基于FPGA的SDRAM控制器的设计与实现

由于同步动态随机存储器SDRAM内部结构原因导致其控制逻辑比较复杂。现场可编程逻辑门阵列FP GA作为一种半定制电路具有速度快、内部资源丰富、可重构等优点。本文设计了一种基于FPGA的SDRAM控制器,在介绍控制器的逻辑结构的基础上,对FPGA与SDRAM间数据通信进行了时序分析,实现SDRAM带有自动预充电突发读写和非自动预充电整页读写。     

结合TEC的泵驱两相温控系统的空间应用

为满足天舟一号货运飞船(T Z1)蒸发冷凝科学实验的控温需求，采用半导体制冷片(TEC)和泵驱两相回路结合的控温系统实现了冷凝台-5~40 ℃(±0.2 ℃)的控温要求。对TEC和平行流换热器进行了研究，结果表明该系统能够满足环境温度等于30 ℃工况下的制冷和散热要求。测试结果表明，平行流换热器在地面和在轨的换热相当，说明重力的影响几乎可以忽略。     

微型固体推力器阵列寻址点火控制系统研究

为了实现对大规模微型固体推力器阵列的快速逻辑寻址,并进行可靠点火,以FPGA为主控制器,利用USB接口进行高速通信,进行了微型固体推力器阵列寻址控制系统及点火电路的研究,完成了系统的硬件及软件设计,分析了推力响应时间。研究结果表明,该系统能实现对大规模微型固体推力器阵列进行快速有效的点火控制,设计的点火电路与推力器阵列行列寻址的控制方式相适应。     

基于VHDL的串行通信接口UART设计

专用的UART芯片成本高、电路复杂、移植性较差,UART(通用异步收发器)因可靠性高、传输距离远、线路简单而广泛应用于串行数据通信电路,文章设计了一种基于VHDL(标准硬件描述语言)在FPGA(现场可编程门阵列)上实现UART的方法,将UART的核心功能嵌入到FPGA内部,不但实现了电路的异步通讯的主要功能,而且使电路具有移植性和简洁性。     

基于主动排气气囊的着陆缓冲控制系统FPGA设计

主动排气气囊能够保证航天器着陆的稳定性,为了能够精准的控制多气囊差异式排气,文章介绍了一种能够实现该控制功能的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)软件系统,其运行于XQR2V1000-4BG575R FPGA上,能够实现对AD采样芯片TLC2543进行驱动和控制、多通道过载数据采集,基于串行滤波器的数据处理、分布式过载判断控制气囊排气等功能。该系统基于FPGA高速多任务并行处理与调度、实时处理多通道数据采集运算,解决了快速响应着陆缓冲控制问题,使着陆缓冲系统能够精确按照舱体实时过载进行差异式主动排气控制,以保证系统工作可靠性和航天器着陆稳定性。该设计通过了系统和专项试验验证,表明了基于主动排气气囊的着陆缓冲控制系统FPGA设计能够保证航天器以规定速度和过载安全着陆地面。     

一种基于sCMOS的商业天基望远镜成像电路

基于工业级sCMOS传感器Gsense400BSI研制了一种高集成度、低成本、低功耗和高可靠性的成像电路,电路采用FPGA作为主控芯片,采用双DDR3实现数据缓存,电路包络尺寸为70mm×70mm×20mm。与此同时,为降低成本,提高电路的能效比和稳定性,选用有飞行经历的工业级器件,对供电纹波要求的低功耗供电网络和大功率器件散热布局等方面进行多项优化。通过测试得到该成像电路功耗小于2W。在没有主动制冷模块的情况下,该电路在轨工作良好。在轨成像期间sCMOS传感器温升不超过0.1℃,在某些应用领域摆脱了对制冷措施的依赖。由于sCMOS传感器具有高集成度、低噪声和高量子效率的特征,可用于实现对微弱星光的识别,应用自动曝光算法可快速得到合适的曝光时间范围,因此该电路在商业天基天文观测领域具有广阔的应用前景。     

