基于现场可编程逻辑门阵列的新型混沌系统实现

构建了一个新的五维变形蔡氏系统,通过数值仿真,分析平衡点的稳定性、分岔图和Lyapunov指数谱,研究系统特有的基本非线性动力学行为,还分析了改变不同参数时系统动力学行为的变化.基于混沌系统的数值仿真分析以及数字化处理技术,将五维变形蔡氏系统状态方程进行离散化处理,并根据IEEE-754标准和模块化设计理念构建出实现混沌系统变量运算关系的基本模块,进一步利用现场可编程逻辑门阵列硬件平台实现了五维变形蔡氏系统的混沌吸引子.研究结果表明,新五维变形蔡氏系统具有新的混沌动力学行为,并通过硬件证实了新系统的存在性和物理上的可实现性.     

一种超高速数据采集系统设计与实现

设计实现了一种超高速数据采集系统。通过在FPGA(现场可编程门阵列上)采用8个不同相位的时钟进行移相合成采集,采用一颗125MSPS采样率的ADC芯片成功实现了1GSPS采样率的高速采样。同时通过对采样数据进行累加求平均的滤波运算,有效地消除了背景噪声,提高了采样的精度。为了实现大数据量的采集,采用了DDR2作为存储器,其具有容量大,速度快,成本低的特点。FPGA采用Xilinx的Spartan6系列,内置了DDR2接口控制器,大大简化了设计。设计的高速数据采集系统在ISE软件中进行了综合,并在FPGA板上进行了实测,性能良好,实现了系统需求的各个指标。     

核磁共振波谱仪接收机的设计与实现

介绍了液体高分辨率核磁共振波谱仪接收机的设计. 接收机以PCI-104为控制器实现网络通信与采样流程控制,通过FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）实现数字中频接电路的控制和数据处理,简化了硬件结构;通过在接收机中引入脉冲序列生成器,产生接收机所需的采样控制信号,降低接收机与系统其他模块的耦合度. 最后组成500 MHz核磁共振波谱仪实现核磁共振信号的检测.     

基于SOPC和FPGA的星敏感器检测算法设计与实现

星点检测用于星图中星点质心坐标的提取,是星敏感器处理算法的重要组成部分。星点检测的准确度、精度以及处理速度对星敏感器整机性能具有重要影响。目前,成熟的星点检测方案是采用DSP+FPGA进行图像处理,通过高斯曲面拟合、平方质心法等方法提取质心坐标。提出了一种基于SOPC技术和FPGA图像处理实现星点检测的可行方案,详细介绍了关键算法设计及实现细节。在减小电路尺寸的同时,该方案极大提升了处理速度,实际应用中1 024×1024分辨率星图可达到14Hz帧率,这对于提高星敏感器实时性、丰富星点检测的实现方法具有重要意义。     

一个具有超级多稳定性的忆阻混沌系统的分析与FPGA实现

为了进一步提高混沌系统的复杂性,用磁控忆阻器代替基于Sprott-B的四维混沌系统中的耦合参数,构建了一个五维忆阻混沌系统.通过分岔图、李雅普诺夫指数谱、相轨图、庞加莱映射等常规手段分析了系统的动力学行为.分析表明新系统具有丰富的动力学行为:不仅存在依赖于系统参数变化的周期极限环和混沌吸引子,还存在依赖于忆阻初始条件变化的无限多共存吸引子的超级多稳定现象.最后,基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现了忆阻混沌系统的数字电路,在示波器上捕捉到的相图与数值仿真一致,验证了忆阻系统的正确性与可实现性.     

