基于NiosⅡ的非制冷红外图像处理系统研究

设计一个非制冷红外图像处理系统，该系统放弃了目前普遍应用的数字信号处理器（DSP）＋现场可编程门阵列（FPGA）的系统构架，采用基于FPGA的NiosⅡ嵌入式处理器的系统构架，实现了系统的小型化。提出一种基于流水线结构的信号处理方法，并利用NiosⅡ嵌入式处理器软硬件开发工具，实现了在该系统上对非制冷红外焦平面阵列非均匀性进行校正和盲元补偿的实时处理，降低了系统的工作频率。实验结果表明：该系统能够对非制冷红外图像进行实时处理，工作性能稳定，处理效果良好。     

基于SOPC技术的发射装置联调检测设备设计

为解决发射装置脱机状态下的综合检测问题,构建了基于片上可编程系统(SOPC)的发射装置联调检测设备。方案采用NiosⅡ软核处理器嵌入技术,并将处理器和外设接口控制逻辑集成在一块FPGA芯片中。FPGA内部程序模块设计使用VHDL语言描述,可重构性强,升级容易,移植性好。设备功能和性能达到设计要求,已在工厂装备修理中得到应用检验。     

基于SOPC的分段轨道炮发射控制系统设计

针对自主研发的分段轨道炮,设计了一种基于EP2C8Q208C型FPGA的数字型发射控制系统,该系统采用SOPC(System on a Programmable Chip)可编程片上系统技术,将Nios II处理器软核嵌入到FPGA中,利用软核中的IO、定时器、串口通讯等功能实现了分段轨道炮的发射控制,通过B探针对分段处电枢位置进行检测。采用串口与上位机通讯,界面设计采用LabView,可以对发射时序进行任意设置。系统操作方便、可扩展性强,已运用到分段轨道炮发射控制中,试验结果满足发射要求,为分段轨道炮的机理研究提供了基础。     

基于CAN总线的高可靠成像控制系统设计

为了实现多套成像设备的智能化控制,设计了基于CAN总线的成像控制系统,并给出了设计中关键技术的解决方法;首先,给出了可靠性高的热备份CAN总线控制系统硬件设计原理;其次,介绍了基于FPGA的CAN总线协议芯片—SJA1000逻辑控制原理与方法;最后结合实际工程项目阐述了控制系统的工作过程;试验结果表明,该设计性能稳定、可靠性高,能够满足多台成像系统的智能化控制;设计理念和方法具有通用性,系统的可扩展性强。     

基于多核的车牌识别的架构实现

多核技术是现在提高芯片性能的主要方法。区别于传统以PC和DSP为核心的车牌识别系统,以FPGA为核心,利用SOPC技术构建了车牌识别多核处理器。给出了一种基于多核的车牌识别架构,在该多核处理器中,以3个Nios II 软核为主要处理器核处理车牌定位、字符特征识别提取及识别等处理,同时构建硬件加速器作为协处理器处理图像增强、边缘检测和膨胀、腐蚀等数学形态学处理。在CQ片上路由器基础上,构建了NOC用以实现片上多核通信。另外,为了保证路由器与多处理器核之间的快速、并行通信,加入了数据驱动模块。整个系统在Altera Cyclone IV FPGA上实现了车牌的识别。这种片上系统设计方法具有硬件设计灵活,可扩展性强等优点,能有效地降低系统软硬件设计的难度,缩短开发周期,并提高设计的可靠性。     

基于FPGA的微型直流电机控制器IP核设计

为了实现阵列天线波束高效控制和系统小型化, 实现多轴微型直流伺服系统达到高速、并行控制, 根据Nios Ⅱ处理器的Avalon总线规范, 利用Verilog硬件描述语言, 设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的微型直流电机控制器IP核。该控制器采用了有限状态机的方法, 分多模块实现硬件控制功能。针对微型直流电机特性, 采用了比例-积分-微分（PID）算法、分段控制及启停监测等控制策略。最后利用软件Quartus Ⅱ及DE0开发板进行了仿真和实验验证, 实验表明, 该控制器具有响应速度快、定位精度高、可靠性高、体积小等特点, 可以可靠地对各路微型直流电机进行独立控制, 且控制性能良好, 能够实现天线单元快速、准确的相位控制。     

