和许多其他领域。

2 应用概述

考虑 Zynq、FPGA 和相关芯片的应用广泛,选择几个重要的领域给大家介绍。虽然有大量的可能性应用,但这里的只是选择一些有代表性的应用。

2.1 汽车

Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

图1 汽车系统(左:辅助驾驶系统;右:道路标识识别 )

现在的汽车里都有大量的电子装置,从引擎管理到车窗、倒车辅助系统、驾驶员辅助系统、后视镜和灯光等控制功能,以及导航和资讯娱乐系统都有。先进驾驶辅助系统 (Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)专门指的就是汽车里为了驾驶员的安全和便捷所提供的系统的总和,包括:偏离车道告警系统、道路标识识别(如进入限速较低的路段时提醒驾驶员)、泊车辅助、抬头显示,以及甚至能监视驾驶员的清醒程度。图1左是辅助驾驶抬头显示系统,图1右是道路标识识别系统。

FPGA,以及现在的 Zynq 芯片,可以用来实现这些汽车系统 。Zynq 的处理能力使它特别适合做这样的系统,而且能够降低元件的数量在一个对成本和功耗敏感并且还往往对物理空间有要求的市场中是一种优势。

2.2 通信系统

Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

图2 通信系统 (左:无线基站;中:卫星地面站;右: 有限网络交换机)

FPGA 是对基于包交换的无线和有线通信进行计算密集型处理的平台。这个领域很多样化,包括地面和卫星传输的收发信机、移动通信骨干网络、有线网络设备、雷达、声纳、全球定位系统 (Global PosiTIoning System, GPS)和许多其他的通信系统。图2左为无线基站,中为地面卫星雷达,右为网络交换机。

在无线通信中,无线电频谱日益紧张,而与此同时大量无线系统和标准不断在扩张。柔性无线电 (flexible radio)的概念有可能更好地利用无线电频谱,并能把无线电设备稳固在一个能动态改变操作的单个设备上。Zynq 就是一个理想的柔性无线电平台。在有线通信中,通过使用 “ 软定义网络(softly defined networks,SDN)” 使其达到类似程度的灵活性,SDN 能在软件的控制下升级功能。

2.3 机器人、控制和仪器

Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

图3 控制和仪器仪表系统(左:工业控制室;中:风力发电厂;右:高能物理实验)

从制造和加工到高能物理实验的工业和科学处理,都需要精密的控制和仪器。图3分别展示了工厂控制室、风力发电厂和 CERN 的高能物理实验装置 。

FPGA 和 Zynq 芯片是非常合适的平台,因为借助于 PL 的能力,它们能快速、实时地同时处理多个传感器的输入并操作多个动作器的输出。Zynq 在系统集成和操作的灵活性上还有更大的潜力。比如,可以监视一个控制环的性能,如果有必要就可以改变它的配置转用软件控制。如果需要,PS 还可以支持实时操作系统及 (或)GUI (图形用户界面)。

电机控制算法在工业的很多领域都是极为重要的。比如,对美国制造业工厂的调查发现,工业中消耗的大约 50% 的电力是用于 “ 机器驱动 ”,也就是电机、泵和风扇 。由于在 PS 和 PL 之间的高带宽连接,能够形成紧密的反馈回路,并能利用 AMS 包所提供的 DAC 采样能力,使得 Zynq 很适合做电机控制。

2.4 图像和视频处理

Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

图 4 医药应用(左:MRI 扫描;右:机器人辅助手术)

在医疗诊断中一个重要的问题是要 “ 看见 ” 人体的内部,这就需要像计算机断层摄影(Computer Tomography,CT)扫描、超声波和核磁共振成像(MagneTIc Resonance Imagers,MRI)这样的医疗影像设备。为了增强和显示通过这样的设备所获得的图像,往往就需要对大量的数据做精密的图像处理算法。和其他图像处理应用一样,Zynq 综合了 PS 和 PL 的能力,既支持高速并行计算,也支持基于软件的算法。医学领域所涉及到的进一步的应用包括机器人辅助手术中的仪器控制,以及实时手术图像,比如内窥镜设备、病人监视设备和家庭保健技术 。

2.5 其他及未来的应用

接下去,会给出 FPGA 和 Zynq 的一些关键应用领域的概述。不过,还有很多正在开展的和潜在的应用没能详细列在这里,从音频信号处理到基于 Zynq 的无人机都有!