一种高速Reed—Solomon译码器的实现结构与Simulink建模仿真

将修正的Euclid算法作为RS译码的核心算法，讨论了一种RS译码算法的原理与实现结构；以最终采用FPGA实现该RS译码算法为目的，使用Simulink工具建立了RS编译码器的精细模型。     

基于新Euclid实现结构的高速RS译码方案及FPGA实现

Reed-Solomon码具有很强的突发与随机错误纠正能力,已经被广泛应用于卫星通信、军用通信、计算机系统等领域.本文以修正的Euclid(ME)算法为核心算法,设计了一种具有流水线结构的高速时域RS译码方案.对于ME算法提出了一种新的实现结构,取消了一般ME电路实现结构中用来终止迭代的控制电路.用新ME实现电路构成的RS译码器结构简单、规则,易于FPGA实现.以具有8个符号纠错能力的RS(255,239)译码器为例,完成了RS译码器的FPGA设计.工作时钟频率为45MHz时,译码器的吞吐率达到360Mbit/s,译码延迟仅为402个时钟周期.     

FPGA构造支持SDLC同步协议的接口电路

支持SDLG同步协议的信息传输总线，在弹上得到广泛的应用，介绍以FPGA为核心的支持SDLG同步协议接口电路的设计，也给出了实现该设计的原理性框图，介绍了该接口电路的工作过程。该接口电路用VHDL语言设计，能够很好地移植到弹上各种需要支持SDLG同步协议的设备中。     

某微小型卫星姿轨控计算机系统的设计

为实现卫星姿轨控计算机小型化，采用TI公司的数字处理器(DSP)TMS320F206芯片作为CPU，其他逻辑采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现，并以此为基础，将姿轨控系统其他有关仪器设备集成到计算机中，形成一台复合控制设备。研究表明，DsP可用于实现姿轨控计算机的小型化，以及今后复合控制系统的设计。     

基于FPGA实现遥测数据解扰分接的设计

为满足高码速率数据流的分接要求，提出了一种由现场可编程逻辑阵列（FPGA）实现遥测数据解扰分接的设计方案。该方案用-XILINX SpartanⅡ XC2S50芯片实现搜索帧同步、数据解扰和数据分接单元，用超高速集成电路硬件描述语言（VHDL）进行编程，可处理码速率768kb／s的数据流。因用单片FPGA实现。减小了电路体积。     

基于MicroBlaze软核的反作用飞轮控制器设计

为提高卫星用反作用飞轮控制器的可靠性及实现其小型化,对基于MicroBlaze软核为控制核心的反作用飞轮控制器设计进行了研究。根据MicroBlaze软核开发环境,给出了反作用飞轮控制器结构和包括软硬件的现场可编程逻辑阵列(FPGA)内核配置与设计,介绍了片内电流环实现、直流无刷电极控制模块和模/数(A/D)转换等关键技术。试验结果表明:该反作用飞轮控制器体积明显减小,可靠性高,实用价值较大。     

闭环集成光陀螺中FIR滤波器的设计和应用

为提高闭环集成光陀螺中电路的性能，提出了采用现场可编程门阵列器件(FPGA)实现有限冲激响应(FIR)数字滤波器的方案，并给出了一个8阶低通FIR数字滤波器的FPGA流程、算法的设计及其实现。仿真和测试结果表明，所设计的滤波器电路工作正确可靠，满足设计要求。     

基于FPGA中CLB结构模型的内部进化及其容错

内部进化是研究在线可进化硬件的方法,可用于实现容错、自适应的航天器硬件系统.现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是目前实现数字电路进化的主要可编程逻辑器件.本文分析了FPGA的结构特点,对其基本组成单元可配置逻辑块(CLB,Configurable Logic Block)的结构进行了简化,提出一种可编程逻辑器件模型,设计了一种基于该模型的内部进化方法,并实现了一个内部进化系统.采用故障注入的方法对内部进化的容错特性进行了研究,讨论了可进化硬件实现容错的条件.     

