基于FPGA的温控系统在制冷工况中的应用研究

通过研究实现了工况制冷环节中,基于FPGA的温度控制系统。该系统主要由温度采集电路单元、FPGA控制单元构成。系统采用直接输出数字量的DSl8B20温度传感器,其输出量为频率脉冲信号,能够减小测量误差。控制电路基于FPGA技术进行设计研究,不但简化了系统的组成及外围数字电路,而且易于进行系统扩展和升级。电路内部集成采集检测、控制、及信号处理电路。     

电离层数字测高仪中的脉冲压缩技术及其FPGA实现

使用现代雷达信号处理系统中广泛应用的数字脉冲压缩技术,在FPGA硬件平台上设计实现了电离层数字测高仪接收机模块中用于对13位巴克码进行解码的相关运算电路,解决了电离层数字测高仪中目标作用距离与距离分辨率之间的矛盾.实验结果表明:基于FPGA的相关运算电路处理速度快,精度高,实时性好,完全满足电离层数字测高仪对解码电路的性能指标和技术要求.     

基于FPGA的时间-数字转换电路设计

采用VHDL语言,设计了一种基于现场可编程逻辑阵列FPGA的TDC(Time Digital Converter)时间-数字转换电路,对时间-数字转换电路的方法进行了研究,目的在于研究一种可以在航天器导航系统中利用脉冲星X射线光子脉冲的方案。为了解决在时间测量上难以同时获得大动态与高分辨率的难题,本文基于FPGA芯片对时间内插法进行了改进,采用粗时间测量与细时间测量相结合的方法,提出了基于延时单元的TDC方法。     

基于VHDL和FPGA的自适应数字频率计的研究与设计

基于测频原理及FPGA的设计思想,论述了利用VHDL硬件描述语言设计自适应数字频率计的新方法.此设计自顶而下,采用模块化单元构建系统.通过软件智能设计,突破了以往改变闸门时间的方法,使自动换档的实现更加简单可靠.在具体实现上,使用开发工具ISE6.1进行软件开发,Modelsim进行仿真,并将程序下载到作为自适应数字频率计核心电路的FPGA芯片中.与传统方法比,具有外围电路简单,设计周期短,易于修改等优点.     

基于FPGA和Flex技术的远程虚拟扫频仪的研究

为解决传统仪器携带不便以及传统实验教学受时间、空间、仪器不足等限制的问题,将FPGA和Flex技术相结合,提出了一种实现远程虚拟扫频仪的设计方法。介绍了系统的总体框架以及软硬件结构。硬件部分以ARM和FPGA为控制中心,采用直接数字频率合成技术产生扫频信号源。软件部分以支持富因特网应用开发和部署的Flex为开发平台,阐述了软件设计流程。该系统基于B/S架构,可实现远程网络实时操作、实测数据、实时显示。实测结果表明,系统实现了传统扫频仪的功能,产生的扫频信号源频率分辨率可达到0.093 Hz,频率范围为0.093 Hz到1 MHz。能直观测试线性时不变系统的幅频特性并绘制相应的幅频曲线。     

电路与系统

电路与系统主要研究方向为：嵌入式应用系统与SoC设计、开发，虚拟现实与互动数字媒体技术，信号与信息检测与处理．针对消费电子、汽车电子、医疗仪器等，基于ARMIP核进行SoC设计、采用DSP与ARM芯片进行应用系统的设计与开发；研究和实现虚拟实境技术，实现基于互联网的互动数字娱乐；开展信号与信息检测与处理的研究与开发．     

FPGA数字脉冲压缩系统的研究与实现

针对线性调频信号用FPGAIP核进行设计并实现了单通道的数字脉冲压缩系统．阐述了数字下变频、脉冲压缩的原理．介绍了系统的硬件结构、主要设计模块和在FPGA上实现对中频线性调频信号进行脉冲压缩处理的方法．最后给出了MATLAB仿真和FPGA硬件实验测试结果,验证了文中给出的数字脉冲压缩器设计的工程可行性．     