2.5.1智能系统和智能网络

智能这个术语在很多应用领域都能找到,包括智能电网、智能建筑、智能家居、智能交通、智能城市、智能农业等等。

智能家居用的是和智能建筑类似的原理,让民居也在成本和环境上受益。除了能管理暖气、灯光和电器的使用,智能家居可能还包括室内保安和娱乐方面的功能。图 5是一个智能家居的展示。

Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

图5 智能家居的某些功能

2.5.2 图像和视频处理,及计算机视觉

图像处理的特征是它具有巨大的并行性:每个图像,或等价的视频的每个帧,是由二维的像素点的矩阵组成的,而且在 X 和 Y 轴上可能有超过 1000 个像素点。比如,全高清(HD)视频通常定义为1920 x 1080 个像素点,也就是总共有 2073600 个像素点?;沟每悸堑矫扛鱿袼氐闶怯扇鐾ǖ雷槌傻牟拍鼙泶镅丈?!如果用8 位的通道来分别表达红色、绿色和蓝色的数据,这样每个像素点就需要 24 位,而每幅 HD 图像就需要 49766400 位。数码相机产生的图片可能还会更大??悸堑秸饷创蟮某叽?,因此任何对单个像素点的计算就需要大量的计算并行展开,这就是很适合在FPGA 或是 Zynq 芯片的 PL 部分上做的事情了。当然,最好能降低要计算的数据的量,而且有些图像处理是可以在更高的抽象层级上做的,在较少的数据上执行更高级的算法,也就是可能由软件来做。对于视频处理,更多的关注在压缩方面。单幅图片通常在空间域上压缩来缩减文件大小,但是在视频应用中,当帧速率达到每秒100 ?。ㄔ谀承┨厥庥τ弥懈撸┑氖焙?,由于涉及到更为大量的数据,对压缩的需求尤为突出,还可能需要实时计算的约束。但是时间域给压缩提供了进一步的机会,因为连续的视频帧往往存在高度的重合??梢杂盟惴ɡ捶⑺鸵恍《问奔淦文谕暾?、最新的帧,然后在这些帧之间,对帧与帧之间的不同进行编码。已经存在很好的视频压缩标准了,而且还在不断地发展和进步。

Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

图6 图像处理中的抽象

Zynq、FPGA等相关芯片可以运用到那些领域

图7 可以用计算机视觉来检测路口车辆

如前所述,计算机视觉需要识别出特征和目标来,这样就能从图像中析取出含义来。这就牵涉到复杂的运算和软件算法。比如,为了判断是否有车辆,就可能必须在图像中分析识别出来的线条,然后甚至可以把车辆的类型分类为摩托车、小汽车、大巴等。这个阶段表达了向图6 中所示的最高抽象层级的转化,从而能得到图像内容的描述。比如,在图7中,图像显示的是交叉路口的小车。汽车的数量可以用计算机视觉算法被检测并记录下来,然后甚至还可以根据行驶的方向做出分类来。

视频处理应用还可能进一步调用目标追踪,比如如果在 CCTV 画面中识别出感兴趣的人了,那个人在画面中的进一步的运动就可以被追踪。类似的,如果路口的画面形成了视频,那么车辆就可以被追踪。从图像处理和计算机视觉算法中获得的数据可以用作更高层级应用的数据。比如,在车辆识别的实例中,计算机视觉系统可以提供关于车辆通过一个路口的统计数据,可以用来做交通管理和城市规划。

除了芯片的架构,我们还应该考虑在促进为 Zynq 开发图像处理系统的设计中,Xilinx 和第三方开发工具的作用。以下罗列了一些值得一提的相关说明:
• Xilinx IP 包 — 在 IP Integrator 里有很多 IP 包是用于图像和视频处理应用的,包括视频存储、图像增强和色彩调整功能。

• OpenCV — 开放计算机视觉(Open Computer Vision)是一个开源项目,实现了一组用于图像和视频处理的 C/C++ 库。OpenCV 的工具可以用来开发运行在 PS 上的软件算法。

• Vivado HLS 视频库 — Vivado HLS 包含一个能综合到 HDL 里去的函数库,实现了对图像和视频处理的特殊支持。这些函数可以替代部分 OpenCV 函数,因此如有需要,对应的功能就能方便地被划分到硬件中去。

• MATLAB / Simulink — MATLAB 和 Simulink 提供了丰富的用于图像和视频处理以及计算机视觉的工具。不仅提供相关的函数和开发环境,还可以把开发好的算法转换成能实现在 Zynq 上的 C/C++ 代码。

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FPGA学习系列:21. 自动售货机的设计

关于FFT硬件实现,设计中RAM输出端为何没有使...

