基于FPGA的4K超高清端到端智能視頻壓縮系統(tǒng)定制在視頻技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，4K超高清視頻的應(yīng)用越來越多，但同時(shí)也面臨著數(shù)據(jù)量大、傳輸和存儲(chǔ)困難等問題。我們承接的這個(gè)FPGA定制項(xiàng)目，目標(biāo)是打造較早基于FPGA的4K超高清端到端智能視頻壓縮系統(tǒng)。首先，在算法層面，提出了一種全新的端到端視頻編碼模型。該模型包括分塊壓縮、自適應(yīng)歸一化、主變換、超先驗(yàn)變換以及塊融合網(wǎng)絡(luò)等模塊。其中，主變換采用經(jīng)典的全卷積網(wǎng)絡(luò)和殘差塊結(jié)構(gòu)，減少了參數(shù)量，便于訓(xùn)練；塊融合網(wǎng)絡(luò)有效抑制了分塊壓縮導(dǎo)致的壓縮效應(yīng)，提升了重建視頻圖像的質(zhì)量。通過大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在多個(gè)數(shù)據(jù)集上，該模型的壓縮效率相較于傳統(tǒng)方法提高了30%以上。在硬件實(shí)現(xiàn)上，利用FPGA的可重構(gòu)特性，搭建了超高清采集、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼壓縮以及解碼顯示等組件構(gòu)成的系統(tǒng)原型（FPX-NIC）。將經(jīng)過訓(xùn)練和部署的網(wǎng)絡(luò)權(quán)重集成到可重構(gòu)的硬件計(jì)算單元中，實(shí)現(xiàn)了從視頻采集到終端顯示的端到端視頻壓縮。在系統(tǒng)特性方面，該系統(tǒng)支持標(biāo)清到超高清等多種分辨率編碼，在720p分辨率下能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)編解碼，比較高支持4K超高清全幀內(nèi)模式編碼，為4K超高清視頻的高效處理提供了可靠的解決方案。 FPGA 實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字時(shí)鐘，可自定義顯示格式與鬧鈴功能，計(jì)時(shí)。安徽FPGA定制項(xiàng)目論壇

    汽車的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）對(duì)行車安全至關(guān)重要，而FPGA在其中發(fā)揮作用。在本次定制項(xiàng)目中，我們?yōu)槠嚨淖赃m應(yīng)巡航控制（ACC）系統(tǒng)定制FPGA解決方案。通過在FPGA中精心設(shè)計(jì)算法，使其能夠高效處理來自毫米波雷達(dá)和攝像頭的傳感器數(shù)據(jù)。當(dāng)車輛行駛時(shí)，F(xiàn)PGA實(shí)時(shí)分析雷達(dá)探測(cè)到的前方車輛距離、速度等信息，以及攝像頭捕捉到的道路環(huán)境圖像，精確計(jì)算出車輛應(yīng)保持的安全車距和行駛速度，并及時(shí)向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送指令。在實(shí)際道路測(cè)試中，搭載我們定制FPGA模塊的車輛，在自適應(yīng)巡航過程中對(duì)前車速度變化的響應(yīng)時(shí)間縮短至，有效提升了自適應(yīng)巡航的安全性和穩(wěn)定性，為駕駛員提供了更可靠的駕駛輔助。 安徽FPGA定制項(xiàng)目學(xué)習(xí)板定制 FPGA 的智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光自動(dòng)調(diào)光。

需求分析是FPGA定制項(xiàng)目的環(huán)節(jié)。以醫(yī)療影像設(shè)備中的FPGA定制為例，需與醫(yī)療設(shè)備研發(fā)團(tuán)隊(duì)緊密溝通。明確圖像數(shù)據(jù)處理的精度要求，如在X光影像處理中，要保證對(duì)細(xì)微病變的準(zhǔn)確識(shí)別，對(duì)圖像分辨率、灰度等級(jí)的處理能力有嚴(yán)格指標(biāo)。了解數(shù)據(jù)傳輸速率需求，確保影像數(shù)據(jù)能快速、穩(wěn)定地在設(shè)備各模塊間傳輸。同時(shí)，考慮設(shè)備操作的易用性，從醫(yī)生使用角度出發(fā)，設(shè)計(jì)友好的控制接口邏輯。精細(xì)的需求分析能讓FPGA定制貼合實(shí)際應(yīng)用，提升產(chǎn)品競(jìng)爭力。

