基于FPGA的PLC并行执行定时器/计数器的设计

针对ARM+FPGA构建的PLC系统,分析PLC对定时器/计数器的功能需求,设计了可以并行执行的定时器/计数器,构建的定时器/计数器共用一个端口读写控制器与FPGA中央控制器进行数据通信,定时器/计数器内部工作是相互独立的,能够并行的工作,并通过使用地址映射存储器使得定时器/计数器的指令执行更加高效。对中央控制器与定时器/计数器的通信时序和通信格式进行了设计,方便了中央控制器对定时器/计数器的控制与测试。通过仿真测试,该定时器/计数器能够满足PLC定时器/计数器的基本功能,并且达到了稳定的定时/计数的设计要求。     

基于ARM+FPGA的PLC计数器的设计

计数器是PLC内部重要的软元件之一,在以PLC为核心部件的自动控制系统中,这种软元件通过相应的程序实现系统的实时准确的计数。ARM通过双口RAM发送指令命令给FPGA,FPGA控制计数器进行相关操作,FPGA的晶振工作频率50MHz作为计数器控制模块的时序约束,设计的计数器具有加减计数功能、断电保持功能、数据回传功能等,以满足PLC控制器的计数需求,并通过使用地址映射存储器使得计数器控制器的指令执行更加高效。设计了计数器与FPGA指令执行控制器的通信协议。通过对设计完成后的仿真与测试,单个计数器的计数频率达到2MHZ,基本实现了PLC计数器的功能,并且达到了稳定计数的设计要求。     

基于FPGA的IRIG-B编解码设计与实现

随着系统间时间同步要求的提高,IRIG-B码被越来越多的应用于系统间的时统模块中;针对传统的单片机及专用芯片实现方法已经不能满足产品的可靠性和可移植性的问题,对基于FPGA的IRIG-B编解码设计和实现方法进行了研究;提出了一种将BCD码和二进制码之间相互转换的迭代算法;结合FPGA设计方法对IRIG-B编码和解码方法进行了研究;通过对实验方法进行仿真,结果表明该方法能够正确有效的对时间信息进行IRIG-B格式的解码和编码,并且FPGA内部的实现形式可以大大减少外部芯片及电路的使用,从而大幅提升产品的可靠性和可移植性。     

盖革计数器的数字显示

介绍了盖革计数器数字显示电路的组成、安装及调试。     

基于FPGA的电容式编码器数据采集系统设计与实现

为了精确地获取电容式编码器输出信号中所携带的位置信息,文章设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的电容式编码器数据采集系统;文中介绍了带通滤波器、同步正交解调、低通滤波器和Cordic等系统模块,并详细分析了系统的稳定性和误差;实验结果表明,在转速度为800 rpm时,角度分辨率可达到0.192度,在一个周期内最大误差0.002 8度,平均误差0.000 8度,静止抖动0.007 26度,统能够实时的获取转子的位置信息,同时具有较好的精度和稳定性。     

基于FPGA的电容式编码器数据采集系统的设计与实现

电容式编码器是一种新型、耐用、可靠和准确的编码器。由于电容式编码器编码的原理不同于传统的光学式和电磁式编码器,其输出的位置信息是经过两路激励信号调制后的正弦波形,与传统的正余弦(和)和方波(PWM)输出方式差异较大,因此其信号检测技术也和传统的编码器有很大的差别。为了精确地获取电容式编码器输出信号中所携带的位置信息,本文设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的电容式编码器数据采集系统。文中介绍了带通滤波器、同步正交解调、低通滤波器和Cordic等算法,并详细分析了系统的稳定性和误差。实验结果表明,系统能够实时的获取转子的位置信息,同时具有较好的分辨率和精度。     

基于FPGA与Matlab的数字正交解调器的设计

为有效提取测控系统输入信号的幅度和相位信息,设计了基于FPGA与Matlab的信号数参考文献6文献类型、文献出处、年份字正交解调器。在Matlab/Simulink环境中产生一路调幅信号,并在此环境下利用5个直接I型的4阶FIR滤波器节搭建了20阶FIR滤波器;利用FPGA查表法实现数控振荡器(NCO),并控制1路调幅信号与正交的正、余弦信号分别进行数字混频处理;对经FPGA数字混频处理后的两路倍频分量和基频分量信号进行滤波处理,经处理后的信号在FPGA的控制下进行相加处理。最后在硬件平台上进行了仿真测试实验,验证了该方案的正确性和可行性。     

基于OMP算法的图像重构研究与FPGA实现

针对高分辨率的图像在采集过程中存在数据量较大的问题,提出了一种基于正交匹配追踪(OMP)算法的图像重构方法,设计了OMP算法的硬件结构,并在FPGA平台上进行了仿真验证;首先,研究了压缩感知算法的基本原理;然后,分别基于匹配追踪算法(MP)和正交匹配追踪算法实现了图像的重构;最后,通过仿真对比分析了这两种方法的图像重构结果,OMP算法误差在10-15量级,明显优于MP算法的10-3误差量级,并且OMP算法的迭代收敛性也优于MP算法。     

基于FPGA的IRIG-B(DC)码解码卡的设计

为解决传统解码仪存在的体积大、兼容性差等问题,提出利用FPGA实现解调IRIG-B（DC）码信息的电路板卡的设计,该板卡能够解调出IRIG-B（DC）码的时间信息,根据此时间信息,解码卡可以输出相应的秒脉冲,并且通过RS232串口将解调出的时间信息传送给上位机。试验证明该解码卡具有环境适应性强、体积小、结构简明、应用范围广等特点,可以满足实际应用场所对IRIG-B码解码的要求。     

基于FPGA的核磁共振数字化发射机

提出了一种基于FPGA的核磁共振数字化正交发射机的设计技术.利用FPGA内嵌块RAM以及丰富的逻辑资源,并基于ARM7等嵌入式通讯系统完成发射机的高速调制,可以灵活地实现脉冲的频率、相位以及幅度等的调制,精确地控制脉冲的间隔时间.同时FPGA对两片DDS芯片的同步控制还可以实现正交射频信号的发射.     