以2048点为例,根据理论值计算,计算一次2048点的IFFT的时间应为130us。在采用流水线的方...

发表于 2018-06-20 09:05 ? 608次阅读
关于FFT硬件实现,设计中RAM输出端为何没有使...

简述 MAX 10 FPGA用户闪存的特点及应用

此次培训介绍用户闪存的优点,以及您怎样在系统中使用它们。配置闪存存放了器件的配置数据。

发表于 2018-06-20 01:29 ? 229次阅读
简述 MAX 10 FPGA用户闪存的特点及应用

FPGA DIY 按键控制数码管显示

asean的 FPGA DIY 按键控制数码管显示的视频

发表于 2018-06-20 00:37 ? 289次阅读
FPGA DIY 按键控制数码管显示

关于PIC和FPGA的区别及优缺点总结

FPGA是逻辑门器件,可以配置成为并行逻辑???。FPGA最大优点是并行处理。例如构建一百个与非门,F...

发表于 2018-06-19 16:20 ? 508次阅读
关于PIC和FPGA的区别及优缺点总结

增强机器学习能力的“左膀右臂”的GPU、FPGA...

FPGA是帮助公司和研究人员解决问题的芯片。FPGA是一种集成电路,可以编程为多种用途。它有一系列“...

发表于 2018-06-19 15:27 ? 560次阅读
增强机器学习能力的“左膀右臂”的GPU、FPGA...

基于FPGA的PCIe设备如何才能满足PCIe设...

根据PCIe的协议,当设备启动后,PCIe设备必须满足启动时间的要求,即上电后100ms内,完成PC...

发表于 2018-06-19 10:24 ? 88次阅读
基于FPGA的PCIe设备如何才能满足PCIe设...

可扩展处理平台Zynq的启动过程

BootROM在POR复位后经过硬件启动后自动运行,也可在非POR复位后直接运行(不经过硬件启动),...

发表于 2018-06-19 10:19 ? 55次阅读
可扩展处理平台Zynq的启动过程

如何避免升级失败而使FPGA变砖呢?

如果升级过程中出现意外情况,FLASH里面原有的固件被破坏,那么FPGA能够从备份固件区启动配置,即...

发表于 2018-06-19 10:09 ? 91次阅读
如何避免升级失败而使FPGA变砖呢?

单片机中按键消抖程序

效率上来说,延时消抖花费时间在无意义延时上,而相对较好的定时轮询还是不可避免的在轮询,而现在这种方式...

发表于 2018-06-19 08:55 ? 534次阅读
单片机中按键消抖程序

简谈FPGA的上电复位

大家好,博主最近有事忙了几天,没有更新,今天正式回来了。那么又到了每日学习的时间了,今天咱们来聊一聊...

发表于 2018-06-18 19:24 ? 905次阅读
简谈FPGA的上电复位

FPGA学习系列:18. 数码管的设计

设计背景: 数码管是一种半导体发光 器件 ,其基本单元是发光二极管。 数码管在我们的许多设计中都又用...

发表于 2018-06-18 19:24 ? 892次阅读
FPGA学习系列:18. 数码管的设计

FPGA学习系列:19. rom到数码管显示设计

设计背景: rom是读写的的静态存储单元,在我们的设计中我们会经常用到,数码管??橥拇蟠笮⌒〉纳?..

发表于 2018-06-18 19:24 ? 768次阅读
FPGA学习系列:19. rom到数码管显示设计

FPGA学习系列:20. ram控制器的设计(调...

设计背景: 随机存取存储器 (random access memory,RAM)又称作随机存储器,是...

发表于 2018-06-18 19:24 ? 987次阅读
FPGA学习系列:20. ram控制器的设计(调...

FPGA成为数据中心发展的趋势及重要性

用AI防鲨鱼、用AI学写中国书法、用AI预测人类死亡时间、用AI审判罪犯……在人工智能方兴未艾的今天...

发表于 2018-06-18 07:16 ? 644次阅读
FPGA成为数据中心发展的趋势及重要性

这种可编程衰减器最高可支持8×8输入输出的矩阵结...

可编程衰减器位于基站和终端之间,通过对射频信号的衰减控制,实现对无线信号的模拟,从而实现对测试场景的...

发表于 2018-06-17 14:02 ? 87次阅读
这种可编程衰减器最高可支持8×8输入输出的矩阵结...

你一定想知道FPGA的那些事...

作者:张泽小脚丫STEP 导读:FPGA(Field Programmable Gate Array...

发表于 2018-06-14 13:35 ? 384次阅读
你一定想知道FPGA的那些事...

