FPGA设计中的亚稳态问题及其预防方法研究

由于在复杂FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）设计中存在跨时钟域,通常会产生亚稳态现象.为有效地预防和解决该问题,分析FPGA设计中亚稳态的产生机理及其对数字信号处理系统的影响.根据不同的信号同步类型,针对单比特电平信号、脉冲信号和边沿信号,分别给出基于触发器级联的跨时钟域信号同步方法;针对并行信号,提出基于异步FIFO （First In First Out,先进先出队列）和握手协议的跨时钟域同步方法;并通过仿真手段分析信号同步方法的有效性及其适用范围.结果表明：这些方法能够正确有效地完成跨时钟域信号同步,预防可能出现的亚稳态问题,从而提高复杂FPGA设计的可靠性和稳定性.     

基于FPGA的平台地面电路系统设计

本文围绕如何利用FPGA 技术实现平台地面电路系统功能这一主题进行了详细的系统设计、程序实现、程序仿真及结果分析。首先,依据平台系统的要求提出了基于FPGA的平台地面电路系统的总体设计方案。之后,按照接口电路的工作流程要求和状态控制要求,进行功能化模块设计和程序仿真。重点是按照地面控制回路电路的工作原理进行电路的连续系统设计、仿真、离散系统设计、仿真、分析、程序仿真及结果分析。最终,完成了FPGA的平台地面电路系统的设计。仿真的分析结果表明本设计控制流程正确,控制系统稳定可行,回路各项参数满足平台系统要求。     

基于FPGA的高清CCD视频信号预处理电路的设计

在高清CCD图像传感器KAI-2093和视频信号处理芯片AD9847工作原理的基础上,设计了高清CCD成像系统视频信号处理电路。选用FPGA器件作为硬件设计载体,使用VHDL语言对AD9847的初始化配置和驱动时序发生器进行了硬件描述。采用ISE10．1软件对所做的设计进行了功能仿真。仿真结果表明,所研制的高清CCD视频信号处理电路不仅可以满足高清CCD成像系统视频处理的要求,而且性能可靠,使用灵活。     

多卜勒雷达频率调制转换基准插件的FPGA实现

多卜勒导航雷达广泛应用于各种飞机的导航系统,调制转换基准插件是多卜勒雷达的核心部件之一.本文介绍的一种设计采用数字控制振荡器技术,利用FPGA实现调制转换基准插件功能,从而代替原模拟部件,解决了设备的维护问题.     

基于FPGA的数字电路故障诊断系统设计实现

针对航空电子设备数字电路备件板在维护检测中存在效率低、风险高等问题,在分析故障诊断原理的基础上,提出了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)技术的数字电路故障检测和诊断系统。该系统能将测试矢量同时加载于标准电路板和被测电路板,实时判断、计算被测电路板和标准电路板对应输出信号的时序关系,在线检测被测电路板是否达到性能指标。结果表明:系统集成于单片FPGA芯片,实现了SOC(片上系统)设计,为航空电子设备的数字电路板提供了高效、可靠、便捷的测试及维修平台。     

某型多卜勒雷达频率调制转换基准插件的FPGA实现

某型多卜勒导航雷达广泛应用于军事和民用领域,调制转换基准插件是其核心部件之一。本文介绍一种采用数字控制振荡器的设计技术,利用FPGA实现调制转换基准插件功能,从而代替了原来的模拟部件,解决了设备的维护问题。     

一种基于FPGA的全帧率图像处理方法

针对图像算法在FPGA内的硬件化实现问题,提出了一种全帧率处理的思路,并提供了两种具体的可供参考的设计方法——基于像素流缓冲的卷积核处理技术和基于相邻图像帧相关性的图像参数提取技术。通过其可以方便地设计并实现大部分空间域图像处理算法及其任意组合的硬件逻辑电路,并达到与图像输入帧率相同的处理速度。以Canny算子的硬件化实现为例验证了设计理念。实验结果表明,全帧率图像方法具有可操作性强、实时性好、符合结构化模块化设计的特点,特别适合于对实时性要求高的嵌入式视觉系统。     

现场可编程门阵列（FPGA）技术在航空电子中的应用初探

本文介绍了ＦＰＧＡ技术在国内外数字电路领域内的应用情况阐述了Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＦＰＧＡ器件的体系结构特点、编程模式、应用范围以及开发设计系统的设计流程。此外，还结合具体实例探讨了使用ＦＰＧＡ器件的工作环境、设计技巧和其它注意事项。     

基于ARM的嵌入式系统中FPGA配置方式研究

介绍了基于SRAM LUT结构的FPGA的几种在线配置方式,同时给出了在嵌入式系统中利用ARM7TDMI微处理器产生FPGA配置时序的方法;给出了最小系统应用电路;结合程序,分析如何产生FPGA的配置时序;本方案的实用性在本文得到充分说明.     

