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。     

航天应用FPGA配置可靠性研究

航天应用系统必须保证每一单元的安全性及可靠性. 现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA), 以其I/O管脚丰富、设计灵活等优势, 逐渐被广泛应用于航天领域. 其设计与工艺不断完善, 以适应太空中电子辐射等复杂的工作环境. 由于基于SRAM的FPGA芯片断电后程序丢失, 因此每次上电后都需要先从PROM等外部存储器中加载程序才能正常工作. 然而, 并不是每一个芯片的每一次加载配置都能成功完成, FPGA的上电配置结果将直接关系到卫星任务的成败. 研究发现, 诸如环境温度、信号完整性、供电电压、配置时钟速率等因素会影响FPGA的配置过程, 致使出现偶尔的配置失败, 这在航天应用中是绝对不允许的. 针对实际应用的Xilinx公司FPGA芯片, 为提高上电配置可靠性, 提出了一系列设计保障措施, 在FPGA航天应用领域具有一定的参考价值.      

面向空间应用高可靠图像数传设备的设计与实现

针对空间高速图像数传任务需求, 设计并实现了一种采用SpaceWire总线传输协议的高速图像数传设备. 该设备的硬件以FPGA为控制核心, 完成对SpaceWire协议芯片的初始化配置、收发数据包处理、中断和异常状态处理等操作. 重点阐述了FPGA的可靠性设计, 包括状态机设计、异步时钟域设计和数据包传输与链路错误的恢复设计. 测试表明该设备能够稳定可靠地实现140 Mbit/s的图像数据传输, 对于链路的突发错误在一定时间内具有错误数据恢复能力, 能够有效保证传输数据的正确性和稳定性.      

FPGA可配置资源测试方法研究

FPGA是广泛应用于集成电路设计等多种领域的关键器件之一,随着FPGA的迅速发展,对FPGA的测试得到了广泛重视和研究,其测试技术也越来越复杂。本文以XILINX公司的Virtex XCV300E器件为基础,研究了基于93000集成电路测试系统的FPGA器件测试技术,为FPGA的应用级测试提供了一种有效的方法。     

GNSS-R延迟映射接收机相关器设计

介绍基于Altera公司EP2S60 FPGA芯片的GNSS-R接收机相关器的设计与实现。根据反射信号的接收处理特点,相关器中反射通道在镜面反射点配置信息基础上滑动一定范围的码片数以及多普勒频移,以得到反射信号时延/多普勒二维相关功率。此外还重点介绍NCO模块、EMIF接口模块。试验结果表明本地码、载波生成准确,在DSP配置下相关器可正确得到反射信号相关功率。     

一种基于FPGA的ISA航空总线设计方法

Nios Ⅱ处理器是Altera公司推出的基于SOPC系统的嵌入式软核处理器。在Quartus Ⅱ软件的SOPC Builder工具中,用户可以利用Nios Ⅱ处理器、标准配套外围设备以及用户自定义的逻辑接口IP核来创建适用的Nios Ⅱ嵌入式系统,再将设计下载到Altera公司的FPGA中进行实现。本文在Quartus Ⅱ软件中使用Verilog硬件描述语言创建了基于Avalon总线的ISA总线接口逻辑,并在SOPC Builder中实现对此元件的封装,使之成为可供Nios Ⅱ系统使用IP核。     

基于低比特量化神经网络的红外目标识别方法及其FPGA实现

红外目标识别系统成为航空航天、无人驾驶等军事和民用领域中一项至关重要的技术。红外目标识别算法是红外目标检测识别系统中的核心之一。传统红外目标识别技术往往依赖人为的特征选择,无法对复杂困难的红外目标实现高效、准确的识别。本文提出了训练中反量化与通道级量化相结合的量化策略,有效减小量化误差对网络模型性能的影响。实验结果表明:本文提出的低比特量化算法在红外数据集上有着优异的表现。在硬件部署方面,本文提出了更加高效的卷积计算单元,提高了硬件资源的利用率,同时也达到了更高的峰值性能。最终,在PYNQ-Z2嵌入式现场可编程门阵列(FPGA)上进行验证,系统在150 MHz的时钟频率下达到了90.6 GOP/s的峰值吞吐率,其功耗为2.5 W。     

CORDIC算法研究与实现

提出一种基于CORDIC算法的数字鉴相方法。首先介绍CORDIC算法的基本鉴相原理,然后讨论算法的抗噪和抗正交两路失衡性能,对算法精度进行分析,最后给出算法在FPGA中的工程实现,仅使用移位和加法即可完成。为满足实时性要求,采用流水线结构。实验结果表明,相比于传统的查表方法,CORDIC算法实现了计算精度、运算速度和硬件资源利用等方面性能的兼顾。     

一种基于FPGA实现的QPSK载波跟踪算法

针对多普勒频移对QPSK解调存在很大影响的问题,提出一种旋转相位叉积自动鉴频环路与科斯塔斯环路结合恢复载波的算法,在FPGA内实现精确频率跟踪和相位跟踪。经仿真和实际电路下载试验,该算法具有载波频率相位跟踪精度较高、消耗资源较小的优点。     

基于DSP和FPGA的模拟机数字多通道电路测试系统研制

采用DSP和FPGA相结合的方式,研制出一套数字电路测试系统,以FPGA仿真运行环境、DSP作为系统控制,可对模拟机多通道数字信号板进行测试,实现故障通道的检测。该系统电路结构简单,实用,具有可扩展性。