利用FPGA的可编程性和Java平台良好的移植性...

传统的嵌入式系统设计的主要目标是找到一种优化的体系结构来完成单一的,特定的功能。对这样的系统来说,A...

发表于 2018-06-14 09:16 ? 92次阅读
利用FPGA的可编程性和Java平台良好的移植性...

用FPGA来实现控制电阻的提供的设计过程

本文介绍了用FPGA来实现控制电阻的提供,用软件的方式来设计硬件,设计过程中可用有关软件进行各种仿真...

发表于 2018-06-14 09:06 ? 106次阅读
用FPGA来实现控制电阻的提供的设计过程

一种基于fpga的多轴控制器,可以控制多轴电机的...

介绍了一种基于fpga的多轴控制器,控制器主要由arm7(LPC2214)和fpga(EP2C5T1...

发表于 2018-06-14 08:24 ? 106次阅读
一种基于fpga的多轴控制器,可以控制多轴电机的...

为应用选择最佳可编程SoC时进行的六个设计考虑

SoC FPGA器件在一个器件中同时集成了处理器和FPGA体系结构。将两种技术合并起来具有很多优点,...

发表于 2018-06-13 14:59 ? 196次阅读
为应用选择最佳可编程SoC时进行的六个设计考虑

FPGA学习系列:13. 任意分频器设计

设计背景: 分频在 fpga的设计中一直都担任着很重要的角色,而说到分频,我相信很多人都已经想到了利...

发表于 2018-06-13 11:21 ? 790次阅读
FPGA学习系列:13. 任意分频器设计

FPGA学习系列:14. 锁相环pll设计

设计背景: 在我们设计工程中我们会用到100M,500M等时钟,如果我们的晶振达不到我们就需要倍频,...

发表于 2018-06-13 11:21 ? 1011次阅读
FPGA学习系列:14. 锁相环pll设计

FPGA学习系列:15. 呼吸灯(pwm)设计

设计背景: 呼吸灯 广泛应用于手机之上,并成为各大品牌新款手机的卖点之一。如果手机里面有未处理的通知...

发表于 2018-06-13 11:21 ? 1208次阅读
FPGA学习系列:15. 呼吸灯(pwm)设计

FPGA学习系列:16. rom控制器设计

设计背景: ROM是只读存储器(Read-Only Memory)的简称,是一种只能读出事先所存数据...

发表于 2018-06-13 11:21 ? 642次阅读
FPGA学习系列:16. rom控制器设计

补充: FPGA产生基于LFSR的伪随机数

大家好,又到了每日学习的时间了,上一篇《荐读:基于FPGA 的CRC校验码生成器》文中,提到了要实现...

发表于 2018-06-13 11:21 ? 708次阅读
补充: FPGA产生基于LFSR的伪随机数

FPGA学习系列:12. 边沿检测设计

设计背景: 在我们工程设计中,有时会需要到上升沿和下降沿这么一个说法,通过上升沿和下降沿来驱动一个电...

发表于 2018-06-13 11:20 ? 579次阅读
FPGA学习系列:12. 边沿检测设计

荐读:基于FPGA 的CRC校验码生成器

大家好,又到了每日学习的时间了,今天我们来聊一聊基于FPGA 的CRC校验码生成器。下面咱们就来具体...

发表于 2018-06-13 11:18 ? 661次阅读
荐读:基于FPGA 的CRC校验码生成器

Web Installer提供的各种特性及设计方...

你有没有注意到在Netflix流媒体视频播放时,有时候视频模糊,然后很快恢复到高质量? 你知道Net...

发表于 2018-06-13 09:19 ? 635次阅读
Web Installer提供的各种特性及设计方...

FPGA定点小数的常规格式、相对于浮点小数的优势...

所谓定点小数,就是小数点固定地隐含在某一位置上的数据。由于小数点的位置是固定的,所以就没有必要储存它...

发表于 2018-06-12 19:34 ? 599次阅读
FPGA定点小数的常规格式、相对于浮点小数的优势...

如何在SDK系统中添加新的目标配置

赛灵思SDK允许您使用远程主机中的赛灵思硬件服务器来调试远程目标设备.....

发表于 2018-06-12 09:11 ? 848次阅读
如何在SDK系统中添加新的目标配置

如何使用 Nios II 处理器进行你中意的设计...

使用 Nios II 处理器进行设计”第二部分

发表于 2018-06-11 14:36 ? 662次阅读
如何使用 Nios II 处理器进行你中意的设计...
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