基于BU-61580总线控制器的接口及容错设计

针对RS-422接口与1553B总线接口无法直接进行高可靠性数据通信,提出了一种基于BU-61580总线控制器的接口及容错设计。设计采用1553B接口芯片BU-61580,通过FPGA控制完成了RS-422与1553B的接口控制及二者之间的数据处理。在硬件接口设计的基础上,设计IP-CORE完成BU-61580的芯片配置,并通过增加容错设计提高了总线控制器数据通的可靠性。经测试结果显示,计算机通过总线控制器与RT终端通信稳定、可靠,并应用于某测试系统中。     

基于DSP的空间相机1553B总线通信设计与实现

为提高MIL-STD-1553B总线接口的实时性并简化接口逻辑,从星载平台与相机控制器实际通讯功能需求出发,设计出了基于1553B专用接口芯片BU-61580与控制器核心TMS320C30的1553B总线通信系统;由FPGA完成BU-61580和TMS320C30之间的逻辑综合电路,并产生中断与片选信号;该系统实现了接收卫星平台数据注入与程控指令,发送工程参数等功能;系统硬件电路连接简单,数据时效性好,经过反复调试,已成功应用于某型号空间相机中。     

基于IEEE1451.2标准的传感器智能化研究与实现[BT)]

为解决不同类型传感器互不兼容的问题,在研究IEEE1451标准基础上,提出了统一传感器的TEDS接口;为实现温度传感器AD590的智能化,介绍了IEEE1451.2标准下的智能传感器接口模块STIM的实现方案;利用MATLAB软件生成传感器电子数据表格(TEDS),导入FPGA的ROM IP核,同时结合了软件虚拟TEDS和硬件TEDS的优势;利用FPGA作为中央处理单元控制主从总线适配器之间的数据传输。设计了热插拔保护电路,提高系统工作可靠性;最终在系统平台上,实现了传感器即插即用和自我管理信息的功能。      

声波测井仪总线测试接口设计*

为了快速诊断国产声波测井仪或其短节的工作状态是否正常,设计了可与仪器或短节相匹配的总线测试接口电路。针对国产声波类测井仪器的所用总线,设计了Tool control bus(TCB)、High local bus(HLB)、Tool model bus(TMB)、Controller area network(CAN)等总线测试接口。其中TCB、HLB、TMB总线接口在FPGA芯片EP2C20Q240C8控制下实现,软件采用模块化的结构设计;CAN总线接口由单片机C8051F500控制实现。利用了设计的接口电路板,仿真实现了TMB总线的从节点功能,可测试仪器主控短节的工作状态。     

超声相控阵控制、采集与全并行处理系统设计

针对超声相控阵检测系统工作环境较为恶劣、延时发射电路复杂、多路信号的采集难以单板实现以及多路信号处理实时性差等问题,提出了一种基于CPCI总线和FPGA的超声相控阵控制、采集与全并行处理系统的设计。本设计采用CPCI总线架构,可以在高尘、高冲击负荷等恶劣环境下工作,采用带高速串行LVDS接口的ADS445与XC5VSX95T相组合的方式来实现单板16路信号的高速信号采集和全并行处理,采用XC5VSX95T中的高速计数器来实现2ns的高精度延时发射,还提供了功能强大的主控软件便于用户操作。分析结果表明,多路AD+FPGA的硬件结构特别适合相控阵系统。实测结果表明,本系统可以较好地对钢管的缺陷进行实时检测和A扫与B扫成像。     

基于LVDS的固态存储器与地面综合测试台通信系统设计

针对遥测系统远程数据传输过程中出现的由于干扰引起的误操作以及数据紊乱问题,提出了一种基于LVDS的具有高可靠性的通信系统解决方案。系统以FPGA为控制核心,采用LVDS高速数据传输技术,实现飞行器遥测数据存储系统与地面设备的通信。为保证数据链路与命令控制链路的准确性和可靠性,设计了一套完整的通信协议。经大量试验表明,本通信系统系性能稳定、数据及命令传输可靠,现已应用于某航天遥测数据通信系统。     

基于LVDS和68013A的数据控制传输系统设计

为实现某弹载存储系统数据的远距离、高速传输,介绍了一种以FPGA为控制核心,LVDS芯片组和68013A作为受控对象的数据控制传输系统;着重讨论了LVDS硬件接口电路设计和68013A的固件设计;某弹载系统实际应用表明,该系统运行稳定可靠,满足任务要求。     

基于FPGA的通用开放式星载陀螺模拟器设计

陀螺是小卫星平台上姿轨控制分系统中的重要敏感元件,而陀螺模拟器是小卫星姿轨控制分系统地面测试过程模拟陀螺仪的数据流向和时序关系的必要设备。针对通用化的小卫星陀螺模拟器的设计需求,开发了一种基于FPGA和CAN总线接口的陀螺模拟器,采用了FPGA作为主控芯片,实现了支持多类常用星载陀螺数据通信协议的实时接口,并配置了具备电平隔离功能的CAN、RS-485等总线接口电路,实际配置一种工作状态的测试和实验验证表明,所设计的陀螺模拟器具有较高的可靠性和良好的通用性。     

