基于现场可编程门阵列技术的混沌数字通信系统——设计与实现

提出了基于IEEE-754标准和现场可编程门阵列(FPGA)技术的混沌数字通信系统的通用设计与硬件实现的一种新方法,实现了混沌加密体制与传统密码体制的结合.根据Euler算法,对连续混沌系统作离散化处理,通过FPGA硬件设计混沌离散系统,使其产生作为密钥的混沌数字序列,其中加密算法采用置乱扩展技术,并对算法进行了分析.设计驱动响应式同步保密通信系统,构建包含信号在内的闭环,实现发送端与接收端离散混沌系统的同步.以网格蔡氏混沌系统为例,对该保密通信系统进行了FPGA硬件实验,给出了技术实现过程、算法流程、硬 关键词： 网格多涡卷蔡氏电路 置乱扩展矩阵 现场可编程门阵列技术 混沌数字通信系统     

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.     

磁控二氧化钛忆阻混沌系统及现场可编程逻辑门阵列硬件实现

忆阻器作为混沌系统的非线性部分,能够提高混沌系统的信号随机性和复杂度,减小系统的物理尺寸.本文将磁控二氧化钛忆阻器应用到一个新的三维自治混沌系统中,通过理论推导和数值仿真,从平衡点的稳定性、Lyapunov指数谱、庞加莱截面和功率谱等方面研究了该系统的动力学特性,并详细讨论了不同参数变化对系统相图和平衡点稳定性的影响.有趣的是,在改变参数的情况下,系统的吸引子会产生翻转、混沌程度加剧和混叠的现象,说明该忆阻混沌系统具有丰富的动力学行为.此外,本文将改进的牛顿迭代法运用于现场可编程逻辑门阵列技术中,巧妙设计出一种只迭代3次就能达到所需精度的开方运算器,从而硬件实现了该忆阻混沌系统.这突破了以往忆阻器混沌系统只能在计算机模拟平台仿真的瓶颈,为进一步研究忆阻混沌系统及其在保密通信、信息处理中的应用提供了参考.     

基于现场可编程门阵列的加速器同步控制器设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ的控制中对于同步触发信号的要求,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度同步控制器,它能为加速器设备提供同步工作所需的脉冲信号。控制器采用粗延时结合精延时的方式,FPGA实现粗延时,专用延时芯片实现精延时,提高了延时精度,同时增大了延时、脉宽及周期的调节范围。测试结果表明,该控制器输出脉冲的最小延时步距为0.25ns,延时、脉宽及周期调节范围为1μs~2s,周期抖动的标准偏差为70ps。该控制器输出信号满足要求,程序界面操作简便,通过串口RS-422远程控制稳定可靠。     

基于现场可编程门阵列的加速器同步控制器设计

针对加速器驱动次临界系统（ADS）注入器Ⅱ的控制中对于同步触发信号的要求,设计了基于现场可编程门阵列（FPGA）的高精度同步控制器,它能为加速器设备提供同步工作所需的脉冲信号。控制器采用粗延时结合精延时的方式,FPGA实现粗延时,专用延时芯片实现精延时,提高了延时精度,同时增大了延时、脉宽及周期的调节范围。测试结果表明,该控制器输出脉冲的最小延时步距为0.25 ns,延时、脉宽及周期调节范围为1 s~2 s,周期抖动的标准偏差为70 ps。该控制器输出信号满足要求,程序界面操作简便,通过串口RS-422远程控制稳定可靠。     

基于现场可编程门阵列的通用化PCM编码器

针对目前弹载遥测系统对PCM编码器提出的通用化应用需求,提出了一种基于现场可编程门阵列的通用化PCM编码器。该方法以软件为主的信号处理方式代替硬件处理,采用Verilog HDL语言和模块化的设计思想将编码器的各功能模块集成在单片FPGA中,通过功能模块的积木式组合和参数配置实现了对被测弹箭系统的采集编码。仿真测试结果表明该编码器满足绝大多数弹箭遥测系统的参数测试要求,在弹箭遥测系统中飞行试验结果表明该编码器在全弹道飞行过程中工作稳定可靠,该编码器实现了通用化的要求。     

基于现场可编程门阵列的高能工业CT同步系统设计

 介绍了一种基于现场可编程门阵列的嵌入式高能工业CT同步控制系统。该系统将现场可编程门阵列作为系统时序控制的核心,其内部集成了UART、指令解码、LCD显示、EEPROM读写和同步时序产生等模块。系统采用有限状态机设计了指令解码模块,具有良好的可扩展性。同时,设计了基于查找表结构的频率计数值产生模块,提高了系统处理速度,减少了逻辑资源的占用。最后,采用VC++设计了控制软件,并通过实验得到了清晰的图像数据。     