用FPGA实现DDS的设计

主要介绍了直接数字频率合成器DDS(Direct Digital Frequency Synthesizer,简称DDS)的原理和特点,研究了用FPGA实现DDS的设计方法,给出了为提高芯片运算速度、加大输出带宽、减小芯片面积等而采用的流水线架构、查找表压缩等优化方法.并给出了仿真结果.     

基于FPGA的ARINC 629接口系统的设计与实现

旨在B777飞机排除故障时利用计算机的分析处理能力,设计转接口板,可使B777飞机采用的ARINC 629总线上的数据与计算机之间双向传输。设计采用现场可编程逻辑门阵列FPGA,根据ARINC 629总线数据传输规范,用VHDL语言设计编码器、解码器、串并行转换器等逻辑单元程序,编码器和解码器可实现并行数据与曼彻斯特编码双相数据的转换。在MAX PLUSⅡ中对程序编译、仿真通过后,下载到EP1K100QC208-3芯片中,配合外围控制存储电路,实现了从ARINC 629总线到计算机之间的双向数据传输。     

基于FPGA的二元脉冲调宽力反馈电路

本文提出一种用于某单自由度液浮积分陀螺的二元脉冲调宽力反馈电路方案,并给出方案设计的具体实现过程、仿真分析以及实测结果.通过对比在同样试验条件下的测试数据,本文设计的基于FPGA二元脉冲调宽力反馈电路的测试精度略高于常用的数字电压表检测方法,因此可独立完成高精度测试而不需依赖其他辅助测试仪器.而且该电路采用数字化FPGA方案,针对不同测试要求,可以较灵活提高脉冲分辨率和采样频率,测试状态更接近陀螺的使用条件.     

方位降采样滤波器设计和FPGA实现

在SAR(合成孔径雷达)雷达实时信号处理中,为了降低运算量且不影响成象质量,通常需要对输入的距离-方向二维数据在方位上做降采样和滤波处理。为了满足实时处理的需要,本文提出了一种将降采样和方位滤波相结合的设计,以及利用窗函数设计滤波器系数的方法,运用硬件描述语言Verilog HDL构造了一种用现场可编程门阵列FPGA实现降采样滤波器的电路结构,并分析了其性能。该降采样滤波器的降采样率和滤波器阶数可变,可适应多种场合的需要。     

基于FPGA的FFT处理器设计

分析讨论了快速傅里叶变换(FFT)的算法结构,基于FFT运算特点,给出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)实现FFT运算的新方案。该方案采用基2算法及单元结构的设计思路,计算单元采用流水与并行结合的结构,加快了运算速度,内部接收单元采用乒乓RAM结构,扩大了数据吞吐量。MAX plusⅡ环境下的时序分析结果与基于Matlab的理论计算相一致,说明了方案设计的正确性。FPGA与FFT的结合将大幅度提高FFT的处理速度,扩大了FFT的应用领域。     

高速RS译码器的FPGA实现

详细描述了RS译码器的结构及设计;并采用FPGA技术实现了高速RS译码器。测试表明,其最高传输速率可达100MB／s。该译码器可满足高码率传输需求的场合。     

基于FPGA的FIR滤波器设计与实现

本文根据激光陀螺仪信号的解调原理,提出了一种利用数字信号处理技术并采用FPGA实现的解调方法。分析了FIR滤波器的工作原理,根据激光陀螺仪对滤波器的要求,给出了由FPGA设计实现FIR滤波器的基本原理,并利用IP核实现了FIR滤波器,满足了激光陀螺仪的需求。通过在国产激光陀螺仪上的应用,验证了方案的正确性。通过对激光陀螺仪脉冲计数的高速采样并利用数字滤波器处理,可以有效的消除抖动引起的信号噪声,得到所需要的惯性信息。采用FPGA设计实现,可以提高运算速度,并且可以缩短数据采样的延时。     

一种TPC编译码器的FPGA设计实现

简要介绍了Turbo乘积码的编译码原理,提出了一种基于AHA4540和FPGA的TPC编译码器设计方案.重点给出了TPC编码器的FPGA编程设计的思想以及AHA4540内部寄存器的配置设计,并对所设计配置后的编译码器进行了仿真验证.结果表明,该设计系统具有良好的性能.     

FPGA在高性能数据采集系统中的应用

设计了以FPGA(现场可编程门阵列)为核心逻辑控制模块的高性能数据采集系统，该系统除了可完成24路最大采样频率为100kHz(精度16位)的模拟信号采集和8路宽范围频率信号采集，还具有较强的数字信号处理能力和一定的容错、自检功能。FPGA模块采用VHDL语言设计，在MAX PLUSII集成环境中进行软件设计和系统仿真，本文给出了FPGA主要功能模块的仿真图形。     

基于FPGA的PC104总线接口电路设计

在机载产品小型化研发中,简化硬件电路设计从而缩小PCB板尺寸是一个设计重点。本文针对采用PC104构建计算机系统的机载产品,提出了采用FPGA代替专用芯片进行总线接口电路设计的方法;重点介绍了通过软件设计由FPGA来实现PC104总线数据传输控制;通过试验验证了这一方法的可行性。