一种用硬件实现的Bayer格式图像恢复算法

针对传统的双线性Bayer彩色图像恢复算法恢复效果不理想,边界部分不明显,局部图像有团块等问题,提出了一种基于硬件实现的Bayer图像快速插值算法。采用梯度算法对Bayer格式图像绿色通道进行恢复,根据像素点所属的颜色组对蓝色通道进行恢复。实验结果表明,本文算法比双线性法有更好的峰值信噪比(PSNR)值,RGB 3个通道的PSNR值均比双线性法高5 dB以上,而且算法消耗时间比双线性法少,恢复的图像视觉效果更好。实验处理一幅512×512的全彩图像仅需要9.3 ms,完全可以满足实时性的要求,因此,本文算法在对实时性要求高的场合有很好的应用前景。     

基于FPGA的千兆以太网光纤转换器的设计

根据实际高清晰度LED大屏幕显示器远距离的传输需求,为了解决千兆以太网5类非屏蔽双绞线最长100米传输距离的瓶颈问题,选用了传输距离较远的光纤取代原有的5类非屏蔽双绞线。出于成本考虑,不改变原有发送与接收系统结构,设计了一种千兆以太网光纤转换器,通过基于FPGA的光纤端和千兆以太网端数据格式的转换及控制模块的设计,实现了以太网双绞线和光纤两种介质间的相互转换。将该转换器应用于高清晰度LED显示屏的实时数字视频传输系统中,取得了良好的效果,实现了远达10千米的实时数字视频传输,满足了未来一段时期内用户的需求,达到了设计的预期目标。     

无线激光通信协议的设计

研究了无线激光通信（FSO）与传统激光通信的区别,编制了一套FSO物理层收发协议。采用现场可编程门阵列（FPGA）完成收发机与外部电路的数据通信,利用先入先出（FIFO）存储器完成收发协议与外部系统的接口。设计的物理层收发协议主要完成发送数据的编码、串行化以及接收数据的解串行化和解码。仿真实验结果表明：设计的收发协议可实现在40 Mbps通信速率下的稳定工作,证明了该收发协议设计的可行性。     

基于双口RAM的新型FPGA质心提取算法设计

针对大多数现有FPGA质心提取算法不适用于大量连通区图像的问题,设计了一套基于双口RAM的新型FPGA质心提取算法。在保持普通FPGA质心算法无需存储整幅图像和只扫描一次图像便可得到质心坐标的特点的前提下,巧妙的使用3个双口RAM作为算法的存储介质,避免了资源的大量消耗,由于没有了资源上的限制,新型算法不再局限于少量连通区图像,已然能够对千个以上的连通区图像进行处理。最后进行了一系列的实验分析：与MATLAB算法的处理结果对比,验证了设计的正确性;与普通FPGA质心算法的实验对比,说明新型算法在节省大量资源的同时还使得算法效率提高了一倍。     

BEPCII直线加速器数字延时触发器的设计与实现

针对北京正负电子对撞机II期（BEPC II）直线加速器升级改造过程中束流位置探测器（BPM）电子学对外部触发信号的需求,设计了一台高精度延时控制、上升时间短和参数灵活调节的数字延时触发器。采用FPGA（现场可编程门阵列）作为主控制器展开设计,重点介绍了基于FPGA的边沿检测模块和多通道延时处理模块的设计与仿真,描述了FPGA和驱动电路的设计方案以及在直线加速器上的应用。经测试,延时可调范围4 ns～4 μs,最小步进4 ns,步进误差0.125%;上升时间2 ns,延时抖动135.4 ps。     

语音控制的四旋翼飞行器设计与实现

基于语音识别技术,设计了一套语音远程控制四旋翼飞行器的系统。使用LD3320语音处理芯片和STM32微处理器实现语音识别功能,采用NRF24L01将识别结果传输到飞行器。选用STM32作为四旋翼飞行器的主控芯片,采用六轴运动组件MPU6050、三轴数字罗盘HMC5583L等传感器对飞行器的姿态进行实时测量,再利用数字滤波器对姿态信息进行处理,然后采用四元数进行姿态解算,最后运用双闭环PID控制算法实现姿态控制的要求。测试结果表明,通过语音可以控制四旋翼的正常飞行及姿态变化,系统稳定可靠。     