基于现场可编程门阵列技术的混沌数字通信系统——设计与实现

提出了基于IEEE-754标准和现场可编程门阵列(FPGA)技术的混沌数字通信系统的通用设计与硬件实现的一种新方法,实现了混沌加密体制与传统密码体制的结合.根据Euler算法,对连续混沌系统作离散化处理,通过FPGA硬件设计混沌离散系统,使其产生作为密钥的混沌数字序列,其中加密算法采用置乱扩展技术,并对算法进行了分析.设计驱动响应式同步保密通信系统,构建包含信号在内的闭环,实现发送端与接收端离散混沌系统的同步.以网格蔡氏混沌系统为例,对该保密通信系统进行了FPGA硬件实验,给出了技术实现过程、算法流程、硬 关键词： 网格多涡卷蔡氏电路 置乱扩展矩阵 现场可编程门阵列技术 混沌数字通信系统     

基于NiosII的光纤捷联惯导系统数据采集模块设计

针对光纤捷联惯导系统中采用传统技术的导航计算机需重复设计且效率低的现状,提出了一种基于Nios II的光纤捷联惯导数据采集及预处理实现方案;运用verilog HDL语言完成了对光纤捷联惯导系统中挠性加速度计和光纤陀螺仪的数据采集功能IP核设计,采用SOPC(可编程片上系统)技术定制了Nios II软核处理器,并实现16阶FIR低通滤波器的设计;通过对捷联惯导系统的静态采集实验,验证了数据采集功能IP核的准确性和FIR低通滤波器滤除部分噪声的有效性。     

大型ICF实验物理诊断系统的集中控制设计

 大型惯性约束聚变(ICF)实验中需要配备精密的物理诊断集中控制系统，以保证实验能够安全、高效地进行。针对国内正在建设的ICF大型激光装置，提出了一个完整的物理诊断集中控制系统构建框架。该ICF的物理诊断集中控制系统分两个层次。上层是管理控制层，由大型计算机组建的工作站和服务器构成，提供集中式操作控制、状态报告、数据采集、管理、处理和集中显示。下层是由大量嵌入式处理器构成的实时控制层，它直接面对装置各部分的控制点，由上层管理系统来协调下层每个处理器工作。采用现场可编程门阵列(FPGA)技术为该系统设计了两个子控制系统：在FPGA上为指令同步系统实现了一个高性能的嵌入式片上系统平台；利用FPGA将同步触发信号系统整合到PXI系统中实现集中控制。     

基于DSP和FPGA图像采集技术的研究

本文介绍了一种基于可编程逻辑器件(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的图像采集系统。采用增强型视频输入处理芯片SAA7111A完成对视频信号的模数转换,以FPGA为数据逻辑控制单元,结合DSP控制实现了对图像的实时采集传输。介绍了系统的整体结构。并详细讨论了FPGA的控制逻辑,DMA图像存取等工作原理。     

相控阵天线内部通信的CAN控制器IP核设计

为实现相控阵天线波控系统小型化、芯片化的目的,设计了一种基于Avalon总线的CAN控制器IP核。参照CAN2.0B协议规范,给出了CAN控制器IP核的功能结构,利用Verilog硬件描述语言完成了控制器接口逻辑、位流处理器、位时序逻辑等模块设计,并进行了设备驱动及应用软件开发。将设计的CAN控制器IP核、Nios II微处理器、多个单元相位控制器IP核等集成到FPGA中构成子阵级波束控制的SoPC系统。最后对CAN总线的通信性能进行了实验测试。结果表明:设计的CAN控制器IP核能够在实际CAN网络中稳定可靠地收发数据。基于这种方式构建的系统,扩展方便、可移植性高、具有较强的适应性,也可用于高密度、紧凑型工业控制领域。     

高速数据传输控制系统的设计

介绍了一种光盘数据高速传输控制系统。该系统相对计算机独立工作,可以方便灵活地组成各种数据传输控制系统,避免了计算机主机系统的介入,大大缩小了控制系统的复杂程度,避免了总线对连接设备个数的限制。使用16倍速DVD ROM,应用PIOMode4协议,在理论上该系统可以达到16 6Mbit/s的最高猝发传输速度。系统中央处理器采用单片机系统,通过内部编程,可以适应于不同的使用场合。输出端口使用数据缓冲器,以保证数据高速连续输出。     

