基于FPGA和有限状态机的守时系统设计

通过对现阶段守时系统实际应用情况和技术特点的分析,提出了一种新的守时系统设计方案,设计了一个基于FPGA和有限状态机的守时系统;采用恒温晶振组成本地时钟,与GPS/北斗时钟源共同作为系统的输入信号,利用FPGA设计守时系统的基本电路和有限状态机,并对调频调相部分和外部D/A转换电路进行控制,实现本地时钟与时钟源完全同频同相输出,从而快速获得高精度的时间基准,并能在GPS/北斗失锁后对时钟源信号进行保持,实现通信系统的时间同步。     

基于FPGA的多通道串口数据采集与传输设计

针对多通道串口数据的采集与传输现实需要,提出了一种基于FPGA的多通道串口数据采集方案。通过对多路串口数据的同时采集、缓冲及打包的数据流处理思想,采用FPAG+多串口+USB的硬件框架及总线不同速率的传输算法,实现了多路串口数据的采集与传输。为了验证设计的有效性,设计了6路串口同时传输的试验方案,最终通过试验满足预期要求,达到多路串口同时采集及传输的目的。     

基于FPGA的实时图像采集与分析系统设计

当今社会视频技术运用的越来越广泛。针对实时图像采集与分析系统对实时性要求高的特点,研究并设计了一套基于FPGA的图像实时采集与分析系统,利用在FPGA芯片上设计软硬件,速度快、稳定可靠,研发周期短等特点。整个系统以FPGA芯片为核心,辅以图像采集模块、图像分析算法、图像存储和图像分析模块。实验表明, 该系统较好地符合了系统对实时性的要求。     

一种新型的FPGA实现RS422串口通信方法

在FPGA实现RS422串口通信的常用方法中经常遇到诸多问题,如FIFO深度读取不正确、FIFO写数据端口与读数据端口时序竞争、多个模块间信号延时导致FPGA亚稳态等问题,因此设计了一种新型的RS422串口通信实现方法;该方法通过利用寄存器数组作为循环缓存代替FIFO,利用计数器代替传统的波特率产生模块,把常用方法中的多个模块整合成一个模块,只采用一个主时钟,所有寄存器的时钟输入端共享一个时钟,对FPGA逻辑与时序进行了有效约束,避免了FPGA中亚稳态产生;试验结果表明该方法实现的RS422串口通信高速、可靠、稳定,并且利用FPGA实现RS422串口通信,可使整个系统更为灵活、紧凑,减小整个电路的体积,提高系统的可靠性和稳定性。     

基于FPGA的雾霾视频图像实时复原系统研究

针对雾、霾等恶劣气象条件下, 视频监控等户外视频设备对视频图像实时复原的需要, 提出一种快速图像复原算法的FPGA实现方法, 通过适当降低算法复杂度达到了降低时间开销和硬件实现复杂度的目的。通过将一帧视频分解成3×3小窗口进行运算, 以窗口中心像素的流水计算替代一帧视频像素计算, 使每个像素在3个时钟周期内完成全部运算, 确保了系统能够实时复原, 降低了复原模块对硬件的开销。实验证明:FPGA处理结果和MATLAB处理的结果相符, 可以在保证除雾效果的前提下, 实时处理分辨率为640×480视频并以29帧/s速度流畅显示。     

基于FPGA的实时大气湍流图像复原算法及实现

由于大气湍流的影响,远距离光学成像设备获取的图像会出现严重的退化现象,例如几何畸变、运动模糊和离焦模糊等。目前主流的湍流复原算法通常依赖于非刚性配准、重建,或者从长时的视频序列中寻找稀有的“幸运区域”,这些方法均需要庞大的计算量或者提前获得完整视频数据,无法满足实际应用场景的实时性要求。因此,提出一种可在FPGA中实现的实时湍流复原算法。该方法利用大气湍流的随机性,通过连续帧信息对图像进行时间域的滤波,解决了图像几何畸变的问题;然后,将频域的维纳滤波转换为较为容易实现的空间域卷积,解决了图像模糊的问题。实验表明,本文算法不仅满足了实时性要求,同时有效地实现了湍流图像的复原。     

基于FPGA的实时Bayer解马赛克算法与实现

Bayer阵列被广泛地应用于CMOS/CCD?(complementary?metal?oxide?semiconductor/charge-coupled device)等前端传感器中,用以对彩色图像进行压缩编码.通过解马赛克算法将Bayer阵列还原为红、绿、蓝彩色阵列,算法性能影响着成像有效分辨率和纹理细节.随着半...     

基于FPGA FIFO处理的多路CAN总线高速通信设计

船舱监控系统中,需要对各种设备的交互数据进行实时采集分析。提出一种基于FPGA多路CAN总线的高速通信设计。采用多路隔离CAN总线通道,在FPGA中引入FIFO处理单元,实现实时操作系统上的高速报文交互。试验证明,该设计有效提高多路CAN总线通信的极限速率,合理优化计算机系统中断资源分配方式,降低CAN总线通信的中断频率。     

FPGA＋DSP实时信号处理系统在ONT当中的应用

APON系统中的光网络终端（ONT）作为一个智能的宽带网络终端是实现光纤入户的重要设备。根据此设备接入业务复杂，通信速率快的特点，本文结合ONT的具体研制工作，提出了采用DSP FPGA的方法，来完成ONT所需要的实时信号处理功能的方案。     

单片机串口通信在物理实验仪器联机控制中的应用

阐述了通过单片机串口与计算机串口通信的方式,实现计算机对物理实验仪器的控制和数据采集的方法,详细说明了单片机串口通信的软硬件设计,并以具体实验为例做了进一步分析。     