语音编码技术及其硬件实现

压缩编码技术是无线语音通信的关键技术之一。介绍了语音编码技术的基本概念及分类,并选用AMBE多带激励压缩编码算法,通过单片机控制专用语音压缩DSP芯片,提出了一种适合低速无线语音、数据实时通信的系统解决方案,完成了硬件、软件设计,实现了低速率下的语音、数据的同步大气传输。测试结果显示,在语音编码速率为2．4kbps以下时,仍然可以得到音质较好的语音输出。     

基于DSP+FPGA的新型弹载计算机设计与实现

以某型号导弹飞行试验为研制背景,设计出一款精度高、通用性强的新型弹载计算机。该弹载计算机以高性能DSP和FPGA为系统框架,通过其丰富的外围接口和强大的处理能力,结合AD5764转换模块、MAX3490通信模块、ADUM1401四通道数字隔离器和ULN2801达林顿管驱动器组成的离散量输出等模块,解决了弹载计算机与弹上飞控部件之间复杂的并行数据处理以及多种控制算法实时解算问题,具有体积小、重量轻、精度高、实时性好等特点。经过多次飞行试验表明,该弹载计算机具有较高的可靠性和稳定性,应用前景非常广泛。     

FPGA-Based Implementation and Synchronization Design of a New Five-Dimensional Hyperchaotic System

Considering the security of a communication system, designing a high-dimensional complex chaotic system suitable for chaotic synchronization has become a key problem in chaotic secure communication. In this paper, a new 5-D hyperchaotic system with high order nonlinear terms was constructed and proved to be hyperchaotic by dynamical characterization characteristics, the maximum Lyapunov exponent was close to 2, and there was a better permutation entropy index, while a valid chaotic sequence could be generated in three cycles in the FPGA (Field Programmable Gate Array)-based implementation. A multivariable nonlinear feedback synchronous controller based on FPGA was proposed to design and implement synchronization of high order complex hyperchaotic systems. The results show that the error signal converged to 0 rapidly under the effect of the nonlinear feedback synchronous controller. This lays the foundation for the synchronization of high order complex chaotic systems.     

Study and Characterization of Resonances in the Four-Wave Mixing Signal of a Two-Level System with Intramolecular Coupling

The Liouville formalism in frequency space is used in the present study to investigate the effect of the intramolecular coupling on the four wave mixing signal (FWM) of a two-level system. The internal rovibrational structure is incorporated by including the spin-orbit residual interaction in the total Hamiltonian of the system. The behavior of the FWM signal as a function of the coupling parameters (v and V₀) has been studied. The main properties affected were the permanent and transition dipole moments of the solute molecules when the rotating wave approximation is neglected. Reduced polarization expressions are obtained from the resonant terms and from the larger coherence and population density contributions to the macroscopic polarization, which in turn allows us to characterize individual resonances in the resulting frequency spectrum.     

Design and FPGA Implementation of a new hyperchaotic system

In this paper, a new four-dimensional autonomous hyperchaotic system is designed for generating complex chaotic signals. In the design, its parameters are selected according to the requirements for chaos and hyperchaos. The hyperchaotic nature is verified theoretically by using the bifurcation analysis and demonstrated experimentally by the implementation of an analogue electronic circuit. Moreover, the Field Programmable Gate Array （FPGA） technology is applied to implementing a continuous system in a digital form by using a chip of Altera Cyclone II EP2C35F484C8. The digital sequence generated from the FPGA device is observed in our experimental setup.     

基于非线性材料二次谐波与混频特性非逻辑门运算的全光实现

Optics has already been proved as a successful candidate for conducting parallel logic, arithmetic and algebraic operations. Several all-optical data processors were proposed since last few decades. To implement these systems, different data encoding decoding techniques such as polarization encoding, tristate, quartenary state, multivalued state, symbolic substitution technique etc. have already been proposed. All these are done to use optics in a suitable platform. We propose here a new concept of encoding data by adopting frequencies variation technique for conducting a inversion operation successfully.