CAN总线在石油仪器组合导航系统中的应用

基于DSP + FPGA结构的石油仪器组合导航系统中CAN总线系统设计,为了使数据能够在整个CAN总线网络协调、有效、快速、稳定的传输,提出了一种使用FPGA作为CAN总线节点结构中的核心处理器的设计方法;CAN控制器采用具有SPI接口的MCP2515,利用FPGA实现MCP2515的初始化、数据的发送和接收,实现了DSP处理器的CAN总线扩展应用;该方法由于把CAN节点控制的大量的工作交给FPGA实现,DSP只需要对FPGA中CAN数据接收FIFO和CAN数据发送FIFO进行读写操作,即可完成CAN总线的数据读写操作,大大减轻了DSP的数据处理压力;试验测试及产品应用表明,该设计有效、稳定可靠、可扩展性好,易于修改和移植,具有较强的工程实用价值。     

一体化NMR波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统设计

介绍一体化核磁共振波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统的设计方案. 该方案使用嵌入式以太网、FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、EMI(External Memory Interface, 外部存储器接口)和高速串行总线等技术构建了基于以太网的通信系统和使用并行运算的控制系统, 并具备CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线通信的能力. 梯度放大器通过LVDS(Low-Voltage Differential Signaling,低压差分信号传输)接口与主控系统的梯度波形发生器连接,实现与谱仪工作站的交互. 系统采用插板式结构和通用性电路的设计方法,具有很好的扩展能力和适应性,能够满足不同谱仪的需求. 系统在11.7 T(500 MHz)NMR系统中进行了有效的锁场、匀场和梯度特性的测试,证明了该方案的可行性.     

CAN总线技术在光电编码器中的应用

介绍了采用CAN总线数据传输方式的系统中,光电编码器CAN总线接口的设计与应用。首先,设计了由单片机、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器TJA1050及高速光耦TLP113等构成的光电编码器CAN总线接口硬件电路;然后,介绍了光电编码器CAN总线接口的软件设计,包括初始化的设计、CAN总线报文接收及发送的设计;最后,通过周立功公司的“USBCAN1”型号CAN总线接口卡验证了该光电编码器CAN总线接口设计的可行性。实验中采用1米长的屏蔽双绞线作为传输介质,通信速率为800kbps;结果表明：带有CAN接口的光电编码器克服了传统的通信线路的缺点,具有更高的实时性、可靠性且通信速率高、传输距离长、抗干扰能力强,更加适用于自动化测量和控制系统。     

基于CEM的故障字典诊断模型的建立与XML描述

飞行场景仿真测试是目标特征捕获系统研制过程的重要组成部分,针对目标特征捕获系统模拟飞行场景仿真对场景图像显示的实时性以及数据传输高速率等挑战,本文提出了一种应用于飞行场景仿真的高速图像注入模块设计方案：以FPGA为核心器件,控制USB 3.0接口与LVDS总线实现图像的高速传输,利用FPGA进行图像转换提高图像显示的实时性,并采用基于乒乓操作的双缓存结构保证数据传输的连续性。实验结果表明,该模块在实现1.4Gbps图像传输速率的同时,保证了图像显示实时性与传输正确性。     

基于FPGA的MDDI数据处理电路实现

介绍了一种基于FPGA的MDDI(mobile display digital interface)数据处理电路设计;基于单片集成AM-OLED驱动控制芯片的设计需求以及并行数据总线在移动显示设备上存在的不足,设计了MDDI数据处理电路;MDDI作为一种高速串行移动显示数字接口标准,具有连线数量少,信号传输可靠性高,低功耗等特点,广泛应用于移动显示终端领域;所设计的MDDI Type2主端数据处理电路采用两级状态机控制内部电路,主状态机用于控制从状态机的状态切换,从状态机则用于实现MDDI数据的生成;通过加入可配置寄存器,实现对数据包生成和接口模式的控制;采用Verilog语言编写RTL级代码实现MDDI Type2数据处理电路软核;使用Xilinx工具综合的结果表明,该数据处理电路能够支持480-RGB×320、26万色的AM-OLED显示屏,数据传输速率可达180 Mbps,其性能指标满足系统设计要求。     

