基于FPGA的高速图像数据存储系统

为满足高速全景图像的实时无损存储的需求,设计了基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的SATA阵列和TF卡阵列嵌入式存储系统。用2片FPGA作为控制器,分别负责全景图像的采集处理任务与存储传输任务,设计了8层PCB板级硬件系统并对高速数字信号线进行了细致的阻抗匹配,并设计了支持SD3.0协议的RTL级控制器。实际测试TF卡阵列存储平均速度为227.36 MB/s,峰值速度达293 MB/s,实现了数据的高速存储功能。     

基于FPGA的Ultra DMA写控制器的实现

对ATA协议中的Uhra DMA部分进行研究,在Quartus Ⅱ开发平台上使用VHDL语言对现场可编程逻辑阵列（FPGA,Altera公司的Eplc6系列）进行编程,实现了脱离主机的Ultra DMA写控制器。该控制器可以直接应用于数据记录系统。由于不需要主机控制,从而具有体积小、灵活性高、速度快的优点。适用于机载、雷达等场合的数据记录系统。     

符合EHCI的USB2.0主机控制器IP核设计与实现

介绍了一种基于USB2.0协议,选用Wishbone总线接口的主机端控制器IP核的设计与实现.该设计以EHCI作为软硬件接口划分,支持高速(480 Mb/s)的数据传输,实现了DMA的自主控制、事务的动态调度以及数据跨时钟域的合理开销,达到减少SoC平台处理器的I/O负荷、提高传输效率与系统性能的设计目标;USBIP核的设计与系统软件开发同步进行,有效地验证了硬件功能,最终经FPGA平台与ASIC实现测试达到协议标准,可作为一个通用IP核系统集成.     

USB 2.0 OTG控制器设计与验证

普通的USB系统使用"主从"的架构,USB主机端(即电脑)是"主",而USB外围设备是"从",主从之间的通信必须依赖于PC主机的存在。USB OTG技术改变了这种状况,外围设备不再只能作为单纯的"从",它有时候也可以成为主机端,实现设备之间的通信。文中正是基于这种状况,研究了USB OTG补充规范,在嵌入式系统的平台上,完成了一种OTG控制器的硬件设计与实现。     

高速大容量TLK2711接口卫星数传基带模拟源的研制

针对当前卫星数传基带模拟源设备数据传输带宽低、存储容量小的问题,研制了一种基于串行高级技术附件3.0（SATA3.0）控制器,16路TLK2711接口的卫星数传基带模拟源。数传基带模拟源采用现场可编程门阵列（FPGA）作为主控制器,在其内部构建8个SATA3.0控制器逻辑完成高速数据的读出,采用FPGA自带的高速收发器实现TLK2711接口时序,极大地降低了IO资源的使用。实验结果表明,该模拟源可实现16路TLK2711接口输出,数据存储容量可达16 TB,总传输带宽最高可达32 Gb/s。同时,基于高速收发器的TLK2711接口线速率可以实现1.6~2.5 Gb/s动态调整。该模拟源已成功应用于多个型号数传分系统测试中,稳定可靠,为数传分系统的研制测试提供了保障。     

基于SATA接口硬盘数据存储系统设计

设计了一种基于FPGA和Serial ATA桥接芯片的数据存储系统．采用FPGA设计IP核控制JM20330芯片。完成由IDE到SATA接口的转换,提供单接口传输通道,并支持热插拔;实现脱机情况下对SATA硬盘的操作,为高速数据存储提供一种新的系统．     

基于SOPC的嵌入式Web服务器系统设计与实现

 以Xilinx公司的现场可编程门阵列(FPGA)作为硬件平台,借助其EDK开发工具,搭建Web服务器运行系统.基于HTTP协议,采用TCP/IP套接字编程技术,实现个人计算机与目标板的网络通信,该系统应用在高速图像采集系统中,经过设备的网口远程访问嵌入式Web服务器,通过输入控制命令,以及将系统相应的图像数据显示在上位机的Web监控页面上,实现监控远端现场图像数据和设备工作状态.本文对系统功能,系统的硬件设计、软件设计,以及Xilkernel操作系统、LwIP协议栈、XilMFS文件系统,Socket网络编程等进行了介绍.经过试验测试在主机端实现浏览存储在嵌入式Web服务器中的静态页面;同时根据浏览器中输入参数,控制指示灯的熄灭;并浏览存储在SDRAM中的图像数据,设计达到预期的效果.     