探测器图像直方图均衡化算法的FPGA优化设计

针对探测器的数据采集方式,通过利用现场可编程门阵列(FPGA)的并行处理能力,依据"面积换取速度"的原则,对直方图均衡化算法进行FPGA优化设计。通过Model Sim和MATLAB仿真实验,验证了优化设计算法的正确性,并将处理速度提升了一倍,同时简化了逻辑结构和外部资源的使用。     

外热流扰动下航天器精密控温系统的设计及参数优化

对于航天器精密控温系统,外热流的周期性波动是影响被控对象温度稳定性的主要扰动来源。文章以一个典型的航天器精密控温系统为研究对象,建立了融合空间外热流扰动、系统热设计状态和控温算法的系统统一数学模型。经简化实现模型的线性化后,采用频率响应法对系统进行分析,获得了系统稳态输出的理论解。文章从航天器热控设计实际出发,分析了各热物理参数和控制参数对系统输出温度稳定性的影响,提出了以降低外热流扰动引起的温度波动为目标的热设计和控温参数优化原则和方向。文章还以海洋盐度探测卫星综合孔径辐射计天线接收机的高稳定度控温设计为实例,展示了按照上述优化原则和思路调整热控措施和控温参数,经仿真计算对比不同参数的输出效果,最终获得理想控温效果的过程。该实例验证了文章理论解和优化设计指导思路的正确有效性。     

微型无人直升机飞控系统的设计及其半实物仿真

介绍一种以DSP和CPLD作为硬件核心的微型无人直升机飞行控制系统,包括系统传感器数据采集电路、串口扩展电路、舵机控制电路、电源电路等硬件功能模块的设计和实现。在此基础上辅以传感器信息融合、姿态解算、飞行控制算法等系统软件。最后构建一个半实物仿真系统,仿真结果表明该飞控系统的可行性。     

航天分散热源控温用环路热管设计及飞行应用

为满足国家高分专项遥感卫星焦面电路的力热稳定性要求,提出并设计了一种用于分散式热源精密控温的改进型环路热管(LHP),既实现了狭小空间内对多片焦面CCD器件的统一恒温控制,又兼顾了焦面结构与卫星舱板间的力学解耦功能.地面测试结果表明:该LHP的热负载携带能力及对分散式热源的精确控温效果良好.2015年9月份,将该控温用...     

基于DSP的数据采集系统设计与实现

为了实现模拟量与数字量信号的高速精确采集,本文介绍了以DSP2812芯片为核心,与AD转换芯片ADS8364构成的高速、并行数据采集系统以及DSP2812内置串行通信接口(SCI)与MAX3491芯片组成的串行数据采集系统.主要包括硬件接口电路的设计、软件编程的部分实现代码.实践证明,这种设计方案采集速度快、精度高,且...     

基于离散方波变换的脉冲星微弱信号周期性检测

为满足X射线脉冲星深空导航系统对脉冲星微弱信号周期性检测的要求,提出了一种基于离散方波变换(DSWT)的周期信号检测算法,并给出了其硬件实现方法.首先,通过对比DSWI和FFI变换核的相似性,证明了DSWT算法进行周期性检测的可行性,同时,研究了DSWT对白噪声的抑制作用;其次,DSWT的变换核仅取+1或-1,更适合硬件电路实现,给出了该算法的FPGA实现方法;最后,采用以Xilinx Spartan-3系列FPGA芯片XC3S2000为核心的开发板组成实验仿真系统,分别对实测和仿真脉冲星数据进行实验.结果表明:1.该算法可检测信噪比低于FFT算法;2.在信号输入完毕后3个时钟周期内即可得出计算结果,耗时比FFT算法少三个数量级;3.实现该算法所需的硬件资源少于FFT算法.