PCIe接口的BAC时统节点设计

针对BAC时统节点在PCIe计算机系统中的应用,基于新型线性隔离和PCIe端点硬核应用和BAC码转换解析,实现了一种BAC时统节点设计。实现了该节点的总体电路设计,同时实现了BAC输入信号的线性隔离电路、迟滞比较输出BAC信号采样点电路、BAC信号的A/D转换采集电路、ALTERA FPGA的FIFO和PCIe端点硬核应用设计。基于FPGA实现的PCIe接口、FIFO和控制逻辑计以及实现的线性隔离,在简化节点设计的同时,也大大提高了适用性。     

无线传感中的WPSO-DVHOP算法在节点定位中的研究

节点的定位一直都是无线传感网中的重要研究对象,针对使用传统算法定位节点容易出现估算不准确,定位精度低,算法自身局部收敛速度快等缺点,提出一种基于权值粒子群优化(WPSO)算法,首先分析了采用锚节点估算未知节点的距离与真实距离误差,采用最小二乘法的距离修正值策略,其次针对粒子群算法的收敛速度不足,提出了采用权值来调节粒子的速度,改进后的算法对节点定位误差进行修正。在仿真平台Matlab上的实验说明WPSO算法相对于基本的定位算法,粒子群定位算法相比提高了传感器节点定位精度,从算法的收敛性,节点定位的精度以及能量消耗等方面说明该算法具有一定的有效性,如何能够更好进行权值的设置使之能够更加有效提高算法的效率是下一步研究的重点。     

基于蒙特卡洛和器件仿真的单粒子翻转计算方法

文章提出了一种基于蒙特卡洛和器件仿真的存储器单粒子翻转截面获取方法,可以准确计算存储器单粒子效应,并定位单粒子翻转的灵敏区域.基于该方法,计算了国产静态存储器和现场可编程门阵列(FPGA)存储区的单粒子效应的截面数据,仿真结果和重离子单粒子效应试验结果符合较好.仿真计算揭示了器件单粒子翻转敏感程度与器件n,p截止管区域面积相关的物理机理,并获得了不同线性能量转移(LET)值下单粒子翻转灵敏区域分布.采用蒙特卡洛方法计算了具有相同LET、不同能量的离子径迹分布,结果显示高能离子的电离径迹半径远大于低能离子,而低能离子径迹中心的能量密度却要高约两到三个数量级.随着器件特征尺寸的减小,这种差别的影响将会越来越明显,阈值LET和饱和截面将不能完全描述器件单粒子效应结果.     

252Cf源和重离子加速器对FPGA的单粒子效应

 对10万门基于静态随机存储器的现场可编程门阵列（FPGA）分别在锎-252（²⁵²Cf）源和HI-13串列加速器下进行了单粒子效应试验研究,测试了静态单粒子翻转截面及发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值,并对试验结果进行了等效性分析比较。试验结果表明²⁵²Cf源引起的FPGA单粒子翻转截面比重离子加速器引起的约低1个数量级;使用²⁵²Cf源未能观测到该器件的单粒子闩锁现象,而使用重离子加速器可以测出该FPGA发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值;在现代集成电路的宇航辐射效应地面模拟单粒子效应试验中²⁵²Cf源不是理想的测试单粒子闩锁的辐射源。     

航空高度FPGA单粒子翻转飞行实验及失效分析

随着微电子工艺的发展,小尺寸、高密度及低电压的器件越来越多地应用于航空电子设备。许多科研人员发现高层大气及外太空的带电粒子带来的粒子辐射会对航空电子器件产生严重的影响。基于民用航空局方的要求,鉴于机载设备对单粒子翻转效应的隐患以及航空机载设备国产化的迫切需求,开展FPGA器件用于机载电子设备可能遭遇的单粒子翻转效应的风险问题研究。分析了主流FPGA在航空飞行高度的飞行实验数据,进一步论证其是否满足民用航空的需求。大量数据的分析结果证明,以当下主流FPGA芯片的工艺尺寸、工作电压的条件,单粒子翻转效应是一个不容忽视的问题。即便是航空飞行高度甚至是地面高度,FPGA芯片因单粒子翻转导致失效也是无法满足民用航空设备的安全性要求。     

基于多种群量子粒子群聚类的模拟电路故障诊断算法设计

为了提高传统模拟电路故障诊断算法的故障诊断精确度和故障诊断效率,设计了一种基于多种群量子粒子群聚类的模拟电路故障诊断算法。首先,采用多种群量子粒子群算法实现特征参数优化,将最优粒子中的非0维度作为选择的最优特征属性,得到最优特征选择集,然后采用马氏距离作为数据样本相似度的度量方式,设计了基于马氏距离的聚类方法实现对模拟电路的故障进行有效诊断,该诊断方法能在线样本不断增加的情况,自适应地增加聚类的个数即故障诊断的类别数,且无需训练参数。仿真实验表明,文中方法能有效实现模拟电路的故障诊断,尤其是能满足在线故障诊断需求,与其它方法相比,具有故障诊断精度和效率高的优点。     