基于FPGA的PCIe SSD设计与实现

为满足大数据时代数据密集型应用日益增长的存储需求,设计与实现了一个高性能固态盘原型系统。该固态盘以闪存为存储介质,与主机通过PCIe接口进行通信,主控逻辑基于FPGA实现。在FPGA内部实现了PCIe接口模块、缓存控制器、闪存转换层和闪存控制器。介绍了PCIe接口、闪存转换层和闪存同步控制器等模块的设计与实现。测试结果表明,该固态盘原型系统写带宽达到2.6GB/s,读带宽达到2.93GB/s,读写IOPS(input/output operations per second)达到300 000,能够满足高带宽高吞吐率的存储需求。     

基于FPGA的SPI接口Flash控制器设计及其在存储配置数据中的应用

针对现场可编程门阵列(FPGA)丰富的逻辑资源及产生精确时序的能力,给出一种基于FPGA的SPI控制器的设计方法.可方便地对SPI flash进行读写、擦除等操作,从而能快速、准确地存储数据.在SPI控制器设计过程中使用Modelsim进行仿真验证,并用VHDL硬件描述语言进行编程,下载到FPGA开发板上进行测试,对SPI接口flash进行操作,证明了系统设计方法的正确性和可靠性,该方法对flash存储控制系统的设计具有普遍适用性,实现了对以FPGA为控制核心的系统数据长时间存储.     

基于FPGA多接口协议间转换系统研究①

为了实现不同接口的无缝连接,提高不同设备间的兼容性,提出一种基于FPGA多接口协议间转换系统设计及实现方法,实现RS232、RS485、SPI、I2C四种常用接口协议间数据转换。以可编程逻辑器件FPGA作为控制单元,利用外部的拨码开关矩阵灵活配置转换参数,在FPGA内部建立专用RAM存储各种协议有效数据,利用Verilog语言设计每种接口接受和发送函数,通过读写专用RAM数据实现协议转换。系统功能可灵活修改,便于系统优化和功能扩充,在工业控制和多传感器节点物联网应用中具有一定的实际意义。     

基于SRIO的FPGA间数据交互系统设计与应用

基于时分长期演进(time division long term evolution,TD-LTE)射频一致性测试系统中数据交互的分析研究,为了很好地满足现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)间的大容量数据交互,设计了一种高速的嵌入式技术串行高速输入输出口(serial rapid IO,SRIO),实现2块FPGA芯片间的互连,保证在TD-LTE系统中上行和下行数据处理的独立性和交互的便捷。基于Xilinx公司的Virtex-6系列XC6VLX475T芯片,给出了SRIO接口的整体性设计方案,经过ModelSim软件仿真,确定适合项目需要的数据交互的格式类型和事务类型,对接口代码进行综合、板级验证、联机调试等,在ChipScope软件上对比分析数据传输的正确性,通过测试模块统计比较发送和接收信号的误比特率,确定了SRIO接口在高速数据传输的稳定性和可靠性,成功验证了SRIO接口在FPGA之间数据的互连互通,并将该方案作为一种新的总线技术应用于TD-LTE射频一致性测试仪系统开发中。     

地震勘探数字滤波芯片CS5376与FPGA的接口设计

该文阐述了高度集成的地震信号采集单元的工作原理,重点研究采集单元主控制器——现场可编程门阵列(FPGA)和地震信号滤波芯片CS5376的接口设计。介绍2种数据接口方案:FPGA的串行外设接口(SPI)分时复用,即同时用作命令通道和数据通道;基于FPGA硬件逻辑用VHDL语言自行设计的专用串行数据接口(SD口)。测试表明,这2种方案都能实现FPGA和CS5376之间可靠的数据传输,自行设计的SD接口具有更高的数据传输率,但是结构比较复杂。     

