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。     

用于MEMS陀螺的PCIe实时测控平台设计

该文提出了一种用于微机电(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺的PCIe(PCI express)实时测控平台。系统通过对PCIe和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)驱动以及延时环节进行加速优化,实现了陀螺驱动频率闭环和驱动幅度闭环控制,使线振动陀螺工作在谐振频率上且幅值稳定。针对测控系统的实时性和稳定性特性,从硬件和软件两个层面进行了分析。首先在PCIe总线方面,优化了FPGA硬件,对总线传输控制和PCIe IP核接口控制进行了加速处理,将单次读数耗时降至1.8μs;其次在系统软件方面,完成对底层驱动和算法的精简,减少内核层和用户层之间的数据传输延时,并通过制定高效的数据时序控制方案,实现数据稳定传输,最终将系统的采样频率稳定在100kHz。     

激光告警中FPGA与DSP的高速数据传输

针对激光告警图像处理系统对于实时性要求高,要求数据快速传输,以及所要处理的数据量大的特点,将增强的直接存储器访问数据传输方式应用到图像数据传输的技术中。基于TI公司TMS320C6713 DSP芯片和XILINX公司XC2S200PQ208 FPGA芯片的图像处理系统,介绍了系统中FPGA芯片的时序逻辑控制,DSP外部存储器接口(external memory interface,EMIF)与FPGA的硬件接口设计,并着重描述了DSP与FPGA之间增强的直接存储器访问(enhanced direct memory access,EDMA)传输方式的配置和程序设计流程。传输过程不需要CPU干预就可实现数据在存储空间中的高速搬移,并且采用Ping-Pong缓存结构,从而使CPU可以在数据传输的同时进行数据处理,充分发挥出了DSP芯片的性能,为整个系统的实时性提供了有力保证。     

在FPGA上实现及优化加速卷积神经网络的方法

本文在FPGA芯片zynq7020上实现了一种基于Lenet-5卷积神经网络的AI芯片设计,采用了将卷积操作转换为矩阵乘法、并行计算、流水线计算等技术来加速CNN的运算速度,提高了片上系统性能,并利用该芯片,实现了对手写数字集MNIST的快速准确识别.实验证明,在分类准确率几乎相同的前提下,该AI芯片与ARM Cortex-A9 CPU在处理相同批量MNIST数据集时实现了大约22倍的加速.并且该AI芯片在实现CNN的设计时采用了Vivado软件编程替代传统的硬件语言,降低了软件开发人员开发FPGA的门槛.     

基于FPGA与USB的CMOS图像获取与采集系统设计

实现了基于FPGA与USB的CMOS图像获取与采集系统的设计.介绍了成像系统的结构、CMOS图像获取时序的VHDL程序实现、包含FPGA控制及USB固件与VC接口界面程序等在内的数据传输通路设计以及Direct Draw数字图像的显示等.实验结果表明,成像系统工作正常,数据传输满足USB接口规范与设计要求.     

分布式基站中CPRI协议的设计与实现

本文首先针对分布式基站中无线设备控制器(Radio Equipment Controller,REC)和无线设备(Radio Equipment,RE)之间的光纤连接,介绍了CPRI协议,分析基站系统,设计和实现了基于FPGA的CPRI接口,除了实现CPRI数据传输还增设了线速率、工作状态、告警指示功能。本设计功能完善,性能稳定可靠,实现了REC与RE之间的数据传输。本文最后给出了数据传输眼图和测试结果。     

FPGA在无线图像采集传输系统中的应用设计

针对传统的无线图像传输系统处理功能简单、采用分立元件,可靠性差、不宜调试,以及而且图像算法软件的灵活性低,处理较为耗时等不足,将FPGA(现场可编程门阵列)应用到图像采集与传输硬件系统中,以实现高速的图像采集传输工作和各种图像处理工作。通过在FPGA上实现接口模块来控制外围器件作为图像采集与传输的硬件系统,并在接收端进行图像数字化采样和处理。实际应用表明,FPGA其具备的并行处理能力在系统中得到充分发挥,特别是在图像采集系统严格要求实时性时,FPGA尤其适用。     

基于ARM嵌入式图像处理系统设计与实现

针对现在的过程检测系统的实时需求,设计出一种成本低,功能适中的图像处理采集系统.该系统以ARM7(S3C44B0X)为核心并配上外围电路实现图像处理功能,再加上多种通讯接口设计的图像传输通道,然后加入SD卡接口用于提取图像数据.最后基于uC/OS-II嵌入式操作系统设计了一种图像处理方法,在系统中实现了图像增强、图像分割和目标定位.实验表明,该系统能够很好地解决图像在线处理功能的实时问题,图像处理的准确率也满足了过程检测系统的要求,而且实现简单,成本比较低,特别适合于对功耗、体积要求较严格的过程检测系统.     

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。     

基于FPGA+DSP的浅地表频域电磁探测数字处理系统

针对浅地表频域电磁探测对接收信号采集、传输和现场高效处理的要求,提出基于FPGA+DSP的浅地表频域电磁探测数字处理系统.在FPGA中实现数据采集、控制和传输FIFO(First Input First Output)模块,采用新式通用并行端口UPP(Universal Parallel Port)实现大数据传输,基于TMS320C6748平台,采用正交锁定放大方法,设计高效率数据处理算法,利用上位机软件通过RJ45网口对系统进行控制并显示结果.实测结果表明:该架构数字处理系统,对不同金属有着较强探测能力,加快了数据传输速率,缩短了系统工作时间,提高了工作效率.     