水下机器人集群通信系统设计及实验分析

针对水下机器人集群通信平台在实际运用中存在多普勒效应、易受水质和障碍物等影响产生误码的问题，提出一种基于弱电鱼感知机理的水下仿生电场通信系统。该系统根据仿生电流场通信原理，通过两对发射接收电极传递信号，设计了一套基于幅移键控原理的现场可编程门阵列（FPGA）数模混合电路。首先，为实现平台低功耗及小型化，模拟电路通过合理选型并进行画板制版，具体的发射电路包含幅移键控调制电路以及半桥驱动放大电路，采用低零漂高精度仪表运放提取接受电极两端电势差；其次，为了提高水下机器人集群通信距离实时变化时通信系统的稳定性，通过FPGA增益控制数字电路控制可编程放大器实现自适应倍数放大；然后，采用FPGA模数转换数字驱动电路驱动模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号；最后，通过整流滤波数字电路整流后设计幅移键控非相干解调数字电路输出二进制数据流后由串口电路传输至树莓派中进行数据处理。仿真分析了不同尺寸不同形状障碍物对水下电场通信影响，并进行水下通信实验，结果表明：在淡水中电导率为4.87×10^-4 S/cm条件下，所提出的水下电场通信系统可实现通信距离为2.4 m时误码率为0,且水下电场...     

基于IP核的FIR滤波器在数字正交变换中的应用

介绍了Altera公司的新型FPGA芯片Stratix系列EP1S40的特点及其编程与配置．通过IP核的重用和外围电路的VHDL设计，实现了基于FIR滤波的数字正交变换，并成功地提取了中频雷达脉冲信号的I，Q量，大大提升了数字信号处理的速度．     

大动态宽带数字中频AGC系统的设计

根据数字中频接收机对自动增益控制(AGC)电路的增益调节范围、调节步长及精度、工作频率范围和响应速度等要求，分析了AGC系统中3种典型可变增益放大器存在的不足，并利用新推出的数字可变增益放大器(DVGA)芯片AD8369设计了数字AGC系统，并给出了基于FPGA的数字AGC控制电路的算法．该系统使复杂的AGC控制要求在数字部分可以容易地得到实现，且其具有快速收敛和精确的稳态响应等优点。     

直接数字频率合成器(DDS)的设计

利用FPGA芯片及D/A转换器,采用直接数字频率合成技术,设计实现了一个频率、相位可调的正弦信号发生器,同时阐述了频率合成技术及直接数字频率合成(Direct Digital Frequency Synthesis ,简称:DDS)技术的原理、电路结构,及设计思路和实现方法,最后简要探讨了抑制DDS杂散和噪声的方法.经过设计和电路测试,输出波形达到了技术要求,控制灵活、性能也好,也证明了基于FPGA的DDS设计的可靠性和可行性.     

一种EW接收机信号处理系统的设计与实现方法

设计了一种基于FFT/IFFT、全FPGA实现、环形结构的电子战数字接收机信号处理系统,它由4片FPGA分别实现高速数据传输接口、FFT/IFFT运算及信号的时/频域检测。该系统可完成1~1024 K点的FFT运算及1~64 K点的IFFT运算,可检测出4个同时到达的脉冲雷达信号的脉冲描述字参数。系统中FPGA以分布式、多总线、并行、流水方式工作,当采用256 K点的FFT变换3、2 K点的IFFT变换时,检测出4个信号的典型用时约20 ms。     

激光惯组脉冲信号计数系统的设计与FPGA实现

运载火箭控制系统中的敏感元件,是运载火箭在飞行过程中保持姿态稳定的重要组成部分。在对激光陀螺惯性测量组合（Laser Gyroscope Inertial Measuring Unit—LIMU,简称激光惯组）遥测接口输出数字脉冲信号进行深入分析的基础上,设计了一种基于FPGA的数字脉冲信号计数器系统,对系统的功能流程和硬件组成进行了详细的介绍并通过运用VHDL语言在LiberoIDE开发环境中进行了仿真验证。结果表明该系统具有性能可靠、成本低、占用资源少、开发周期短等优点,具有良好的应用价值。     

基于EP1K30TC-114的DDS的优化设计与实现

为了提高系统速率和信号质量,改善系统的可控性,降低成本,笔者利用现场可编程逻辑门阵列FPGA芯片EP1K30TC-144成功地实现直接数字频率(DDS)系统合成,阐述了DDS的原理及其在FPGA中的设计思路、优化实现方法,电路结构,给出了DDS合成的VHDL源程序,克服了专用DDS芯片的输出频带范围有限,输出杂散大等缺点.     