高速定点FFT的FPGA实现

设计了适合基于FPGA的FFT基2-DIT处理算法,用Altera公司推出的Cyclone系列芯片实现了性能高,速度快的大点数的定点的FFTIP核设计。设计中利用流水线结构和乒乓操作,一个脉冲计算一次蝶形单元,在时钟100MHz下,计算一次256点的FFT耗时约为10us。已经成功应用于基于FPGA的语音识别系统,对FFT算法的理论研究应用于嵌入式系统平台有一定的参考价值。     

数字正交检波中的数据处理方法

详细讨论了数字正交检测中的数字处理方法,通过时域插值和选择适当的数字滤波器,可以降低对A DC采样速率的要求.最后给出NMR实验结果.     

干涉条纹智能计数器的研制

设计了干涉条纹智能计数器,结合线胀系数测量实验验证了该仪器可实现干涉条纹的自动计数,具有计数准确、抗干扰能力强、价格低廉等优点.     

一种宽带雷达数字化接收机的设计

用高速A／D变换器、专用数字正交解调器以及大容量、高性能FPGA构造宽带雷达数字接收机，其中数字下变频采用FPGA以高效的多相滤波器结构实现，它能够大大降低运算量，提高系统实时处理的能力。     

高场核磁共振的数字正交检波方法

在核磁共振中,常规的正交检测技术采用两路相敏检波.因为两路相检波的相位和幅度存在不平衡而引起谱失真,所以必须用相位循环来消除.这增加了实验时间.本文提出并在MSL-300 NMR谱仪上实现了一种数字正交检波方法.这种方法使用单路相检波,避免了两路不平衡而引起的谱线失真,因此不需要相位循环技术     

基于解码技术的全息显微术研究

提出了一种利用解码技术对全息显微畸变图像进行校正的方法。把全息记录中的显微镜预放大过程作为物光波产生畸变的编码过程;在波前再现过程中,用全息记录中的预放大显微镜对再现的赝实像再次放大进行解码,从而获得清晰的全息显微图像。实验验证了该方法的有效性。     

新型干涉条纹计数器的设计与应用

针对用迈克尔逊干涉仪测量激光波长实验需要人工记录干涉环改变数量问题,研制一种干涉条纹自动计数器。该计数器不仅能显示干涉条纹改变数量,还能显示不同光强对应信号强度。同时,准确度高、操作简便,能在不同背景光强环境和光源光强条件下使用。     

基于FPGA的浮点指数函数算法研究与实现

基于FPGA的核电站仪控设备中涉及大量浮点指数运算,而常用的CORDIC算法和线性逼近法等存在计算范围小、计算精度不高等问题,对FPGA硬件实现指数函数的方法进行研究,并提出一种改进的级数近似法。该方法对输入进行预处理,将输入分解后采用查找表和泰勒级数展开结合的方法,在展开很少项数的情况下快速收敛,发挥查找表法和级数近似法的优势,提高算法的运算精度和效率。在Matlab环境下对改进算法的有效性进行仿真验证,且采用Verilog语言进行编程实现,在Microsemi公司的IGLOO2系列FPGA上进行具体算法性能验证。Matlab仿真和FPGA验证结果均表明,改进的级数近似法能够大幅增大指数函数的自变量输入范围,并提高计算精度。     

基于FPGA的QPSK信号干扰源设计

针对QPSK调制方式特点,设计了基于FPGA的信号干扰源,分析了系统干扰原理;利用m序列生成均匀白噪声,采用地址法完成高斯白噪声转换;以Logistic混沌映射电路作为信源,采用直接数字频率合成技术产生正弦信号作为载波,用VHDL语言设计FPGA与单片机的接口电路;在单片机控制下,用于FPGA生成干扰信号经AD9760实现数模转换;仿真和实验表明,该系统精度高,干扰参数易于控制修改,满足实际要求,并且稍加改动可生成多路同步干扰信号。     

单光子计数器的校验方法研究

单光子计数器的校验标定分为两个步骤:验证仪器的计数与其接受的光能量之间的线性关系,即采用光照度平方反比定律、发光二极管发光强度与其电流的关系逐一进行校验,其中后一种方法能更方便也能更准确地进行测量;标定单光子计数器。使用恒流源控制发光二极管电流来制成弱光标准光源,利用大动态范围的光子计数器,结合弱光辐照计标定光子计数器。实验结果表明,由于光子计数器的核心器件光电倍增管及其高压电源不很稳定,光子计数器需要经常校验和标定。使用发光二极管制成标准光源来进行校验和标定光子计数器是一种较好的解决方法。