小卫星/小运载可重构多核计算机设计

通过共用小卫星与小运载的电子系统,能够降低卫星发射成本、实现卫星与运载的快速集成及测试、减少卫星的发射与入轨时间,从而达到快速响应自然灾害等突发事件的目的。传统航天器电子系统难以兼顾运载段任务的高实时性和在轨段任务的高可靠性要求,因此本文将多核处理器技术、可重构技术和航天器电子系统设计相结合,提出了基于可重构技术的小卫星/小运载多核计算机设计方案。该设计方案分为运载和在轨两种工作模式,通过现场可编程门阵列(FPGA)的快速重构来实现计算机两种工作模式的快速切换。其中运载模式将FPGA配置成并行构架的三核处理器,通过3个处理器并行计算来提升计算机的处理能力;在轨模式将FPGA配置成冗余构架的三核处理器,通过3个处理器互为冗余备份来提升计算机的长期可靠性。经过基于Markov过程理论的系统可靠性分析,表明系统在轨段的长期可靠性得到显著提升。同时经过地面半物理仿真系统仿真测试,运载段的控制周期可以达到10ms,满足运载段任务的实时性要求。     

多层CT用数据采集系统的设计与测试

提出了一种多通道、高密度、高精度数据采集系统的设计方案.采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Arrays)内嵌软核的体系结构,实现了多通道数据的缓冲、格式转换、乒乓读写等流水操作,解决了多层CT(Computed Tomography)有限扫描时间内数据量大、时序要求严格和数据传输精确性要求高的问题;同时利用高精度电压源和精密电阻模拟了前端输入,设计了基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)总线的虚拟仪器,精确测试了设计系统的性能且未额外引入噪声.方案已成功应用于多层CT中,同时也为数据采集提供一种借鉴.      

基于DSP和FPGA技术的细胞图像采集系统设计

细胞学研究领域中需要对大量细胞的生长情况进行长期的在线跟踪、记录和分析,针对细胞图像采集和处理中的数据量大、采样频率高、运算复杂等问题,设计了一种新颖的细胞图像采集系统,讨论了DSP(Digital Signal Processor)处理系统和FPGA(Field Programmable Gate Arrays)逻辑控制系统设计中的关键技术问题,以及JPEG图像压缩算法的实现问题.系统主要由视频解码芯片、FPGA以及DSP等组成,具有功能集成、结构简单、编程灵活的特点,能够实现对大量细胞进行长期观测记录的图像采集,以及后期图像数据处理的功能.      

一种基于AD9956芯片的DDS技术实现方法

概述了直接数字频率合成(DDS)技术的一般原理,详细介绍了由美国AD公司生产的高性能DDS芯片AD9956的结构、性能及工作模式。最后介绍了DDS技术的实现方法,给出了采用Xilinx公司的ISE工具编写的直接数字频率合成的VHDL源程序。     

机载PD雷达速度波门拖引干扰建模与评估

通过对速度波门拖引干扰机理及其拖引过程的分析,建立了以跟踪误差、压制系数、拖引时间和干扰成功率等作为拖引干扰评估指标的评估模型,并对它们之间的关系,结合Matlab仿真对速度波门拖引干扰效能评估给予了分析论证。     

全并行结构FFT的FPGA实现

提出了一种基于FPGA实现的全并行结构FFT设计方法,采用X IL INX公司最新器件V irtex II P ro,用硬件描述语言VHDL和图形输入相结合的方法,在ISE 6.1中完成设计的输入、综合、编译及布局布线,并用M od-e lS im和M atlab对设计作了联合仿真。结果表明,通过利用FPGA器件中大量的乘法器、逻辑单元及存储器等硬件资源,采用全并行加流水结构,可在一个时钟节拍内完成32点FFT运算的功能,设计最高运算速度可达11ns,可实现对高速A/D采样数据的实时处理。     

基于方块超前进位的快速进位跳跃加法器

提出了一种基于方块超前进位的快速进位跳跃加法器。该加法器的跳跃方块采用不等尺寸的二级方块超前进位逻辑,其可变的方块尺寸缩小了关键路径的延时,而方块内部的快速超前进位逻辑使得延时进一步减小。除第一个方块以外,其他每个方块进位仅有两级门延时。该进位跳跃加法器已用PSp ice仿真工具进行了功能验证和仿真。门级延时和PSp ice仿真分析表明,所提出的进位跳跃加法器的速度优于通用优化方块分配的进位跳跃加法器。     

面向进化容错的FPGA故障模型研究

不同的容错方法需采用不同的故障模型。文章分析了进化容错方法的特点,提出需要研究与之相适应的FPGA故障模型。首先从故障模型定义出发提出故障模型划分的思想,从不同的角度研究FPGA故障模型;然后根据基于SRAM的FPGA的结构特点,从功能角度和配置角度提出两种FPGA故障模型划分,分析了两种故障模型划分方法所适用的容错方法。从配置角度划分FPGA故障模型有利于简化进化容错方法中的故障检测环节。故障检测实验的结果说明这种划分方法是有效的。     

多视场星敏感器工作模式设计

针对多视场星敏感器的特点设计了两种工作模式:高精度工作模式和高更新率工作模式.中央时序控制器根据指令完成工作模式配置,以相应的时序启动图像采集处理模块.结合工作模式的时序特点,在FPGA(Field Programmable Gate Array)内部设计了3个星点质心提取模块,与各自对应的图像采集模块同步运行,实现了两种工作模式下多视场星图快速质心提取.采用Cypress公司的IBIS5-A-1300作为图像传感器,基于FPGA设计了实验平台,对工作模式配置及数据更新率进行测试.实验结果表明:工作模式可灵活配置和切换,在高更新率工作模式下,星敏感器的数据更新率为传统单视场情况的3倍.     

基于小波变换的混和压缩编码

根据数字图像编码的现状,在分析目前图像压缩的常用方法优缺点的基础上,采用小波变换,对不同视觉敏感的频段采用不同分辨率的量化同时,结合非均匀量化和Huffman编码,对图像进行混合编码压缩,获得了好的压缩效果。