KCP2

KCP

在此，采用基于点操作的增强方法，也称为灰度变换。采用直接灰度变换方法实现增强原图各部分的反差。实际中往往采用增加原图里某两个灰度值间的动态范围来实现。在本设计中，采用图2所示的直接灰度变换的方法，横坐标表示原图像的灰度值，纵坐标表示变换后的灰度值，实线为本论文中讨论的增强对比度变换曲线。虚线表示不做任何变换的曲线图。

　　直接灰度变换图

　　可以看出把原图中的0~ r1 和r2 ~ 2n - 1 间的动态范围明显减小，而原图中灰度值r1 ~ r2 之间的动态范围增加了。其中n 为图像位宽。这样，分段线性变换的数学表达式如下：

　　分段线性变换的数学表达

　　简化表达式，化简如下：

　　简化表达式

　　式中参数k1 ，k2 ，k3 可能是一个小数，为了在FPGA 里面能够进行计算，首先需要对这3个参数进行定点化处理。整个定点化的工作被嵌入到驱动程序中，用户只需输入接口数据r1 ，r2 ，s1 和s2 ，驱动程序生成定点化结果k1 ，k2 ，k3 和移位的位数bit1 ，bit2 ，bit3 送入FP-GA.本论文采用定点化方法是，先将小数进行乘2操作（移位操作），如果先到达整数或者大于512提前完成乘2操作，否则对其32次的乘2操作。

　　2.2 图像增强算法的FPGA实现

　　利用现场可编程门阵列（FPGA）的并行、实时处理的特性，实现图像增强的片上集成系统（SoC）。系统将图2 中的r1 ，r2 ，s1 和s2 设计成接口参数，用户通过主控计算机的应用程序可以反复配置参数，直到得到预期的结果为止。AX88796C的结构及接口

　　AX88796C内部组成框图如图1所示，从图1中可以看出，以太网控制芯片AX88796C 除集成了常见的网络相关组件外，还集成了与处理器连接的总线复用器及与E2PROM 连接的E2PROM 等接口，总线复用器通过SA0-4、SD0-15、CSn、WRn、RDn、IRQ等端口连接SPI总线及本地局部总线，E2PROM接口通过EE-DIO、EECS、EECK 等端口与外部E2PROM 相连；与网络相连相关的端口为TPO+、TPO-、TPI+、TPI-等，该端口支持交叉线自动侦测及切换（HP Auto-MDIX）的功能。

AX88796C内部组成框图

　　2 接口电路的设计

　　AX88796C支持可变I/O工作电压的SPI或Non-PCI接口，可以灵活选用不同的微处理器进行以太网接口的电路设计。

　　2.1 采用Non-PCI总线的接口电路

　　采用Non-PCI总线的以太网接口电路如图2所示，微处理器与AX88796C 采用8 位或16 位Local Bus 或Non-PCI总线连接；而网络接口一侧，AX88796C通过分离阻容电路与网络变压器连接，后通过RJ-45接口连接至以太网。

　　采用Non-PCI总线的以太网接口电路随着以太网技术应用的日益普及，工业现场的仪器仪表、数据采集和控制设备以及家庭电器设备也日趋网络化，各种网络相关的系统设备对以太网接口技术的要求也越来越高。在进行以太网接口电路设计时，很多应用场合尤其是手持式网络设备需要考虑低功耗设计，加之近年来Multimedia SoC有向封装小型化发展的趋势，减少芯片引脚数目的佳方法即是采用串行接口，通常是采用SPI接口，这就要求选用合适的以太网控制器芯片。Asix 电子的以太网控制器AX88796C 不但具备低功耗的特性，而且支持SPI总线及Non-PCI总线，可兼容多种微处理器。

　　1 低功耗以太网控制芯片AX88796C

　　AX88796C 是一款针对嵌入式及工业以太网应用的网络控制芯片，功耗低、引脚数少，并支持可变I/O工作电压的SPI或Non-PCI接口。AX88796C 采用符合业界标准的8/16 位类SRAM 或地址/数据总线复用接口，可与各类常用或高阶的微控制器直接相连，而无须添加任何外部逻辑线路。此外，AX88796C 还针对具备SPI主机侧接口的微处理器，提供一组可选的SPI 从机接口来简化硬件连接。AX88796C 内置符合IEEE 802.3/IEEE 802.3u规范的10/100M 以太网物理层（PHY）及媒体访问控制器（MAC），集成14 KB SRAM 网络封包缓冲，以率的方式进行封包的储存、检索与修改。

　　AX88796C还具备先进的电源管理、封包传输模式、IPv4/IPv6 封包校验和承载引擎、IEEE 802.3x 背压流量控制及线缆交叉自适应（HP Auto-MDIX）等特性。AX88796C支持两种工作温度范围，包括商业规格0~70 ℃以及工业规格-40~85 ℃，仅64引脚的小封装尺寸可大幅减少所需PCB 空间。在应用方面，AX88796C的驱动程序非常易于编制，工程师可容易且快速地将其移植到各类嵌入式系统中。

　　1.1 AX88796C的特性

　　1.1.1 具备Non-PCI接口

　　AX88796C 支持8/16 b 类SRAM 主机侧接口，容易与常见的嵌入式MCU 如MCS-51 系列、Renesas 系列等常用微处理器直接连接。

　　在类SRAM 主机侧接口上支持Slave-DMA机制以减少CPU 的负荷并支持突发数据读写模式，以满足的应用需求。

　　I/O 接口支持可变工作电压（1.8/2.5/3.3 V）和可编程电流驱动能力（4/8 mA）。

　　AX88796C配备了可编程定时器的中断引脚。串口通信协议

　　串行通信是一种可以将接收到的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接收的串行数据流转换为并行的数据字符发送出去的通信协议。

