基于Flash存储介质的遥测系统高速存储技术研究

为提高获取数据的容量和可靠性,运载火箭遥测系统、卫星测控系统和卫星有效载荷数传系统等各类遥测系统越来越多地采用存储器实时记录存储遥测数据。针对遥测系统实时存储数据容量大、读写速度快、可靠性要求高和使用环境苛刻等要求,提出采用Flash芯片作为存储介质,通过流水线技术和并行处理技术实现了低速Flash芯片实时可靠存储高速数据的目的,利用无效块管理技术和防误擦除技术提高了高速实时数据存储可靠性。通过对某运载火箭遥测系统记录存储的多次飞行数据分析,该技术能够可靠存储运载火箭在地面测试、主动段飞行、级间分离、再入飞行等各时间段落的1553B总线数据、振动冲击等飞行环境数据以及图像或视频数据,从而为提升运载火箭的飞行能力提供了有力的数据支撑。     

一种高吞吐率国密SM3硬件IP核的设计与实现

为满足网络安全认证的需求,提出了一种高吞吐率的国密SM3的硬件IP核的设计方法。该方法用3级流水线缩短了每轮运算的关键路径,提升了系统时钟,并将64轮运算全部展开,实现轮间64级流水线,总共192级的全流水线设计,能够同时实现192组消息的SM3运算。基于SMIC 0.18um的工艺,实现了该IP核,时钟频率达到了200MHz, 吞吐率达到了102.4Gbps,比现有的研究成果提升39.3%。     

数字下变频中基于CORDIC算法的NCO设计

在数字下变频中传统数字控制振荡器(Numerically Controlled Oscillator,NCO)模块都是基于查找表结构的,该结构在FPGA内部实现需要占用大量ROM资源,针对这一问题,提出采用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)算法进行NCO设计,相比传统的NCO设计,该方法具有输出信号频谱纯度高、能够直接混频而不需要乘法器等优点。设计中采用变象限映射方法解决CORDIC算法无法全周期覆盖的问题,采用流水线技术解决串行迭代带来难以实时输出的问题。经过Modelsim仿真分析,实际输出值与理论值之间的相对误差在10-4~10-5数量级范围内,满足数字下变频中NCO的性能需要。     

一种应用于14位ADC的运算跨导放大器

基于SMIC 0.18 μm标准CMOS工艺,设计了一种应用于40 MHz采样频率的14位高精度流水线ADC电路的运算跨导放大器,包括增益级电路、前馈级电路、共模反馈及偏置电路。放大器的输入增益级采用带正反馈环路的增益自举技术,在低频时实现了较高的增益。区别于传统频率补偿技术,使用一种新型无密勒电容的前馈频率补偿方案,实现了在不同工作状态下的频率补偿。仿真结果表明:在3 V电源电压下,运放的直流增益为156 dB,单位增益带宽积为1.03 GHz,输出摆幅为2.5 V,建立时间为9.3 ns,可满足高精度流水线ADC性能要求。     

一种流水线ADC后台数字校准算法的实现

介绍了一种改进的流水线模数转换器(ADC)数字校准算法,该算法使用了一个低速高精确度的参考ADC,同时结合了变步长的最小均方误差(LMS)滤波器校正流水线ADC的误差,从而提高校准速度和精确度。使用Verilog HDL语言设计了这种后台数字校准算法的寄存器传输级(RTL)电路,同时采取Simulink和Modelsim联合仿真的方法对电路进行验证。验证结果表明,与固定步长的校准算法相比,改进的校准算法拥有更快的收敛速度和更高的收敛精确度。     

vc多线程流水线在数据存储系统中的设计与实现

在航天测试领域,为分析测试系统的状态和变化情况,经常需要采集、处理并存储状态数据。针对状态数据量大、分析处理复杂、存储速度慢等问题,基于VC++编程,采用多线程、流水线、分块存取的方式,设计数据存储系统软件,实现快速循环读取数据、实时处理显示数据并保存数据至文件,避免了数据的丢失、程序的阻塞。经测试系统整体读数、处理、存数达400MB/s以上。     

基于TDICCD空间相机图像模拟源系统设计

空间相机地面检测系统在投入使用之前,必须进行严格的自检功能测试。为了解决测试时与庞大的CCD相机系统对接造成的时间和物力资源浪费问题,本文结合TDICCD空间相机工作原理,设计了一种空间相机图像模拟源系统。本系统通过USB总线进行图像数据的下传,然后经SRAM缓存,并以流水线作业方式下载到FLASH中实现8通道图像数据的固存。并且可实现对相机行频大小、图像大小进行调整的功能,进而模拟不同型号空间相机。实验结果表明,该图像模拟源USB接口的下载速度可达到40 MB/s,空间相机地面检测系统显示的图像与上位机发送的图像一致,无数据丢失和误码的情况。该相机图像模拟源设计灵活,性能稳定可靠,适用范围广。     

应用于高速高精确度流水线ADC参考电压缓冲器

通过分析流水线数字转换器(ADC)中参考电压缓冲器的工作过程,提出了相应的负载模型,并推导出缓冲器的指标,设计了一种能用于高速高精确度流水线ADC的参考电压缓冲器。该缓冲器采用了改进的开环结构,降低了设计复杂度、功耗和面积,同时采用增强型源跟随结构,提高了缓冲器驱动能力和稳定性。该参考电压缓冲器采用华力55 nm CMOS工艺进行电路和版图设计,版图面积为320 μm×260 μm。Spectre后仿真结果表明,参考电压缓冲器功耗为3 mA,建立时间为4.3 ns,成功应用于60 MS/s 12 bit流水线ADC。     

32位CISC微处理器流水线的设计

介绍一款全正向自主设计的32位CISC结构微处理器龙腾C2中的流水线设计．该处理器与Intel486DX4指令集兼容。针对CISC结构微处理器流水线设计的难点,采用了微指令流水执行等技术．设计了龙腾C2的7级流水线结构。分析了影响流水线正常执行的各种因素,设计了流水线相关处理机制和精确中断实现机制．实现了一个具有较高性能的CISC微处理器的流水线。仿真和综合的结果表明。该流水线的设计满足龙腾C2微处理器的功能和性能要求。     

流水线系统生产计划与设备维护的集成建模研究

针对当前生产计划与设备维护集成研究中系统配置局限于单阶段系统的问题, 以流水线为背景对两项计划的集成建模方法开展研究. 以有限产能批量问题为生产计划的基准模型, 建立生产计划与预防性维护集成建模的框架. 采用仿真方法计算流水线的批量生产时间, 并结合二项式回归以建立生产负荷与生产时间之间的映射关系, 仿真测试验证了回归方法的有效性. 再将生产时间二项式引入产能约束, 构建出流水线条件下生产计划与设备维护的集成模型. 算例显示集成模型总成本随缓存空间的增大而逐渐下降, 表明系统配置对计划决策有较大影响.