    在航空航天領(lǐng)域，對(duì)設(shè)備的可靠性和實(shí)時(shí)性要求極高。我們參與的這個(gè)FPGA定制項(xiàng)目應(yīng)用于衛(wèi)星通信與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在衛(wèi)星上，F(xiàn)PGA承擔(dān)著信號(hào)處理和數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵任務(wù)。一方面，我們利用FPGA實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)，將衛(wèi)星采集到的大量地球觀測(cè)數(shù)據(jù)，如氣象數(shù)據(jù)、地球資源數(shù)據(jù)等，進(jìn)行高效編碼調(diào)制后發(fā)送回地面站，同時(shí)準(zhǔn)確解調(diào)地面站發(fā)送的控制指令。另一方面，鑒于衛(wèi)星存儲(chǔ)資源有限，我們?cè)贔PGA中設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)預(yù)處理和壓縮算法，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和壓縮，節(jié)省了存儲(chǔ)空間，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。經(jīng)實(shí)際衛(wèi)星在軌測(cè)試，采用我們定制的FPGA方案后，數(shù)據(jù)傳輸成功率達(dá)到了，有效保障了衛(wèi)星任務(wù)的順利進(jìn)行。 FPGA 開發(fā)的手勢(shì)識(shí)別交互設(shè)備，通過手勢(shì)實(shí)現(xiàn)便捷操作。

    航空航天領(lǐng)域因其特殊的工作環(huán)境和極高的可靠性要求，給FPGA定制項(xiàng)目帶來諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。首先的問題是太空中存在大量高能粒子，可能導(dǎo)致FPGA內(nèi)部邏輯錯(cuò)誤，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，需選用具備抗干擾加固技術(shù)的FPGA芯片，如Actel公司專為航空航天設(shè)計(jì)的部分系列產(chǎn)品。其次，航空航天設(shè)備對(duì)體積和重量限制嚴(yán)格，這就要求在FPGA定制設(shè)計(jì)中，盡可能優(yōu)化硬件架構(gòu)，采用高密度封裝技術(shù)，在滿足功能需求的前提下，減小電路板尺寸和重量。再者，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性至關(guān)重要，任何故障都可能引發(fā)嚴(yán)重后果。為此，在設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行充分的冗余設(shè)計(jì)，如關(guān)鍵功能模塊采用雙備份或多備份，同時(shí)通過嚴(yán)格的時(shí)序分析驗(yàn)證，確保系統(tǒng)在各種復(fù)雜情況下都能穩(wěn)定、實(shí)時(shí)地工作。此外，由于航空航天項(xiàng)目開發(fā)周期長、成本高，還需在項(xiàng)目管理上精心規(guī)劃，合理安排資源和進(jìn)度，以應(yīng)對(duì)項(xiàng)目中的各種不確定性。設(shè)計(jì) FPGA 控制的多軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，控制各軸運(yùn)動(dòng)軌跡與速度。多功能FPGA定制項(xiàng)目代碼

智能家居的 FPGA 定制項(xiàng)目，讓設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制更智能、更便捷。安徽FPGA定制項(xiàng)目論壇

    合理的模塊劃分是FPGA定制項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程中的技巧之一，對(duì)項(xiàng)目的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性以及開發(fā)效率有著深遠(yuǎn)影響。以一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的FPGA定制項(xiàng)目來說，依據(jù)系統(tǒng)功能可劃分為數(shù)據(jù)采集模塊、邏輯模塊、通信模塊以及人機(jī)交互模塊等。數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)從各類傳感器獲取工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于與不同類型傳感器的接口適配以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集；邏輯模塊根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)邏輯，執(zhí)行對(duì)工業(yè)設(shè)備的操作，需具備的邏輯運(yùn)算能力和穩(wěn)定的時(shí)序；通信模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)或其他工業(yè)設(shè)備的通信，要支持相應(yīng)的通信協(xié)議如Modbus、Ethernet/IP等；人機(jī)交互模塊則負(fù)責(zé)提供友好的操作界面，方便工作人員監(jiān)控和管理系統(tǒng)。在模塊劃分時(shí)，應(yīng)遵循高內(nèi)聚、低耦合原則，使每個(gè)模塊功能單一且**，模塊之間通過清晰明確的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。這樣，當(dāng)項(xiàng)目需求變更或進(jìn)行功能擴(kuò)展時(shí)，可方便地對(duì)單個(gè)模塊進(jìn)行修改或添加新模塊，而不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成過大影響，極大提升項(xiàng)目開發(fā)的靈活性和效率。 安徽FPGA定制項(xiàng)目論壇