利用重要度评价矩阵确定复杂网络关键节点

为了对复杂网络节点重要度进行评估,针对节点删除法、节点收缩法和介数法的不足,通过定义节点效率和节点重要度评价矩阵, 提出了一种利用重要度评价矩阵来确定复杂网络关键节点的方法.该方法综合考虑了节点效率、节点度值和相邻节点的重要度贡献,用节点度值和效率值来表征其对相邻节点的重要度贡献,其优化算法的时间复杂度为O(Rn²). 实验分析表明该方法可行有效,对于大型复杂网络可以获得理想的计算能力.     

一种便携式冲击波超压测试系统

针对现在军用和民用对爆破的测量需求,提出了一种基于现场可编程逻辑门阵列FPGA和ICP传感器的便携式冲击波超压测试系统。测试系统主要以FPGA为主控芯片,采用ICP压电传感器,包含信号放大调理电路,AD转换电路,存储器模块以及工作状态显示电路。系统具有光触发、节点互触发和多节点同步触发等多种触发方式,连续重触发功能,以及多次采集时FLASH分块存储功能。系统上位机是以VC++为开发工具设计的软件,用于对数据进行分析、处理和显示。实验结果表明系统工作可靠,操作简便,能够实现对爆破冲击波超压的测试。     

基于遗传粒子群算法的模拟电路故障诊断方法研究

提出一种基于小波包分解、归一化处理、遗传粒子群优化算法(GAPSO)和BP神经网络相结合的模拟电路故障诊断新方法。该方法使用小波包分解获取各尺度函数空间上的能量特征信息作为特征向量输入神经网络。利用遗传粒子群算法优化BP神经网络的权值和阀值,有效克服BP神经网络极易陷入局部极小等缺陷。通过Multisim仿真电路实例,比较GAPSO-BP和BP神经网络的诊断结果,验证了该方法的有效性。     

基于FPGA的便携式轴承状态监测仪设计

本文提出了一种基于FPGA的便携式轴承状态监测巡检仪的设计方案。介绍了模拟信号放大电路、滤波电路、包络检波电路和电源管理电路等硬件电路设计以及FPGA功能模块设计和软件工作流程。本仪器通过提取分析加速度高频包络信号实现了轴承状态监测功能,利用了FPGA的并行处理优势实现低功耗高性能的优点。     

基于FPGA的BGA焊点健康管理原理与实现

针对BGA封装的FPGA焊点故障频发的问题,提出了一种基于FPGA的BGA焊点失效监测模型及实现方法;对FPGA的BGA焊点失效原理进行了分析;基于IPC7095B确定了焊点易失效区域,并依据欧姆定律构建了检测模型;基于Xilinx的FPGA实现了对焊点健康信息的管理,并根据不同的检测标准对检测情况进行了比较     

基于DSP+FPGA的元器件焊接垂直度识别方法

为实现电路板上柱状元器件焊接垂直度的精准检测,设计了一款基于DSP+FPGA的垂直度识别系统。DSP承担核心算法任务,FPGA作为数据预处理单元,完成接口的逻辑、系统的互连以及数据通道。在硬件平台上嵌入了基于元器件形心配准的垂直度识别算法。首先对预处理的图像利用改进的Canny算法提取元器件的像素级边缘,并采用边缘跟踪算法去除噪点和干扰边缘并对元器件进行编号,在粗提取的边缘上用Zernike矩算法来精确定位元器件亚像素级边缘。在此基础上,提取元器件轮廓的最小外接矩形来修正边缘并得到每个元器件的形心坐标,最后根据形心的偏移距离来完成每个元器件垂直度的识别。实验结果表明,该垂直度识别系统的设计方案识别结果精度高,检测速度快,满足实时性要求,具有重要的实际工程意义。     

Heterogeneous dual memristive circuit: Multistability,symmetry, and FPGA implementation

An improved heterogeneous dual memristive circuit (DMC) is proposed based on Chua's circuit, which shows good symmetry and multistablility. For the difficulty in controlling the initial conditions, which restricts the engineering applications, the 3rd-order model (3OM) in flux-charge domain is derived from the 5th-order model (5OM) in volt-ampere domain by using the flux-charge analysis method (FCAM). The consistence of symmetry and multistability before and after dimensionality decreasing is meticulously investigated via bifurcation diagram, Lyapunov exponents, and especially attraction basins. The comparative analysis validates the effectiveness of reduction model and improves the controllability of the circuit. To avoid the noise in the analog circuit, a field-programmable gate array (FPGA) is utilized to realize the reduction model, which is rarely reported and valuable for relevant research and application.     

