LZMA压缩算法FPGA硬件实现

LZMA(Lempel Ziv Markov-chain Algorithm)无损压缩算法在进行数据压缩时速度慢且占用大量的CPU(Central Processing Unit)资源,不能满足实时系统的要求.在改进算法的基础上,采用FPGA(Field Programmable Gate Array)设计了一个LZMA压缩算法硬件加速电路.该电路由LZ77压缩控制器、区间编码控制器和数据读出控制器组成,采用数据乒乓结构、高性能并行匹配结构和流水线处理结构等多种方法提高了LZMA压缩算法的速度,在支持标准LZMA压缩文件格式的同时,将压缩速度提升到近125 Mb/s,相比基于软件的LZMA算法加速10倍,每个时钟处理的相对数据加速近200倍.最后通过基于Virtex-6 FPGA的ML605开发平台验证了硬件加速电路的正确性和可行性.      

示波器逻辑分析仪

为了对非周期信号进行同时多点采集,并将其波形和状态显示出来,研制了一种使用普通示波器作为显示器的新型逻辑分析仪,因而可以简化仪器结构和降低成本。介绍了该仪器的调制电路、毛刺锁存电路、时钟电路及系统工作原理。调制电路将采集的多路数据调制成每路处于不同电平台阶上的一行串行数据输出,从而实现在示波器上显示多路数掘的目的。对毛刺锁存电路的工作原理也作了较详细的闸述。此外,还介绍了根据时钟电路和示波器扫描原理而导出的系统的数学关系。     

用数字补偿法降低声表面波振荡器的温度灵敏度

本文介绍一种用数字补偿法降低声表面波振荡器温度灵敏度的方法。AT切石英声表面波振荡器的初步研究结果表明,在-13到+97℃温度范围内,频率的变化从191.7×10~(-8)减小到5.2×10~(-6)。主要特点是在同一基片上使用两个延迟电路。第一延迟电路被调节来与声表面波具有低温灵敏度的方位保持一致。借助于反馈回路的振荡,该电路提供更精确的频率和时钟。第二延迟电路被调节来与声表面波具有高温灵敏度的方位保持一致,并通过其振荡频率起测温器件的作用。利用直接安放在基片上的温度表,把热接触和时间常数问题减到最小,从而得到准确的温度传感。温度表的频率(温度的一种直接量度)是递减计数,以便给预先校准好的只读存贮器提供地址。在每一温度上均在ROM的数据线上产生一个保持稳定时钟频率所需要的移相器控制字,然后送到电子可变移相器。     

CABAC算术编码器硬件优化实现

为了解决上下文自适应二进制算术编码器(CABAC,Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coder)硬件实现吞吐率难以提高的问题,提出了基于数据流动态特性的电路优化方法.通过建立算法的数据流模型,提取出限制硬件实现性能的数据流反馈环路.针对上下文环路,采用3条迭代周期不同的子环路更新具有不同依赖周期的上下文变量,提高了时钟频率和吞吐率;对于字节打包环路,通过提取一类可简化电路结构的数据元素,并为之构建快速旁路,增加了环路的处理速度.基于上述方法并辅以基本的电路优化手段,设计实现在现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)平台上频率可达309MHz,并且每个时钟周期处理一个编码符号.     

直接数字式合成器中寄生的抑制

一、前言本文介绍一种能消除直接数字式合成器(DDS)输出中通常存在的离散寄生谱线的极好方法。所研究的 DDS 的型式主要由一个 N 位累加器组成,其容量在时钟频率 Fc 时增加一 K值。虽然在用这种方法来合成周期波方面有许多方案,但是,最简单可行的方案是只利用累加器溢出发生的时间来确定“方”波的两沿。对于幂次为2的输入数 K,输出频率是时钟频率的直接分谐波。但是,所有其它的数,电路的性能如同非均匀输出周期序列的分数分频器一样。这些周期序列和可确定的图形重复,以给出与所需信号周期相等的平均值。遗憾的是,寄生谱线或边带都是由输出的周期性调相所引起的。在过去,这样的谱线都是利用累加     

