FPGA发烧友
推荐做 车牌识别系统、人物动作捕捉识别系统~
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试试用FPGA做音频信号处理吧,比如一个简单的数字均衡器或者音频特效器。输入可以用开发板的音频编解码芯片(如果板子有的话)或者外接一个ADC模块采集音频信号。核心是设计几个带通滤波器(比如低通、高通、带通),用FPGA实现FIR或IIR滤波器,然后对滤波后的信号进行混音或增益控制,最后输出。
这个题目涉及数字信号处理理论,但你可以用现成的IP核(如FIR Compiler)来简化滤波器设计,重点放在系统集成和控制上。资料方面,Xilinx或Intel的FIR IP核文档很全。创意点在于你可以设计一个可实时调节的均衡器,通过板载按键或旋钮调整各频段增益,并用LED或VGA显示频谱。难度中等偏上,但能学到很多DSP和FPGA结合的知识,而且做出来能实际听到效果,很有意思。
我去年毕设做的是“基于FPGA的超声波测距与显示系统”,感觉挺符合你的要求。它结合了传感器(HC-SR04超声波模块),有数据采集、处理和显示(数码管或LCD)的完整流程,不算太难但很综合。核心模块包括超声波模块的驱动(产生触发脉冲、测量回波高电平时间)、距离计算(时间换算成距离,涉及乘法或查找表)、显示驱动。
资料方面,超声波模块的时序网上很多,FPGA驱动代码也有参考。难点可能在于精确测量高电平时间(用高频计数器),但你可以用开发板自带的时钟分频来做。显示部分如果觉得数码管太简单,可以尝试用VGA显示一个模拟的雷达扫描界面,那就更有创意了。这个题目实用性强(测距应用),能体现FPGA在精确计时和控制上的能力,工作量也适中。
可以考虑做一个基于FPGA的VGA显示与交互系统。这个题目听起来不新鲜,但你可以加入创意,比如实现一个简单的游戏(贪吃蛇、打砖块)或者一个动态频谱显示器。核心模块包括VGA时序发生器、图形绘制逻辑、键盘或按键输入处理。资料非常丰富,网上有很多开源的VGA控制器代码可以参考。难度适中,你需要理解VGA时序,用FPGA内部的Block RAM存储图形数据,并处理用户输入更新显示。最后在屏幕上看到自己做的图形动起来,成就感很强,也很好地体现了FPGA在并行控制和实时显示方面的优势。
实现思路:先搭好VGA显示框架,显示静态图像或色块。然后加入图形对象(比如一个方块)及其移动逻辑。最后加入用户控制(用开发板上的按键控制方向)和简单的游戏规则。如果时间充裕,还可以加入分数显示、音效等。
毕设选题确实挺头疼的,又想有点新意又不能搞得太复杂。我去年做的FPGA图像相关,感觉这个方向资料多,做出来效果也直观。
可以考虑做个基于FPGA的实时图像边缘检测系统。不用搞太复杂的算法,经典的Sobel算子就挺好,资料一大堆。核心就是用FPGA并行处理像素,速度比软件快得多,挺能体现硬件加速优势的。
具体做的话,可以弄个OV7670这种便宜摄像头采集图像,FPGA这边写个I2C配置模块初始化摄像头。然后就是重点了:设计一个流水线,做灰度转换、Sobel卷积计算,最后二值化输出。输出可以接个VGA显示器直接看效果,或者用串口发到电脑上也行。
这个题目好就好在模块清晰,摄像头配置、FIFO缓存、卷积计算、VGA显示,每个部分都能分开调试。网上Verilog或VHDL代码参考很多,自己改改就能用。做完了还能演示实时处理效果,看起来挺像样的。
如果想加点难度,可以在边缘检测后面接个简单物体识别,比如识别个矩形啥的。或者做个图像滤波去噪,对比一下中值滤波和高斯滤波的效果。这些扩展都有现成算法,实现起来不算太离谱。
传感器结合的话,可以试试FPGA读取超声波或红外测距数据,做个简易的避障小车控制核心。或者接个温湿度传感器,用FPGA处理数据后通过数码管显示,同时超过阈值就报警。这种题目软硬结合,答辩时候实物一动起来,老师一般印象不错。
关键是根据自己时间定范围,先保证核心功能能跑通,有余力再加亮点。别一开始就贪大求全,先弄个基础版本再慢慢迭代更稳妥。
可以试试用FPGA实现一个简易的数字音频效果器,比如回声或者均衡器。输入音频信号通过ADC进来,FPGA做实时数字信号处理,再通过DAC输出。这个题目涉及数字信号处理基础,但做简单效果的话算法不复杂。例如回声,就是当前采样值和经过延迟的采样值加权相加。你需要写ADC/DAC的接口模块、FIFO或RAM做延迟线、以及核心的运算模块。MATLAB可以先仿真算法。网上关于音频处理的FPGA项目也不少,比如开源的音乐播放器项目可以参考其数据流架构。做出来能实际听到效果,挺有成就感的。
考虑一下结合超声波或红外传感器做个小车避障系统吧。FPGA作为主控,接收传感器测距数据,处理后再控制电机驱动模块。这个题目软硬结合,有实用性。难度上,传感器模块可以买现成的,你主要写FPGA的数据采集(比如处理脉冲宽度)、简单的判断逻辑(距离小于阈值则转向)和PWM生成模块来控制电机速度。资料方面,网上关于超声波测距和直流电机控制的FPGA代码很多,可以借鉴。整体框架清晰,模块划分明确,一周搭好硬件平台,后面慢慢调试逻辑就行。
我去年毕设做的基于FPGA的VGA图像显示与动态效果生成,感觉挺适合你的要求。不算太难,但能玩出花样。核心就是利用FPGA产生VGA时序,控制RGB信号输出。你可以先显示静态图片(存在ROM里),然后做点动画,比如弹跳的小球、移动的字符,甚至简单的游戏像打砖块。资料网上很多,Verilog或VHDL代码都有参考。需要的主要模块有时序生成、显存控制、图像数据ROM和主控状态机。做完还能接显示器实际演示,视觉效果不错,答辩时很吸引眼球。