　　其数据帧主要包括1位起始位，8位数据位，1位奇偶校验位，1/2位停止位。

　　3.2 FPGA内部编程

　　FPGA模块的主要功能是实现串口收发和译码，相应地在用Verilog HDL实现时也分为串口收发和译码2个电路模块，经综合后其RTL级视图如图3所示。开发工具采用Altera公司推出的集成EDA 开发工具Quartus Ⅱ，可以完成Altera公司所有的FPGA /CPLD产品开发的设计输入、综合、实现等环节。

　　整体RTL级视图

　　3.2.1 串口收发模块设计

　　串口收发模块就是图3中的uart_top模块，主要负责串行数据的接收与发送，并将接收到的数据送入下一级。

　　该模块的功能已通过串口调试工具调试成功。该模块由4个子模块构成，分别为控制接收波特率的speed_rx模块、控制发送波特率的speed_tx 模块、数据接收模块my_uart_rx、数据发送模块my_uart_tx.

　　接收、发送波特率的控制可以引用同一模块的发送来实现。其模块化框图如图4所示，当检测到输入信号 bps_start出现一个上升沿后，则该模块通过计数来实现分频，例如时钟频率为25 MHz，波特率为9 600，则计数周期的25 000 000/9 600≈2 604，该模块部分代码如下：

　　波特率产生模块

　　数据接收模块的模块化框图如图5所示，它是通过移位运算来接收串行数据，如检测到rs232_rx 由高电平变为低电平则开始移位接收数据，每次接收3 B 的数据，将第二、第三个字节输入下一级，若检测到第一个字节为10101010（即16进制的AA），标志信号flag就将维持一个周期的高电平输出，否则flag一直维持高电平，那么后级将无法锁存第二、第三字节。部分代码如下：

　　数据接收模块

　　数据发送模块是用来返回接收数据让上位机进行纠错的，其模块化框图如图6所示。如检测到flag变为高电平时，锁存输入的两个字节返回给上位机，部分代码如下：

　　数据发送模块传统的浅海地形测量以船只为平台，采用声纳技术进行，这种测量方法对于一些船只难以驶入的区域便形成了测量盲区，而机载平台与光声浅海测量技术的结合克服了这一缺点，大大提高了测量区域的范围。基于激光多普勒测振技术的声光耦合系统是光声浅海地形遥感系统的重要组成部分，包括激光多普勒测振系统、水面反射光自适应跟踪系统以及可调水平平台三个部分。激光多普勒测振系统能够应用多普勒效应，利用激光的高相干性测量光声浅海地形遥感系统中水表面的振动速度，进而获得水中的声信息。该声信息的采集和进一步处理正是通过基于FPGA 的信号采集与处理系统实现的。

　　针对遥感系统的工作环境特点、待处理信号的频谱特征以及系统信噪比等要求，综合比较多种信号采集系统方案的优缺点，本文提出了一种基于FPGA的激光多普勒测振计信号采集与处理系统的设计方案，该方案可以实现光声浅海地形遥感探测中的水声信号的实时采集与处理。

Ward 750 KVA 13800 x 120/208 Padmount Transformer

Interstate 750 KVA 13800 x 480/277 Padmount Transformer

General Electric 250 Watt HPS Cobrahead M250R2

(10) P & S 690-IG Ivory Combination Device 2-SP switche

Distran Scale Rangematic Distance Finder

TIF 8800A Combustible Gas Detector

Makita 6095-D 9.6 Volt Battery Drill

Greenlee Model 93-1065 Light Meter

SET of 3 Greenlee / Kellems Pulling Baskets

Greenlee/Kellems Large Pulling Basket 4.00 - 4.40 Inch

Extension Cord 12/3 Copper Triple Plug NEW

Rotary Phase Converter System 460 Volt

170 KW 3 Phase 277/480 Volt Natural Gas Genset

Hubbell 4100R7W, 100 Amp Pin & Sleeve Recepticle

Hubbell 560R9W, 60 Amp Pin & Sleeve Recepticle

Generac 100kw 1PH 400AMP Stand By Generator

Cooper Padmount Transformer, 225 KVA,

GE 2000 Amp Main Circuit Breaker Switchboard

Hubbell 4100R9W, 100 Amp Pin & Sleeve Recepticle

300 KW 3PH 277/480 Cat Generator,C9 Diesel CATERPILLAR

Hubbell 460R9W, 60 Amp Pin & Sleeve Recepticle

GE Fanuc Programmable Logic Controller

Square D PXF361600G Circuit Breaker QED Switchboard

Cutler Hammer 3000 Amp Main Circuit Breaker Panel 3R

General Electric Spectra Series 800 Amp Switchboard

Allen Bradley SLC500 PLC *USED*

Hubbell 460R7W,60 Amp Pin & Sleeve Recepticle

KEB F4 Frequency Invertor

Geist Surge Protector Monitor Plug Strip

Geist Power Monitor Cord Strip #SPCN104-1025TL

GS Hevi Duty 7.5 KVA, 575X575/332, 3 Ph Trans

REX 25 KVA, 1 Ph, 600X120/240 Volt Trans

Marelco 55 KVA Transformer, 3 Phase, 208x240 X 400 Volt

Federal Pacific 10 KVA 240X480X120/240, NEMA 3R, 1 Ph