脉冲功率放大链相位噪声检定系统中的信号处理系统

详细介绍了在脉冲功率放大链相位噪声检定系统中的信号处理系统的设计方案、工作原理及功能。本系统是整个检定系统的重要组成部分，在整个系统中担负着将放大器链的噪声信号进行转换、采集、存储、传输、处理和显示等任务，它由硬件电路和系统软件两大部分组成。硬件电路主要由采集单元、存储单元、控制单元、时钟单元及计算机接口等几个模块组成，其功能是：将模拟信号转换为数字信号，暂存采集到的信号数据，并将数据送人计算机内存中。电路中设有自检功能，从而增加了调试的透明度，也提高了系统工作的可靠性。系统软件由控制软件和分析处理软件组成，前者负责控制硬件进行自检，以及谐调各部件间按一定的时序工作；后者负责将噪声数据进行各种数据处理（时域、频域分析），并根据检定系统的测试指标要求（噪底、起伏特性等）给出正确的测量结果。软件设计采用多层菜单式动态显示技术，图文并茂，显示醒目直观。整个检定系统经多次联试试验后，结果表明，本信号处理系统方案设计合理，工作稳定可靠，功能强，维护方便。将本系统的设计思想应用于雷达发射机稳定性测试系统中也取得了很好的效果。     

利用ACE卫星数据对太阳质子事件预警方法的研究

通过分析GOES和ACE卫星大于10MeV能量段的5min平均质子通量数据,发现两者有很好的相关性,最佳相关系数显示,GOES通量数据较ACE卫星数据有数十分钟至几小时的时间延迟.这为利用ACE数据进行质子事件预警提供了依据.本文提出一种利用ACE卫星大于10MeV能量段的通量数据对质子事件进行预警的方法.该方法在2001年8月7日至2012年2月20日这11年多时间的试验中,表现出较高的报准率(76.3%)和较低的虚报率(14.7%),预警提前时间在数十分钟至几小时不等.该方法的结果与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)空间天气预测中心(SWPC)使用的预警模型对比,具有更高的报准率,较低的虚报率,在预警时间提前量方面两者相当.      

一种低压低功耗的环形压控振荡器设计

设计了一种低压低功耗的环形压控振荡器,它由电压电流转换（V to I）电路及5级延迟单元（delay cell）组成。单位延迟单元采用改进型差分结构,提高了上升及下降速度。同时总的延迟环路采用电容滤波技术,进一步改善了相位噪声性能。分析了环形VCO的相位噪声。电路采用SMIC13V33 1P6MLOGIC工艺,电源电压为1.2 V,仿真结果显示：VCO中心频率为350 MHz,调谐范围为（200-500）MHz,谐振在350 MHz时相位噪声位为-89.5 dBc/Hz@10 kHz,输出波形峰值为0.7 V,功耗为1.2 mW。该VCO可以应用于系统时钟锁相环中。     

一种敏感电路式露点测量方法

针对大气湿度测量问题,提出一种基于敏感电路的露点测量方法.把考比兹电路中的石英晶体作为湿敏元件,用半导体制冷器对其进行制冷直到有结露产生时使得石英晶体处于液相环境中,整个考比兹电路将停止振动,利用考比兹电路这一敏感特性对露点进行识别,可以得到相应的露点温度.通过理论数据与实验数据对比分析,露点温度的最大误差为1.59℃,此方法可以从定性的角度作为一种湿度快速识别方法,并具有测量方法简单、灵敏度高、可靠性好和成本低等优点.     

面向星载应用的图像压缩专用芯片研制

以高数据吞吐量和低系统结构复杂性为优化目标,根据图像传感器输出特点,综合应用双缓存、数据流驱动、并行处理与流水线设计、同步电路设计等多项关键技术,设计了具有数据处理速度和超大规模集成电路VLSI(Very Large Scale Integrated)结构复杂性最佳匹配的空间域重采样压缩算法VLSI结构,该结构的压缩性能仅与图像宽度相关,与图像传感器输出时序无关,既可以采用外部时钟,又可使用与图像传感器相同的时钟源,在这2种情况下,都能够保证在无限长时间内,在连续工作状态下,每个时钟周期实时处理一个图像数据.实践证明,基于该VLSI结构的压缩专用芯片,处理速度快,功耗低,满足星载应用高速实时与低功耗要求.      