Advantage of Quantum Theory over Nonclassical Models of Communication

Quantum correlations provide dramatic advantage over the corresponding classical resources in several communication tasks. However, a broad class of probabilistic theories exists that attributes greater success than quantum theory in many of these tasks by allowing supra-quantum correlations in “space-like” and/or “time-like” paradigms. In this letter, a communication task involving three spatially separated parties is proposed where one party (verifier) aims to verify whether the bit strings possessed by the other two parties (terminals) are equal or not. This task is called authentication with limited communication, the restrictions on communication being: i) the terminals cannot communicate with each other, but (ii) each of them can communicate with the verifier through single use of channels with limited capacity. Manifestly, classical resources are not sufficient for perfect success of this task. Moreover, it is also not possible to perform this task with certainty in several nonclassical theories although they might possess stronger “space-like” and/or “time-like” correlations. Surprisingly, quantum resources can achieve the perfect winning strategy. The proposed task thus stands apart from all previously known communication tasks as it exhibits quantum advantage over other nonclassical strategies.     

基于FPGA的跳频通信系统开发

为了提高通信的抗干扰和保密性,对跳频通信进行了研究,通过分析跳频通信的实现方式,提出基于FPGA的跳频通信系统实现方案。该方案中发端信号采用QPSK调制,接收端采用超外差接收以达到减少噪声和提高接收灵敏度的效果,接收端跳频同步采用等待自同步的跳频捕获和基于延迟锁相环的跳频跟踪。测试结果表明所设计的跳频通信系统可以正确实现跳频通信。与传统跳频通信实现方案相比,该方案具有灵活性强、开发周期短、开发费用低等优点。     

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。     

Multiple Wavelength-Channels in SPP Waveguides for Optical Communication

Surface plasmon polaritons （SPPs） can be excited, meanwhile some peculiar optical phenomena will appear when light irradiates metal structures under some conditions. Based on photonie band gap theory, in this Letter we present a kind of SPP waveguide with multiple wavelength-channels. By using the Bragg effect and introducing some geometric defect layers into a quasi-periodic metal heterowaveguide, the multiple SPP forbidden bands （SPFBs） in a given waveband can be generated, and the multiple SPP pass bands （SPPBs） with narrow bandwidth in each SPFB can be realized. The SPP propagation in metal heterowaveguide is calculated by FDTD and transfer matrix methods. By selecting appropriate thickness, position and the number of defect layers, two SPPBs can be achieved in the SPFBs around 1.31 and 1.55μm simultaneously.     

Acousto-Optoelectronic Processors for Communication and Information Processing Systems

The problems of using functional electronics in radio communication and radio-signal processing systems are considered. Different methods of radio access are compared from the viewpoint of throughput and efficiency of frequency resource usage. The prospects for applying systems with code division of channels using matched filters on surface acoustic waves are shown. The results of research and development of various acousto-optical devices, including radio-signal spectrum analyzers, direction finders – frequency meters, and demodulators of phase-shift keyed signals are presented.     

多发射机在大气激光通信中的应用

大气湍流引起的光强闪烁会严重影响大气激光通信系统的性能,使误码率增加。研究表明误码率随对数振幅方差（湍流强度）的增加而上升,为了减小误码率,可以采用多点发射以减小大气湍流对系统的影响,从而提高系统的可靠性。     

多子直方图均衡微光图像增强及FPGA实现

针对微光图像对比度低,目标难以识别的问题,对微光图像增强算法进行了研究。提出了一种多子直方图均衡增强算法,该算法首先将直方图按面积平均分割成4个子直方图,利用平均像素数量作为阈值切割直方图降低过度增强现象,然后加入尺度因子对动态范围进行调整,最后分别对子直方图均衡得到增强效果。此算法用Verilog语言在现场可编程门阵列（FPGA）上具体实现,并给出了主观和客观的评价,改进算法能产生更清晰的图像,在硬件平台上也能实时显示增强效果,一帧图像处理时延约为0.45 ms。实验结果表明,改进算法不会产生饱和、噪声放大的现象,图像细节保持较好,满足视频图像处理实时性要求,得到了具有较好视觉效果的增强图像。     

多调制方式下的强度叠加编码多发多收大气光通信系统性能分析

对开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)下强度叠加编码多发多收(MIMO)光通信系统的性能进行了比较分析。研究表明:随着调制阶数的提高,后三种调制在平均发射功率需求方面较OOK调制有很大优势,但是相应的传输容量却有所下降。在差错性能方面,OOK调制在接收功率较低时误包率相对其它三种调制要小,当接收功率提高到一定程度时,PPM,DPPM和DPIM调制相对OOK调制均体现出了3～10dB的误包率优势。     

Constructing Four-Photon States for Quantum Communication and Information Processing

We provide a method for constructing a set of four-photon states suitable for quantum communication applications. Among these states is a set of concatenated quantum code states that span a decoherence-free subspace that is robust under collective-local as well as global dephasing noise. This method requires only the use of spontaneous parametric down-conversion, quantum state post-selection, and linear optics. In particular, we show how this method can be used to produce all sixteen elements of the second-order Bell gem , which includes these codes states and is an orthonormal basis for the Hilbert space of four qubits composed entirely of states that are fully entangled under the four-tangle measure.     

Fractional Dynamics at Multiple Times

A continuous time random walk (CTRW) imposes a random waiting time between random particle jumps. CTRW limit densities solve a fractional Fokker-Planck equation, but since the CTRW limit is not Markovian, this is not sufficient to characterize the process. This paper applies continuum renewal theory to restore the Markov property on an expanded state space, and compute the joint CTRW limit density at multiple times.