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。 智能家居能源管理的 FPGA 定制，智能節(jié)能，降低用電成本。上海智能FPGA定制項(xiàng)目

    基于FPGA的通信信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)定制項(xiàng)目：在通信領(lǐng)域，信號(hào)的調(diào)制解調(diào)是實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)幕A(chǔ)環(huán)節(jié)。我們基于FPGA定制的通信信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，可支持多種通信標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)制方式，如常見的QPSK、16QAM、64QAM等。FPGA憑借其強(qiáng)大的邏輯資源和高速處理能力，在發(fā)送端，根據(jù)選定的調(diào)制方式將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)哪M信號(hào)，并進(jìn)行上變頻處理；在接收端，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行下變頻、解調(diào)以及信號(hào)等操作。通過精心設(shè)計(jì)的硬件架構(gòu)和優(yōu)化的算法，該系統(tǒng)能夠在復(fù)雜的通信環(huán)境下，保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性，降低誤碼率。同時(shí)，具備良好的靈活性，可根據(jù)不同的通信需求，方便地對(duì)調(diào)制解調(diào)參數(shù)進(jìn)行重新配置。無論是應(yīng)用于無線通信基站、衛(wèi)星通信系統(tǒng)，還是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信模塊，提供通信系統(tǒng)的保護(hù)。 核心板FPGA定制項(xiàng)目教學(xué)智能零售終端的 FPGA 定制，優(yōu)化購(gòu)物體驗(yàn)，提升運(yùn)營(yíng)效率。

    智能小車在科研、教育、物流等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。我們開展的這個(gè)FPGA定制項(xiàng)目聚焦于智能小車的設(shè)計(jì)與開發(fā)。以一款多功能智能小車為例，我們采用FPGA利用VerilogHDL實(shí)現(xiàn)了硬件邏輯設(shè)計(jì)。該智能小車集成了藍(lán)牙遙控、語音指令識(shí)別、紅外尋跡與超聲波避障等多模態(tài)交互功能。在藍(lán)牙遙控方面，通過在FPGA中配置相應(yīng)的通信接口和控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了與手機(jī)等設(shè)備的穩(wěn)定連接，用戶可方便地通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制小車的行駛方向和速度。在語音指令識(shí)別功能中，我們利用FPGA的并行處理能力，快速對(duì)語音模塊傳來的指令進(jìn)行分析和處理，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到了95%以上。同時(shí)，紅外尋跡和超聲波避障功能也通過FPGA的精確控制得以實(shí)現(xiàn)，使小車能夠在復(fù)雜環(huán)境中自主行駛，有效提升了智能小車的智能化水平和實(shí)用性。

    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 定制助力 5G 基站優(yōu)化信號(hào)處理，高速穩(wěn)定通信。

    F4PGAExamples開源項(xiàng)目為FPGA定制開發(fā)提供了豐富的資源和實(shí)踐基礎(chǔ)。在我們的定制項(xiàng)目中，充分利用了該項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)。我們基于F4PGA工具鏈，針對(duì)Xilinx7系列FPGA進(jìn)行定制設(shè)計(jì)。項(xiàng)目初期，參考其詳細(xì)的用戶指南，快速搭建起開發(fā)環(huán)境，縮短了開發(fā)準(zhǔn)備時(shí)間。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，借鑒項(xiàng)目中的Verilog代碼示例，尤其是在構(gòu)建自定義的HDL設(shè)計(jì)時(shí)，參考其pin約束文件和時(shí)序約束文件的編寫方式，使我們能夠精細(xì)地對(duì)FPGA的引腳功能和時(shí)序進(jìn)行控制。例如，在設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集模塊時(shí)，通過參考示例中的并行數(shù)據(jù)處理邏輯，優(yōu)化了數(shù)據(jù)采集的速度和準(zhǔn)確性。經(jīng)過測(cè)試，該模塊的數(shù)據(jù)采集速率達(dá)到了100Mbps，且數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤率低于。同時(shí)，利用項(xiàng)目中的Makefile來運(yùn)行F4PGA工具鏈，使得編譯過程更加高效和可控。并且，借助tuttest進(jìn)行持續(xù)集成中的代碼片段提取和測(cè)試，保證了開發(fā)過程中代碼的質(zhì)量和穩(wěn)定性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)了潛在的代碼漏洞，確保整個(gè)定制項(xiàng)目能夠順利推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了滿足特定需求的FPGA定制產(chǎn)品。 在影像設(shè)備中，F(xiàn)PGA 定制能加速圖像算法處理，提升診斷效率。上海智能FPGA定制項(xiàng)目

基于 FPGA 的智能安防報(bào)警系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)異常，迅速觸發(fā)警報(bào)通知。上海智能FPGA定制項(xiàng)目

    智能安防領(lǐng)域發(fā)展迅速，用戶對(duì)功能的需求不斷增加，這就要求FPGA定制項(xiàng)目具備良好的功能拓展與升級(jí)能力。以一套智能安防監(jiān)控系統(tǒng)的FPGA定制項(xiàng)目為例，原系統(tǒng)可能實(shí)現(xiàn)了基本的視頻監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能。隨著市場(chǎng)需求變化，可通過FPGA的可重構(gòu)特性，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能拓展。比如增加人臉識(shí)別功能，利用FPGA強(qiáng)大的并行處理能力，對(duì)視頻圖像中的人臉進(jìn)行檢測(cè)、特征提取和比對(duì)。在實(shí)現(xiàn)新功能時(shí)，無需對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模更換，只需在原有FPGA設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，添加相應(yīng)的邏輯模塊和算法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，為方便后續(xù)升級(jí)，在硬件設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留足夠的邏輯資源和接口。當(dāng)出現(xiàn)新的安防需求，如車輛識(shí)別、行為分析等，可利用預(yù)留資源進(jìn)行功能升級(jí)。軟件方面，設(shè)計(jì)靈活的軟件架構(gòu)，使其能夠方便地與新添加的硬件功能模塊進(jìn)行交互。通過這種方式，智能安防中的FPGA定制項(xiàng)目能夠持續(xù)滿足用戶不斷變化的需求，延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。 上海智能FPGA定制項(xiàng)目