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。     

多核DSP高速实时信号处理系统设计

介绍了基于TI公司多核定点DSP(TMS320C6474)的高速实时数字信号处理系统。系统利用FPGA作为控制单元和转接芯片,通过SRIO接口作为DSP芯片的数据输入输出接口,具有信号处理能力超高、输入输出接口简洁、以及存储能力较大的优点。在软件实现中,利用了乒乓数据吞吐,静态内存分配技术和三核软件同步机制,通过优化算法,高效地实现了三核DSP实时信号处理,计算效率达到了设计要求。在项目图像信号实时处理中得到了成功应用,取得了良好的效果。     

基于USB2.0的非标准视频图像采集系统的设计

为了实现非标准视频信号的实时采集,设计了以DSP和CPLD为核心的基于USB2.0的图像采集系统。DSP通过数据分析能够产生高精度的同步信号,同步信号经过倍频锁相得到用于图像采集的采样脉冲。CPLD器件内部编程由DSP中断和IO引脚控制实现非标准视频信号的图像采集逻辑。系统与主机之间采用EZ USB接口芯片Cy7c68013,利用芯片的SlaveFIFO工作方式,针对视频图像在场消隐期间无有效数据的特点,提出了一种以场为单位分块传输的实时视频图像传输方案,同时实现了读写数据的双向传输。系统能够适应非标准视频图像同步频率的变化,实现预定格式的视频图像实时采集。     

基于OMAPL138 FPGA构架的PC104主板检测系统

为了对PC104主板进行自动检测,分析了PC104主板工作原理及其总线时序,提出了一种基于ARM FPGA的嵌入式检测系统的设计方案。该方案采用德州仪器(TI)双核架构的高性能芯片OMAPL138中的ARM核来实现检测系统的应用管理,DSP核实现数据的处理,并利用FPGA技术来实时采集PC104总线数据。检测系统在Linux操作系统下,通过人机交互方式实现了PC104主板的各种功能的自动检测。实验结果显示该检测快速可靠,为PC104主板的自动检测提供了一种有效的方法。     

兰州重离子加速器控制系统DSP组件设计

针对重离子加速器部分电源的控制要求,进行了分析研究,提出并实现了一种实时、高效、多功能的控制系统。该系统基于数字信号处理器（DSP）和两片现场可编程门阵列（FPGA）芯片相结合的核心处理构架,在系统后端利用PXI总线接口配合FPGA来与工控机箱中的系统控制器和其他控制组件进行大批量数据交互;系统前端利用直接数字频率合成器、模数转换器和数模转换器等器件结合DSP和FPGA中的控制算法及相应控制机制来实现对不同电源控制参数的处理和功率的输出;平台中两组光纤模块也与FPGA相配合实现对同步触发事例等实时数据的收发和调试。     

基于OMAPL138和FPGA构架的PC104主板检测系统

为了对PC104主板进行自动检测,分析了PC104主板工作原理及其总线时序,提出了一种基于ARM+FPGA的嵌入式检测系统的设计方案;该方案采用德州仪器(TI)双核架构的高性能芯片OMAPL138中的ARM核来实现检测系统的应用管理,DSP核实现数据的处理,并利用FPGA技术来实时采集PC104总线数据;检测系统在Linux操作系统下,通过人机交互方式实现了PC104主板的各种功能的自动检测;实验结果显示该检测快速可靠,为PC104主板的自动检测提供了一种有效的方法。     

磁偏置高温超导限流器监控系统设计

针对磁偏置高温超导限流器并网运行实验要求,设计了具有高压隔离、快速采集及故障录波功能的监控系统。该监控系统采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)双重硬件架构设计模式,其中,FPGA用于快速采集实时数据和快速开关控制;DSP从FPGA获取状态量和模拟量等采集信号,集成超导限流器监控系统核心控制器的快速控制算法,实现超导单元保护指令的输出。给出了超导限流器监控系统的设计原理、核心控制器软硬件设计和上位机软件设计,并进行10 kV并网运行实验验证。监控系统运行结果表明,所设计的磁偏置高温超导限流器监控系统可以很好地实现对电网及限流器运行状态的实时、可靠监测与控制。     

基于FPGA的无创伤血液成分光谱采集系统设计

血液成分检测是健康诊断的重要手段,常规的血液成分检测采用抽血的方法,不仅给病人带来痛苦,还存在交叉感染的风险。近红外光谱技术是无创伤血液成分检测中的研究热点。为满足近红外无创伤血液成分检测仪器对其光谱数据采集系统提出的高速、多通道和高信噪比的要求,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速、多通道光谱数据采集系统。该系统采用Altera公司Cyclone IV系列的FPGA芯片作为其微控制器,控制两片8通道的A/D芯片并行采集16通道的人体血液脉搏波光谱信号,采集到的数据在FPGA的控制下首先缓存在FPGA内部建立的乒乓RAM中,然后转存至外部SRAM芯片中,最后经USB总线传输至计算机。实验结果表明,在19 531 Hz的采样频率下,该系统能够高速并行采集16个通道的信号,重复性信噪比可达40 000∶1。此外,在该采样率下,系统可以采集到高信噪比的人体血液脉搏波信号,采集速度能够达到每秒305幅光谱图。该系统满足近红外无创伤血液成分检测仪器对于光谱数据采集系统的基本要求。该研究的主要创新点为将FPGA应用于近红外无创伤血液成分检测仪器的数据采集系统中,FPGA能够同时控制两片AD芯片进行16路人体血液脉搏波数据的高速并行采集,解决了单片机作为微控制器时无法实现多通道大量数据高速采集和储存的问题,使仪器的采集速度大大加快;同时使用FPGA内部资源建立乒乓RAM进行数据的缓冲,实现了不同位数数据从AD芯片到SRAM芯片的无缝连续传输。     

