基于DSP和FPGA的CAN总线通信系统设计

为了提高高速条件下数据传输的稳定性和可靠性,文章提出了运用DSP与FPGA相配合的方式,控制CAN总线实现数据传输;系统采用SJA1000作为CAN总线控制器;采用PCA82C250作为CAN总线收发器;采用特有并行处理方式的FPGA实现对CAN总线控制器读写、使能等信号的控制;采用数据处理单元DSP与CAN总线控制器直接进行数据传输,省去了数据在DSP与FPGA之间传输的时间;采用两片74LVC4245完成3.3 V TTL标准信号与5 V COMS电平信号之间的转换;实验结果表明,系统数据传输过程稳定可靠,可以基本满足高速信号的处理与传输要求。     

基于FPGA的脉冲电源及其控制系统设计

针对等离子体特定领域的应用需求,研制了一种基于上位机监控且具有手动/自动控制功能的脉冲电源。详细介绍了脉冲电源主电路、检测电路、驱动电路、数字脉宽调制(DPWM)产生模块以及脉冲变压器的设计方法。该电源采用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,产生DPWM信号及继电器控制信号,经驱动电路放大后驱动逆变全桥及继电器。设计了过温和短路保护电路,通过DS18B20温度传感器和QBC10PS5霍尔电流传感器对电源模块的工作温度和电流进行实时采样。实际应用测试表明,该电源满足设计指标要求。     

基于FPGA的脉冲电源及其控制系统设计

针对等离子体特定领域的应用需求,研制了一种基于上位机监控且具有手动/自动控制功能的脉冲电源。详细介绍了脉冲电源主电路、检测电路、驱动电路、数字脉宽调制（DPWM）产生模块以及脉冲变压器的设计方法。该电源采用现场可编程门阵列（FPGA）作为主控芯片,产生DPWM信号及继电器控制信号,经驱动电路放大后驱动逆变全桥及继电器。设计了过温和短路保护电路,通过DS18B20温度传感器和QBC10PS5霍尔电流传感器对电源模块的工作温度和电流进行实时采样。实际应用测试表明,该电源满足设计指标要求。     

基于FPGA的紫外光DPIM调制系统设计

为了验证数字脉冲间隔调制（DPIM）在紫外光通信中应用的可行性,设计了基于FPGA的DPIM调制和解调系统。调制过程在锁存器的控制下,将串并转换后的数据输入比较器,并与计数值相比较产生DPIM调制信号;在解调端,利用计数器检测相邻光脉冲间的空时隙数,在锁存器的控制下,恢复得到原始数据。以16-DPIM为例,随机输入一组串行二进制数据,经过调制系统得到了16-DPIM信号;同样随机输入一个16-DPIM调制信号,通过解调系统恢复得到了原始数据。并在此基础上提出了一种新型的双幅度、定长DPIM调制方式,能更好地弥补DPIM符号长度不固定的缺陷。     

基于单片FPGA的多通道磁共振成像接收模块

提出了一种基于FPGA的多通道磁共振成像接收模块,能对多个独立通道的磁共振信号进行直接采样、数字下变频,以及数据流控制,并对其进行了成像实验. 设计中采用Xilinx公司的系统级DSP开发工具--System Generator对FPGA内部所有功能进行建模、仿真并生成相应的硬件描述语言. 模块的采样速率为80MSPS,能灵活实现1 kHz~1 MHz范围的可变接收带宽,适用于1 T以下的磁共振成像系统;在单片FPGA内完成1~4个通道采样信号的数字正交解调,抽取滤波和数据流的处理,并可扩展至8通道. 实验证明模块具有体积小,集成度高,可重构性强和成本低等特点,为磁共振成像谱仪的多通道接收系统提供了一种高性能的数字化解决方案.     