A real-time sound field renderer based on digital Huygens' model

Modeling acoustical behavior in a room is complicated and computationally intense. Although many methods have been proposed for computer simulation and computers have become faster and faster, the procedure is deeply time-consuming as sound space increases. With the development of semiconductor technology, an alternative solution is to simulate and rebuild the sound field distribution using hardware. Compared with other methods, the method based on digital Huygens' model (DHM) is simple and easily implemented by hardware. In this paper, two schemes of DHM are derived to analyze sound propagation in a two-dimensional space, and are implemented by field programmable gate array (FPGA). In a two-dimensional space of size 2 m×2 m, surrounded by rigid walls, the hardware simulation results of both schemes agree well with the software simulation result, and the calculation errors are relatively small. Compared with the software-based FDTD, original scheme, and updated scheme, a hardware system with 1024 nodes implemented by a Xilinx FPGA chip XC5VLX330T-FF1738 speeds up 7.1, 5.5, and 3.6 times, respectively.     

Dichotomy of nonlinear systems: Application to chaos control of nonlinear electronic circuit

In this Letter a new method of chaos control for Chua's circuit and the modified canonical Chua's electrical circuit is proposed by using the results of dichotomy in nonlinear systems. A linear feedback control based on linear matrix inequality (LMI) is given such that chaos oscillation or hyperchaos phenomenon of circuit systems injected control signal disappear. Numerical simulations are presented to illustrate the efficiency of the proposed method.     

负参数空间分数阶Chua系统的动力学行为及实验验证

Chua系统展现出丰富的动力学行为,易于电路实现,因而成为混沌研究的经典范例.然而,现有针对Chua系统的研究大都局限于系统的正参数空间.基于分数阶的时域求解法,研究了分数阶Chua系统在负参数空间下的动力学行为.采用分数阶稳定性理论分析了系统平衡点的稳定性,用分岔图、最大李雅普诺夫指数研究了系统控制参数和阶次变化时系统的动力学行为.为了实验验证系统的动力学行为,采用运放、电阻、电容等模拟器件实现了负参数空间下的分数阶Chua系统,实验结果与数值仿真结果完全一致.该研究成果对进一步完善Chua系统,推动Chua系统在混沌中的应用具有参考价值.     

基于多Agent的水质监测断面优化布设研究

针对条件恶劣、空间受限的飞行目标测试环境中对其数据采集存储系统的低功耗和微型化的要求,本文提出了一种采用MSRAM作为数据的主要存储介质,结合FPGA芯片AGL030作为主控制部分的微型化数据采集存储方案。并对电路的采集存储、节能、延时进行了软件设计,对相关功能的实现进行了仿真,调试后采集存储电路工作稳定,采集存储数据回读拟合波形完整。该采集存储系统最终被成功应用于某型号的飞行炮弹数据记录中。     

点式单波束多普勒测流系统的设计方法

为了加快多普勒流速计算速度和提高系统稳定性,提出基于FPGA技术的多普勒测速的设计方法,其中包括信号发射电路和信号接收电路。首先通过M码进行二相相移键控信号的调制,减少了回波误差、增加信号发射能量,有效地降低了水中超声波的能量耗散对信号提取的影响。然后对回波信号进行二相解调,并利用复自相关算法进行分析处理。最后,通过测速实验对所提方法进行验证。实验结果表明,所提方法不仅具有较低的实验误差而且具有较高的可靠性。     

适用于任意形状封闭空间的声场预测相干模型

针对现有几何声学的方法对封闭空间内声场进行预测时在中低频段出现较大误差的问题,该文提出一种近似圆锥声束追踪法和相干反射场理论相结合的声场预测新模型。在近似圆锥声束追踪法基础上,考虑声束轴线在边界多次反射时声压和相位的改变,最后计算不同声波之间的干涉效应,建立一种适用于任意形状封闭空间的声场预测相干模型。利用该模型对某一矩形封闭空间进行声场预测,通过对边界元法、Raynoise软件相干和非相干算法的预测结果和本模型的数值模拟结果对比。结果表明,文中提出的方法和边界元法的计算结果在中低频段非常吻合,两者的计算结果平均绝对误差为1.1 d B。本模型在中低频率下与同样考虑了相位的Raynoise相干算法相比有更好的准确性,在较高频率上,本模型计算结果与Raynoise相干算法计算结果非常吻合。