Lorenz混沌系统的微控制器数字电路实现

基于STC89C52微控制器设计了一个Lorenz混沌系统的数字实现电路.采用四阶Runge-Kutta法对Lorenz系统的状态方程进行离散化处理,得到相应的离散化迭代算法,通过软件编程获得了预期的模拟混沌输出信号.电路实验结果与数值仿真结果一致,验证了基于微控制器数字电路实现Lorenz混沌系统的可行性.该实现电路通用性较强,可推广到一般的混沌或超混沌系统的数字电路实现.     

基于步进和量化调整的数字锁相法快速位同步

针对传统超前-滞后型数字锁相环实现同步速度较慢的缺点,提出了一种基于步进和量化调整的数字锁相法的快速位同步方法。该方法在FPGA平台上,通过综合使用步进和量化两种方式,来控制每个工作周期中分频器的脉冲调整数量,利用本地高频时钟进行二级分频得到输出的位同步信号。仿真结果表明基于FPGA的位同步系统能够稳定、快速的完成位同步功能,在保证系统稳定性的同时,值极大地缩短了系统的同步建立时间。     

基于FPGA的PSK解调器实现

自适应调制系统要求其解调器能够对多种调制方式进行解调。通过研究发现,采用合理电路结构与算法,可使基于FPGA(field-programmable gate array)的PSK(phase shift keying)数字解调器在仅改变部分电路结构的情况下,对多种PSK调制方式进行解调。对一些现有解调技术进行探讨,并利用这些算法,设计了一种基于FPGA的可实现解调多种PSK调制方式的数字解调器。并通过ISE与ModelSim软件,在Xilinx公司的XC4VLX60芯片上进行了实现。综合和仿真结果表明,解调器工作效果良好,可应用于自适应调制系统中。     

一种基于FPGA快速进位链的时间数字转换电路

设计了一种基于FPGA快速进位链的时间-数字转换电路.该电路采用延迟内插技术,引入双链结构消除建立/保持时间对寄存器阵列输出结果的影响,并采用半周期平均延迟测试法,在Xilinx Virtex-4芯片上实测获得了59.19ps的分辨率.该电路采用使能控制模块将寄存器阵列输出结果的锁定时间控制在一个时钟周期内.使用FPGA Editor软件对该电路中单级延迟宏单元进行配置,并利用用户约束文件替代传统的手工布局布线,使得电路具有可移植性.此外,利用该电路对实测芯片中的CLB组合开关参数进行了测试,结果满足数据手册中提供的参数值的范围.     

基于软件无线电的调频立体声激励器的设计与实现

与传统采用模拟方式实现调制解调技术相比,全程数字化处理的调制器对信号处理的精度以及设备稳定性都有很大的提高.笔者在自行开发基于DSP FPGA DDS(带有IQ调制通道)结构的通用数字调制平台上,采用正交调制的方式实现了全数字调频激励器,这样避免了使用模拟方式造成的射频输出稳定性和同一性的下降,同时由于带有IQ调制通道的DDS对采样频率的内插提升,射频输出也无需再附加复杂的跟踪滤波器.     

教学机器人通用智能控制器的开发

介绍了研制开发的一种用于控制各种教学机器人的通用智能控制器。该控制器由MCU系统电路、键盘与显示系统电路、数字量输入电路、模拟量(A/D转换)输入电路、控制输出电路、串行通讯接口电路组成。它不仅资源开放、通用性强，而且控制功能齐全、技术全面，是一种集教学和开发于一体的多功能智能控制器。它的出现为机器人教学及研制提供了一个较为理想和方便的实验开发平台。