基于现场可编程门阵列的高能工业CT同步系统设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列的嵌入式高能工业CT同步控制系统。该系统将现场可编程门阵列作为系统时序控制的核心,其内部集成了UART、指令解码、LCD显示、EEPROM读写和同步时序产生等模块。系统采用有限状态机设计了指令解码模块,具有良好的可扩展性。同时,设计了基于查找表结构的频率计数值产生模块,提高了系统处理速度,减少了逻辑资源的占用。最后,采用VC++设计了控制软件,并通过实验得到了清晰的图像数据。     

基于现场可编程门阵列与Labview的脉冲电源控制系统设计

介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)的等离子体磁约束脉冲电源控制系统的设计与实现。该控制系统采用了虚拟仪器技术、嵌入式控制技术、串行通信技术、光电隔离技术等，提高了系统抗干扰性能以及可编程性，实现了多个脉冲电源模块开关器件间的逻辑互锁、参数设置以及远程监控等功能。控制系统具体由实验室虚拟仪器集成环境(Labview)编写的上位机界面、由硬件语言Verilog HDL 编写的下位机以及专用的光电隔离转换电路组成，用于实现多个脉冲电源充放电的时序控制。实验证明了系统在复杂电磁环境下，运行稳定，性能良好。     

基于现场可编程门阵列的数字化自动锁相技术研究

基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速数据处理能力,介绍了一种采用双比例积分微分(PID)算法的数字化伺服控制系统,在一定程度上改善了数字化锁相中锁定精度与控制范围之间的矛盾,大大提高了单次锁定持续时间.程序采用正弦扫描和积分扫描两种方法分别实现了相位失锁自动搜索功能,并且在实验上得到了验证.前者失锁后的搜索时间更短,...     

在现场可编程门阵列中的高频反馈数字化算法

 介绍了高频反馈的基本原理,并依据此原理,提出了在现场可编程门阵列中采用数字算法实现高频反馈的方案,即采用旋转矩阵实现反馈环路中的增益调节和相位调节,然后再与标准信号进行矢量运算。同时,在上海光源的高频系统上进行了相关的实验,测量得到的环路延时为1.2 μs;当加入高频反馈前后,观测到超导高频腔的带宽由3.3 kHz增加到了4.8 kHz,Q值由150 550降到104 130。     

静态随机访问存储器型现场可编程门阵列辐照效应测试系统研制

在调研静态随机访问存储器型现场可编程门阵列(FPGA)器件空间辐照效应失效机理的基础上,详细论述FPGA辐照效应测试系统内部存储器测试、功能测试及功耗测试的实现原理,给出了系统的软硬件实现方法。所建立的系统可以测试FPGA器件的配置存储器翻转截面、块存储器翻转截面、功能失效截面、闭锁截面等多个参数,其长线传输距离达到50 m以上,最大可测门数达到了100万门,为FPGA辐照效应研究提供了测试平台。     

基于电流反馈放大器的网格多涡卷混沌电路设计与实现

提出了一种仅用电流反馈放大器实现网格多涡卷混沌系统的方法.首先用电流反馈放大器设计非线性函数电路;再用电流反馈放大器设计网格多涡卷混沌电路,根据混沌吸引子参数确定电路参数,由于电流反馈放大器具有较好的频率特性和端口特性,使该电路的工作频率高、电路结构简单、使用元件少;最后,通过电路仿真验证该方法的可行性.     

基于电流传输器的网格多涡卷混沌电路设计与实现

提出了一种利用同相电流传输器(CCⅡ+)实现网格多涡卷混沌吸引子的方法.首先,构建一个三维网格多涡卷混沌系统,并对该系统进行基本动力学特性分析.其次,在考虑电流传输器端口寄生参数的情况下,构建了电流输出的饱和函数电路并设计一个具有串联结构的网格多涡卷混沌电路,使得该电路的工作频率得到提高.最后,通过硬件电路实验验证了该方法的可行性.     

Research on the fault diagnosis technology of intermittent connection failure belonging to FPGA solder-joints in BGA package

A new method to detect intermittent faults in FPGA (field programmable gate array) of BGA (ball grid array) packages is presented. Inject proper current into measured IO port via sensor circuit, the intermittent faults will arouse impedance of the solder-joint to change intermittently, the voltage of solder-joint will also change intermittently, the fault information can be obtained through regulating the voltage signal. Compared with current monitoring method based on degradation model, this scheme is more reliable and accurate. It can prevent the catastrophic faults caused by failure of the FPGA solder-joints effectively, as well as economize the maintenance cost.