基于嵌入式系统结构的印鉴鉴别系统

为了弥补市场上现有印鉴鉴别系统体积大、移动性能差、安全性较低、价格比较昂贵等缺陷,研究了基于高速数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的嵌入式印鉴鉴别系统.系统在印鉴识别算法上,基于平滑卷积的方法计算印鉴的中心位置和半径.采用径向投影法,对一维特征数据计算,得到待验印鉴(SS)与预留印鉴(MS)之间的偏转角度.把印鉴质量指标作为MS与SS对应边缘Hausdorff距离测度的控制参数,用神经网络方法综合分析、判别印鉴真伪.在硬件实现方面,片上可编程(SOPC)系统结合DSP作为检测系统核心.SOPC系统包括控制器、图像预处理器等.DSP作为系统的主处理器,用于进行图像的特征检测与识别.系统具有以太网、RS232、USB等通用接口.实验表明,该系统可以有效识别印鉴,并具有体积小、成本低、系统功能可灵活升级等特点.     

基于NiosII的红外图像灰度变换系统设计

提出了一种基于NiosII的红外图像灰度变换设计方案,并详细介绍了红外图像灰度变换算法以及系统硬、软件设计以及实现方法。针对红外图像的特点,提出了一种基于平台直方图均衡的红外图像灰度变换算法,并在CycloneII系列FPGA上实现了该算法,其处理单元采用嵌入式处理器软核NiosII。实验结果表明,该系统能很好地实现红外图形灰度变换,并在一定程度上抑制了背景,提升了目标。     

基于虚拟仪器的装备ATS系统硬件平台设计与实现

在对现有维修检测设备存在不足分析的基础上,结合武器装备的维修技术保障需求,利用分块设计思想,采用虚拟仪器、人工智能、计算机通讯与控制等技术,搭建了基于虚拟仪器的装备自动测试系统硬件平台整体架构,在对系统各功能模块原理进行分析之后,对系统主控电路、电磁兼容性进行了设计。采用虚拟仪器的装备自动测试系统硬件平台,具有智能化、通用化、可视化的特点,通过试验结果分析,测试系统硬件平台能够实现装备的性能检测和故障诊断,测试数据符合任务要求,能满足各级修理机构维修测试需求。     

电视形心跟踪技术在260激光电视电影经纬仪上的成功应用

本文论述了新近研制成功的一种靶场测量用光电设备—260激光电视电影经纬仪,用于对飞行器进行外弹道测量。它能以半自动跟踪、电视自动跟踪及数学引导三种方式跟踪被测目标,具有很高的跟踪测量精度和很强的实时测量、实时输出能力。设备上加装的激光测距系统,使其具有单站定位能力。设备上的数字化实时电视形心跟踪器是由视频处理器、投影处理器与跟踪窗控制器等组成。它采用了TMS320系列的高速数字信号处理芯片组成的多微机并行处理结构及流水线技术,并与巧妙设计的模拟图象预处理技术相结合,成功地通过了室内检测、机场试验和外场校飞,曾以很高的回波率对不装合作目标的掠海导弹进行单站跟踪测量,距离达到10.4km。研制和现场实用结果证明,采用这种实时图象跟踪技术,使靶场光电设备增添了优异的性能。     

用于三角方向鉴别测量的客观判别模型

为减小人为因素对三角方向鉴别测量的影响,有效提高测量效率,研究了以机器视觉系统替代观察者进行三角方向鉴别测量的途径,建立了一种专门针对三角方向鉴别测量的客观判别模型。该模型以人眼视觉系统对信号的处理过程以及人眼视觉系统的主要效应为基础,利用方向通道滤波器实现图像信号分解,通过计算视觉特征矢量相关度,实现三角形靶标方向的判别。结合凝视型成像系统虚拟样机提供的三角形靶标,进行了客观判别模型与观察者的判别性能对比实验,并给出三组不同靶标尺寸下的对比实验结果。实验结果表明,客观判别模型很好地预测了观察者的判别性能。     

基于Nios-II用于加速器监控系统的通用型可重配置嵌入式微控制器

 讨论并参考了冷却储存环目前使用的专用微控制器的特点和其对微控制器的需求,采用可编程技术和Nios-Ⅱ处理器,在altera-cycloneII2c35f484芯片内实现可重构微控制器。该微控制器硬件资源消耗少,最大工作频率可达185 MHz,可代替目前在监控系统中大量使用的专用微控制器芯片,减小硬件设计复杂度、节约成本。