激光位移传感器高速数据采集与处理系统设计

介绍了基于FPGA和单片机的激光位移传感器高速数据采集与处理系统的工作原理与软硬件设计,该系统采用FPGA作为核心控制器,主要完成A/D转换时钟控制、CCD像点位置提取、数据缓冲异步FIFO三部分功能。单片机负责键控、显示以及系统协调。这种基于FPGA和单片机的同步采集、实时读取采集数据的方案,可以提高系统采集和传输的速度。该硬件电路结构简单、成本低廉、可靠性高、功耗较低,满足了实际应用中的要求。     

智能逻辑分析仪显示部分的硬件与软件支持

阐述我们研制的智能逻辑分析仪的显示部分的硬件与软件支持。该部分主要采用大规模集成电路M6845P(即CRTC)芯片,使得仪器电路简单,功能丰富,可以控制显示波形及数据,并用二进制、八进制、十六进制显示数据,同时还可用汉字显示工作清单。当在微机部分控制下数据采集结束后,通过编程将显示方式置入M6845P内部的寄存器中,然后CRTC即可脱机运行,以各种方式显示采集的数据及波形。此外,还介绍了该部分的软件的主程序及中断处理子程序。     

基于残差SDE-Net的深度神经网络不确定性估计

神经随机微分方程模型(SDE-Net)可以从动力学系统的角度来量化深度神经网络(DNNs)的认知不确定性。但SDE-Net面临2个问题，一是在处理大规模数据集时，随着网络层次的增加会导致性能退化；二是SDE-Net在处理具有噪声或高丢失率的分布内数据所引起的偶然不确定性问题时性能较差。为此设计了一种残差SDE-Net(ResSDE-Net)，该模型采用了改进的残差网络(ResNets)中的残差块，并应用于SDE-Net以获得一致稳定性和更高的性能；针对具有噪声或高丢失率的分布内数据，引入具有平移等变性的卷积条件神经过程(ConvCNPs)进行数据修复，从而提高ResSDE-Net处理此类数据的性能。实验结果表明：ResSDE-Net在处理分布内和分布外的数据时获得了一致稳定的性能，并在丢失了70%像素的MNIST、CIFAR10及实拍的SVHN数据集上，仍然分别获得89.89%、65.22%和93.02%的平均准确率。     

一种高集成高可靠位移、压差信号变送器设计

介绍了一种新型控制系统变送装置的组成结构和相较于传统变送装置的改进特点。新型变送装置采用双曲线插针、插孔连接的内部无引线结构,采用新设计芯片集成原有位移变送芯片和压差变送芯片功能,运用正弦波函数振荡器和功率放大器驱动传感器以及同步解调测量信号原理,运用最新设计原理优化电源供电电路、滤波电路和温漂补偿电路,通过多种环境试验考核和分析试验测试数据,达到了提高控制系统变送装置测量准确度、集成度和可靠性的效果。     

加拿大国家研究院(NRC)的时间传递工作

加拿大的CHU分别以3.330兆赫(3千瓦)、7.335兆赫(10千瓦)和14.670兆赫(3千瓦)的频率连续进行广播。每分钟用法语和英语报时,而它的第31个至第39个秒脉冲用频移键控(FSK)时间码发播。加拿大广播公司每天在历书时中午12点用它们的法语线路,而在每天历书时下午1点用它们的英语线路向全加拿大广播NRC的时间信号。在直接远距离拔号(DDD)的电话线路上,可以用法语和英语询问通话时钟(Talking Clocks)。在具有三重冗余码(triply redundant Code)发生器和逻辑电路的DDD电话线路上也可以使用FSK码,以保证不出错码。已研制出一种原型遥控钟,它能测量并校正由于遥远位置产生的延迟,甚至通过卫星也能保证毫秒的精度。利用“交响乐”卫星进行的双路卫星时间传递实验,在与法国实验了四年,与德国实验了两年之后,于1983年7月1日结束。在NRC时间实验室附近建设了两座带有3米天线、功率为1瓦的卫星地面站。采用低功率连续波音调,通过加拿大Anik通讯卫星用6/4GHz的商用频段进行的双向传输实验,取得了亚毫微秒的精度。正在计划进行伪随机噪声码(Prn Code)的传输实验。     