基于温度补偿的超声波测距系统设计

基于温度补偿的超声波测距系统设计由AT89S51单片机、发送电路、接收电路、温度补偿电路和显示电路等5部分组成。通过实验对温度、距离衰减及时间差测量进行补偿,利用超声波反射特性对障碍物进行测距。实验结果表明：系统性能稳定,测距精度高,环境适应性更强在超声波测距范围内,最大误差不超过2CM。     

基于FPGA技术的混沌加密系统研究

提出了一种基于混沌加密算法和传统加密算法的混沌加密系统, 并采用FPGA技术进行了硬件开发. 根据离散化和数字化技术, 将Henon映射和Logistic映射作离散化处理, 采用Verilog HDL语言和FPGA技术产生迭代序列, 结合传统加密算法, 基于Xilinx的FPGA开发平台进行了硬件实验研究, 并给出了该系统通过互联网上实现了文件加密和解密的通信实验, 结果显示具有网络通信的应用潜力.     

基于AVR单片机的超声波测距系统构建

为了提高超声波测距精度,构建了基于AVR单片机的测距及数据处理系统。分析了超声波测距的原理,以AVR单片机为处理器设计了超声波产生和发射电路、超声波接收和信号处理电路以及温度测量和补偿电路等。针对温度对超声波速度的影响,根据超声波速度与温度的关系,设计了超声波速度补偿算法。为了提高回波时间测量准确性,减小随机噪声及空气中其他杂散播干扰的影响,采用均值数字滤波方法,对计数时间进行处理。实测结果表明,在3cm~400cm范围内,超声波测距系统测量数据准确,最大误差为0.66cm。     

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。     

基于FPGA的高强度聚焦超声相位控制系统设计*

多阵元相控阵换能器具有焦距可调和可实现经颅聚焦等优势,近来受到众多研究者的关注,其相位控制系统是决定多阵元相控换能器能否应用于临床的关键技术之一。在输出信号稳定的同时提高高强度聚焦超声相位控制系统精度是设计过程中的重点与难点。本文基于现场可编程门阵列设计了一种高强度聚焦超声相位控制系统。实测结果表明,多通道延时分辨率为1 ns,延时误差小于1 ns,可满足多阵元高强度聚焦超声治疗相控聚焦换能器延时精度的需要。     

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。     

基于FPGA的CMOS图像传感器的驱动开发

对比分析了COMS图像传感器IBIS5-A-1300的两种工作模式,使用Verilog语言对图像传感器的驱动时序进行硬件的描述,并用ModelSim对卷帘模式的设计时序进行仿真。采用了Altera公司的cycloneⅡ系列器件EP2C20F48418进行配置和验证,结果证明了时序电路的正确性。该系统适用于航天领域空间图像采集任务。     

基于FPGA的激光测速仪信号处理方案设计与实现

为满足高动态环境下的激光多普勒测速仪信号处理需要,提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的激光测速仪信号处理方案。在FPGA内部完成全部信号处理的内容,利用快速傅里叶变换（FFT）算法得到信号的频谱,利用能量重心法对离散频谱进行校正,开发采样频率自适应算法,兼顾测量准确度与测量范围的要求,最后将结果通过通用串行总线上传个人计算机显示。程序采用流水线方式设计,提高信号处理速度。经过实验验证,数据更新率达到2.4~24 kHz, 数据延迟时间为123~1230 s,测量准确度优于810-4,测量稳定度优于2.510-7。     

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。     

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FPGA的脉冲信号发生器的设计

介绍了一种基于FPGA的脉冲信号发生器的设计方法与电路。该仪器可以产生周期在1m s秒到1000 s之间的方波信号,并且信号的占空比可以以千分之一周期的步进进行调节,输出模式可以分成连续模式和单次手动触发模式。输出脉冲f/T的精确度<0.02%,输出脉冲f/T的稳定性<±0.01%。在电路上采用了现场可编程逻辑门阵列(FPGA)来构建,不仅简化了电路,而且提高了精度,降低了功耗和成本。