基于USB3.0的高速数据传输电路的设计

针对大容量数据记录器与外围计算机之间的数据通信时间长速度慢的问题,借助USB3.0接口良好的向后兼容性、易于使用性、可热插拔性、传输速度快等特点,设计了以FPGA为主控单元, DDR2 SDRAM作为高速大容量缓存,USB3.0接口作为与计算机进行数据通信接口的高速数据传输电路系统。采用外接I2C接口的EEPROM作为USB3.0接口芯片的启动方式;通过专用的线性稳压器为DDR2提供稳定的参考电压和吸收电流;最后详细介绍了USB3.0接口芯片的固件程序配置和FPGA控制模块的逻辑设计。实验测试结果表明,通过USB3.0接口该系统数据传输速度达到149.29M/S,且数据传输可靠。     

电子式互感器高频数据采集与传输方案

针对当前电力系统电子式互感器采样率偏低,难以满足行波测距装置准确定位电力故障的问题,提出了电子式互感器高频信号采集与传输方案;电子式互感器内部为Rogowski 线圈,电网电流信号被其微分作用转换为小电压信号并附加了90°超前相差,设计积分电路补偿该相差;设计采样率为2 MSps的高频信号采集电路,FPGA通过LVDS接口读取采样数据,并进行幅值处理,最后利用大容量FIFO(先入先出单元)进行缓存;由于百兆网数据传输速率有限,利用FPGA设计吉比特光纤以太网传输特定格式报文,把电流数据传输至电力行波测距装置;解决了积分电路由于运放输入偏置电压带来的积分饱和问题,以及高速ADC输入量程小于输入信号幅值等技术难点;试验结果表明,高频信号采集及传输方案能够满足行波测距装置百米级别的测距精度要求,具有一定工程应用价值。     

基于FPGA 的超导动态电感探测器频梳读出信号产生

超导动态电感探测器(Kinetic Inductance Detectors, KIDs) 作为一种新型的超导探测器, 在天文学等领域得到了广泛应用, 具有高灵敏度、 高能量分辨率等优点, 并且可以通过频域复用直接扩展到大型阵列. 然而, 为了支持上千像素的探测,KIDs 阵列需要产生复杂的频梳信号, 占用较大的信号带宽. 因此, 数模转换器件(Digital-to Analog Converter, DAC) 的采样率对于 KIDs 阵列的读出电路实现至关重要. 基于JESD204B 传输协议的高速 DAC相较于传统低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS) 协议的转换器具有更高的采样率和传输速率, 可用于频梳信号波形的产生. 为此, 本文提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA) 的设计, 以 Xilinx 公司 Kintex-7 系列 FPGA 为主控芯片, 通过高速串行接口JESD204B 和高速 DAC 芯片AD9136 实现高速数据传输,DAC 采样率为2 GSPS, 能生成带宽为1 GHz 的基带信号. 实验结果表明, 该设计能够有效地生成复杂的频梳信号, 具有较高的信号质量和灵活性, 解决了传统 DAC 及直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer, DDS) 器件难以产生复杂多变波形的难题, 有助于拓展 KIDs 阵列的工程应用.     

基于FPGA的超高速线阵CCD信号采集系统的设计与实现

线阵CCD已广泛应用于在线检测、图像识别等系统,目前高帧率采集系统多在200~500Hz之间。高速线阵CCD采集系统,如1K甚至10KHz以上的采集要求,设计难度大,电路实现复杂,需要专用处理器,产品成本高,提出了一种采用并行高速FPGA驱动线阵CCD,通过常规分立元件完成模拟信号处理,实现数字信号实时传输的方案。该方案不仅简化了硬件设计上的难度,在同等性能情况下,可实现每秒万帧的高速采样,大幅度降低了成本。方案选用Altera FPGA作为控制核心,实现高速信号采集的同时,在片上实现一定的图像算法,不仅加速了图像处理速度,同时降低了计算机的处理压力。最后,本电路通过USB2.0接口,完成数据的实时传输。设计具有高帧率、高灵敏度、性能稳定,便携使用等特点,同时还有一定的通用性,已应用于一些光学系统中。     

超声相控阵系统中基于FPGA的PCIe总线数据传输研究*

针对超声相控阵系统的高速传输需求,本文提出了一种基于FPGA的PCIe总线传输方案。实现了基于PCIe总线的相控阵数据DMA(直接存储器读写)上传、控制命令下传、发送数据缓存及驱动和上位机测试程序设计。通过实验测试了PCIe总线的DMA传输速率,可达6.5Gbit/s,并成功将该方案应用于64通道超声相控阵检测系统中,实现了超声相控阵系统的PCIe总线数据传输。     

基于CAN总线接口的光栅信号处理系统研究

针对通用的光栅传感器数据采集系统存在的问题,介绍了一种新型的基于CAN总线的光栅传感器数据采集系统的设计方法。详细介绍了整个系统的硬件电路设计,包括差动放大,整形,用高速A/D转换器进行数据采样,数字信号处理器,CAN总线接口电路设计。同时对系统的特性也作了分析,整个系统具有高速、高准确度、传送距离远等特点。