利用同步检测的频率比较器

监测频率有许多种不同的方法,但其中绝大多数均有这样的缺点,即在监测时,总会把与所需波形同时存在于电路内的固有噪声测出。本文的电路克服了这个噪声问题。它采用的方法是以参考信号的频率对未知频率的信号采样,然后用一个低通滤波器得出被测波形的平均詹。如果输入频率 f_(in)等于参考频率 f_(ref),则在输出端产生一个不等于零的平均值。而如果是 f_(in)≠f_(ref),则各采样值的平均值等于零。除此之外,该电路对噪声是无响应的。它能在100赫至100千赫范围内很好地工作。     

AR5395活动区演化的周期性

观测资料分析表明,AR5395活动区演化具有周期性的特征,软X射线峰值流量F变化周期为24.3小时,X射线耀斑出现率N_x,具有12.2小时的周期性,活动区黑子群面积S_x的变化呈现24.4小时的周期。这3个周期变化量的相位关系表明:(1)X级耀斑往往发生在黑子面积减小的位相;(2)在1个周期内,黑子群面积达到最大值约需16小时,恢复到大耀斑前水平约需8小时;(3)在X级大耀斑前约12小时,小级别耀斑出现率达到峰值。分析显示,AR5395活动区似乎工作于大耀斑能量储存—释放—储存周期性循环的极限状态之中。      

~(201)Hg~+离子贮存式频率标准

本文讨论利用在潘宁离子收集器中贮存~201Hg~+离子实现微波频率(和时间)标准以及光频标性能的潜力与存在的问题。有许多讨论一般都适用于离子贮存式频标。激光致冷、光抽运、以及微波或光时钟跃迁的光检测,可利用在194.2nm6P~2P_(1/2)←6~2S_(1/2)跃迁的窄带幅射,而有选择地将基态超精细能级与适当的微波幅射加以混频来完成。特别适用于采用潘宁(冷阴极)离子收集器的一阶独立场微波时钟跃迁是在1.534T 磁场的25.9GHz(F,M_F)=(2,1)←→(1,1)超精细跃迁。在563nm(毫微米)的双量子无多普勒5d~96S~(22)D_(5/2)←→5d~(10)6S~2S_(1/2)迁可能是光频标所要选用的。两种频标的绝对准确度具有达到好于1×10~(-15)而频率稳定度低于10~(-16)的潜力。     

振动计量测试基础 （连载之三）

第四章振动测量仪表及其使用§1 测振仪的基本电路振动测量系统,一般说来均由图4-1所示的方框图组成。其中,一次仪表是振动传感器;二次仪表是测振放大器(或称参量变换器);三次仪表是指记录或显示设备。二次和三次仪表都属于测振仪器之列。虽然它们的名称和功能各异,但就其构成来说,不外乎是由一些放大器、衰减器、滤波器、振荡器及微分、积分和检波电路等组成的。因此,欲掌握和使用以至于维修这些仪器设备,须首先了解和熟悉这些基本电路。在此基础上,参     

TKZ系列快速自动称重装置简介

航天部102所研制的该称重系列,它是由位移变换器、速度变换器、阻尼器、力矩器和放大器等部分组成。将其安装在机械式天平或称重设备上,可实现快速自动连续称重,并能提高设备的精度和抗干扰能力。该装置采用数字显示,读数直观方便。若配上打印设备和记录仪器,可打印称重数据和绘制重量(或质量)与时间的关系曲线。