基于DSP和FPGA的实时图像处理平台的设计

介绍了一种基于数字信号处理器（DSP）和现场可编程阵列（FPGA）的高速实时图像处理平台的电路原理设计,外围部件瓦连（PCI）接口的软件实现和DSP软件设计。该图像处理平台主要采用TMS320C6416数字信号处理器和XILINX公司的VIRTEX4系列的XC4VLX80高性能FPGA,可灵活地在DSP和FPGA中实现各种信号处理算法程序,并且区别于传统的DSP平台,可根据算法要求方便地切换DSP和FPGA对片外存储器的操作,从而满足对各类图像数据的高速实时处理要求。     

长线列红外图像的实时传输系统

针对红外成像探测系统的发展方向,提出了一种高速红外图像传输及预处理方法,并采用单现场可编程门阵列(field program gate array,FPGA)实现.该方案采用高速光纤和先进的高速外设组件互联(peripheral component interconnect express,PCIE)技术,解决了超长线列红外图像高速传输、数据处理等方面的问题.实验结果表明,该系统工作可靠,应用方便.     

高速光纤拉曼测温的数据采集系统

为解决目前传感系统中信号处理系统实时性差的问题,应用新型的可编程器件和DSP器件实现分布式光纤温度传感信号的高速采集和实时处理。系统以新型的DSP器件BF533为控制核心,应用可编程器件FPGA对斯托克斯和反斯托克斯原始信号进行高速采集和并行数据处理,预处理结果由DSP进行精确的数值计算。系统具有USB数据存储和液晶显示功能,还可通过高速网络接口将测量数据发送到监控计算机。实验结果表明：该系统测量速度快、测温精度高,可实现高性能的温度测量。     

印刷体数字识别系统的 FPGA 实现

为提高处理速度,构建了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的印刷体数字识别系统.该系统采用基于投影特征的字符分割和基于统计特征的字符识别原理,在Nexys-3硬件平台上完成了OV7670摄像头数据采集、图像预处理、字符分割与识别和结果显示的功能.在设计中,采取仅存储二值化图像的方法来降低系统对存储资源的需求,并使用乒乓操作进行存储从而达到实时处理的目的.为更合理地使用FPGA器件的内部资源,调用了片内数字时钟管理单元(digital clock manager,DCM)、乘法器、双端口RAM以及先入先出队列(first input first output,FIFO)等IP核(intellectual property core).最后在Modelsim中进行时序仿真,验证各个子模块的功能,并将各模块集成在开发板上进行硬件实现.通过对实验结果分析可知,该系统使用了较少的逻辑资源,在摄像头的帧速率为30 f/s的情况下,可以成功实时识别印刷体数字并将识别结果输出.     

利用FPGA和USB总线的视频图像的采集与处理系统设计

构建了以FPGA为核心芯片的高速图像采集与处理系统,图形采集频率可达13.5 MHz. 在该系统中,采用了视频A/D芯片SAA7111A将电视信号转换成数字信号,并由FPGA作为控制器将数字信号存入SRAM中,以便进行处理,提取有用数据;系统还采用了EZUSB2131Q芯片来进行处理后的数据与PC机的传输.     

基于FPGA高清视频图像的光纤传输系统研究

针对传统的电缆不能满足高清视频图像的传输速率和传输距离要求的问题, 在研究视频图像传输技术的基本原理基础上, 实现一种以现场可编程逻辑器件（FPGA： Field Programmable Gate Array）为核心的高清视频图像光纤传输系统。采用高清晰度多媒体接口(HDMI： High Definition Multimedia Interface)作为高清数字视频图像数据的输入接口, 利用FPGA的高速并行特性完成了高清数字视频图像的采集、 预处理以及数据流的缓存控制, 并通过HDMI接口输出高清视频图像。实验结果表明, 当传输速率为2.5 Gbit/s时, 传输距离可达300 m。该方案实现了高清数字视频图像的光纤远距离无失真传输。     

基于FPGA+DSP的CCD实时图像采集处理系统

应用DSP处理器,设计了一个基于FPGA的实时图像处理系统,通过对此系统的分析表明,用FPGA与高速数字信号处理算法的结合,可以实现系统对图像进行实时处理的要求.     

高速图像处理嵌入式系统的设计

介绍了一种基于现场可编程逻辑阵列和数字信号处理器协同作业的高速图像处理嵌入式系统．设计了一种新颖的数据传输结构,该结构借助于单片双口RAM（将其内部等分两部分）,利用乒乓技术完成对高速实时图像数据的缓冲．整个系统中所有工作,在FPGA和DSP间分工且形成流水,比使用单片DSP建立的处理系统性能提高25％左右．该系统具有可重构性,方便其它的算法于该系统上实现．     

基于VB的抠字算法在个性化字库自动生成中的应用

个性化字库自动生成研究的核心是抠字,本文研究的基于VB的抠字算法可以对扫描的图像文件进行自动识别、自动按实际大小切割,将手工书写的汉字做成一个个高点阵的字模文件以图片方式自动存储。