MPC控制器的FPGA实现及其应用

针对先进模型预测控制(MPC: Model PredictiveControl)算法在线求解速度慢的问题, 提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)的MPC控制器的设计方法。通过电路分析, 设计其定点模型, 采用Verilog硬件描述语言流水线方法进行RTL(Register Transfer Level)级MPC控制器设计, 通过在底层设计矩阵加、 减、乘等运算模块, 实现MPC控制器的FPGA设计。最后以电子节气门(ETC: Electronic ThrottleControl)为被控对象, 通过实时仿真实验, 验证了基于FPGA实现的全硬件MPC控制器的有效性与实时性。     

基于FPGA 的1553B 总线的接口设计

针对传统应用飞机内部时分指令/ 响应型多路串行数据总线(MIL-STD-1553B: Military Standard 1553 Bus)需要大量外围芯片的问题, 在研究MIL-STD-1553 总线协议的基础上, 实现一种以现场可编程逻辑器件(FPGA:Field Programmable Gate Array)为核心的1553B 接口模块。综合分析了FPGA 控制1553B 总线的原理和过程,
给出了FPGA 控制通用串行总线(USB: Universal Serial Bus)的实现方法。采用变压器耦合的方式, 通过HI-1567转换器, 将信号送入FPGA 中, 利用FPGA 内部丰富的逻辑资源完成对总线数据的采集、编解码以及与PC(Personal Computer)机的通信, 并将FPGA 接收到的数据信息显示在PC 机上。实验结果表明, 该设计方案完
成了总线数据的发送和接收, 实现了总线数据的正确传输, 不但减少了大量的外围电路, 而且提高了系统的可靠性和实时性。     

利用UART 对FPGA 进行升级的方法

为节省FPGA( Field Programmable Gate Array) 升级工作的时间和成本,设计了一种利用UART( Universal Asynchronous Receiver /Transmitter) 替代传统JTAG( Joint Test Action Group) 方式升级的FPGA 程序方法,该设计 主要由Xilinx FPGA、UART 芯片、Flash 芯片和串口连接线等组成。通过将MicroBlaze 处理器、ICAP( Internal Configuration Access Port) 、IP( Intellectual Property) 核及UART 控制模块等集成在FPGA 芯片中实现可编程片上 系统的搭建。同时采用MultiBoot 双镜像技术,实现了即使在更新失败的情况下,依旧可加载备份镜像保证系 统正常工作,以此保证设计的稳定性。实验结果表明,此设计可以替代传统FPGA 升级方法,节省升级工作的 时间和成本。本设计具有更新效率高、维护成本低、稳定性高等优点,且可用于FPGA 远程更新。     

基于FPGA的高速数据传输方案设计与实现

为解决目前信号处理系统中数据传输的瓶颈问题,设计并实现了一种基于可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的高速实时数据传输方案。该方案借助Xilinx FPGA的ChipSync技术,稳定地完成了数据的串化/解串,以及通信链路相对延迟的精确测量和调整。同时,利用提出的数据传输同步方法-系统同步和串行低压差分信号(low-voltage differential signaling,LVDS)总线技术实现板卡间大量数据的高速传送,有效地保证了多通道传输的同步性和可靠性,并大大降低了系统互联的复杂度和系统成本。     

基于FPGA远程遥控系统信号转换设计

远程遥控系统是工业控制常用的自动化平台,采用先进科学技术成果作为主控指导理论,实现了远程控制技术的最优化发展。现场可编程门阵列(FPGA)技术是远程控制系统比较常用的技术之一,利用可编程控制器对原始控制模式升级改造,扩大远程遥感信号调控速率以保证系统运行的实效性。本文分析了可编程门阵列技术应用状况,总结可编程门阵列技术用于遥控系统的功能特点,提出FPGA远程遥控系统信号转换设计的有效方法。