HD-SDI视频嵌入式图像采集系统设计

为了满足光电测量系统中以HD-SDI接口的数字相机的视频图像处理需求,提出了基于HD-SDI接口的嵌入式图像采集系统解决方案;应用FPGA与TI公司的解码芯片将HD-SDI数字视频的串行数据转换成为并行的图像数据以满足DSP等处理器输入需要;利用FPGA外部扩展一定容量的存储单元来缓冲和重组图像数据,并以特定顺序发送给DSP;图像数据通过DSP的EMIF接口以DMA方式存入DSP内存,从而实现对HD-SDI视频的图像数据采集;系统集成HD-SDI数据链路均衡、解码以及数据采集功能,为DSP的后续图像处理提供了可以无缝连接的数据源。     

基于DSP和ARM的便携式脑电信号处理系统的实现

为使脑-机接口技术(brain-computer interface,BCI)面向实用化、产品化,建立便携式的处理平台成为重要研究问题;系统采用现场可编程门阵列(FPGA)控制VGA显示器,设计了多功能视觉诱发刺激器,实时在线产生多种组合模式的刺激信号,诱发稳态视觉诱发电位;信号采集后放入到数字信号处理器(DSP)中,经过FIR滤波和FFT算法的处理后,得到辨识度较高的视觉诱发电位信号,并由无线将数据发送给 STM32处理器,在LCD触屏上实时显示;实验结果表明系统实时采集、处理、显示脑电信号,相对于目前的BCI系统实现了多平台的便携式。     

Integration of digital signal processing technologies with pulsed electron paramagnetic resonance imaging

The integration of modern data acquisition and digital signal processing (DSP) technologies with Fourier transform electron paramagnetic resonance (FT-EPR) imaging at radiofrequencies (RF) is described. The FT-EPR system operates at a Larmor frequency (L(f)) of 300MHz to facilitate in vivo studies. This relatively low frequency L(f), in conjunction with our approximately 10MHz signal bandwidth, enables the use of direct free induction decay time-locked subsampling (TLSS). This particular technique provides advantages by eliminating the traditional analog intermediate frequency downconversion stage along with the corresponding noise sources. TLSS also results in manageable sample rates that facilitate the design of DSP-based data acquisition and image processing platforms. More specifically, we utilize a high-speed field programmable gate array (FPGA) and a DSP processor to perform advanced real-time signal and image processing. The migration to a DSP-based configuration offers the benefits of improved EPR system performance, as well as increased adaptability to various EPR system configurations (i.e., software configurable systems instead of hardware reconfigurations). The required modifications to the FT-EPR system design are described, with focus on the addition of DSP technologies including the application-specific hardware, software, and firmware developed for the FPGA and DSP processor. The first results of using real-time DSP technologies in conjunction with direct detection bandpass sampling to implement EPR imaging at RF frequencies are presented.     

基于SOPC的光信号数据采集解调系统设计

设计并实现了一种基于可编程单片式系统(SOPC)开发平台的光信号数据采集解调系统。通过现场可编程门阵列(FPGA)设计完成了光信号数据的采集、解调以及FLASH数据的实时存储和TCP/IP数据的实时传输。通过系统测试,验证了该系统具有工作性能稳定、功能完备、实时性高、适用范围广、可裁剪、可扩展等优点,在激光测试、光电信号处理等领域具有广泛的应用价值。     

傅里叶变换实时红外光谱复原的FPGA实现

为实时获取战场激光、大气污染物气体、毒气等待测物光谱信息的光谱复原,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA) 的实时光谱采集分析系统。该系统选用迈克尔逊干涉具和碲镉汞探测器获取待测光谱信息,将采集到的数据传入FPGA。利用硬件描述语言VerilogHDL在Xilinx FPGA芯片上依据傅里叶变换(FFT)实现干涉条纹到光谱数据的实时处理。实验结果表明,FPGA实际计算1 024点基2-FFT频谱分布信息与Matlab理论计算结果相同,可满足实时光谱探测的要求。     

HL-2A脉冲步进阶梯调制高压电源控制系统的研制

介绍了HL-2A 上基于脉冲步进阶梯调制(PSM)技术的高压电源控制系统的研究。控制系统以数字信号处理+现场可编程门阵列(DSP+FPGA)为架构，控制112 个每秒采样(SPS)模块，按照一定的控制方式使电源输出稳定的电压。DSP 负责数据传输、通讯、控制算法等；FPGA 利用其强大的逻辑功能输出所需的脉冲。通过对程序的编写、仿真和调试，实验结果表明该控制系统的特性达到了设计要求。     

核实验数据获取系统中的触发信号预处理

简要介绍了在核物理实验数据获取系统中,用FPGA芯片和VHDL语言实现对事件触发信号的预处理。阐述了在核物理实验数据获取系统中对事件触发信号的一般要求; 结合60Co伽马谱测量实验,介绍了基于一套自主研发的数据获取系统中触发信号的预处理,并给出了用VHDL语言实现该触发信号预处理的思想、仿真时序图和实验结果。该方法通过实验验证,证明切实可行,灵活性强。     

基于FPGA+DSP的数据采集系统设计与实现

文章阐述了一种基于FPGA+DSP构架的数据采集系统的设计与实现。该系统中FPGA先进行模拟量、频率量、离散量输入的采集,以及RS-422、ARINC429总线的数据接收工作,然后将采集和接收到的数据按约定数据格式,通过HPI发送至DSP,DSP按协议要求完成数据的运算、组合等处理后,FPGA控制HPI读取处理结果并控制离散量输出模块、RS422、ARINC429总线按照所需的数据格式和通讯周期将数据输出至相对应的系统。该系统具有丰富的接口,能满足多种类、不同时序周期的总线通讯。