水下机器人数字光纤传输系统的研究与设计

针对某探坝遥控式水下机器人(ROV,remotely operated vehicles)在水下作业时需要与岸基之间完成导航、动力控制和探测信息收集等大量的数据交换的问题,文中设计了一种在1根光纤中传输所有信息的数字光纤传输系统,整个系统的设计核心是基于一片FPGA芯片的高速串行收发器.在高速串行收发器的设计过程中,分别介绍了发送器与接收器的整体结构和功能,利用QuartusII和Modelsim等仿真软件分别对高速串行收发器的各功能模块进行仿真验证,并将该模块应用于整个传输系统中,完成了系统数据传输的要求.该FPGA芯片在系统中的应用不但可以降低系统板级的体积和复杂度,而且实验证明,系统的抗干扰性得到了很大的提高.     

基于PCIe高速通信接口的图像处理系统设计

面向图像处理数据的高速传输和快速处理需求,设计实现了基于PCIe高速通信接口的图像处理系统。在Net FPGA SUME平台的基础上,借助Riffa PCIe架构实现中央处理器(central processing unit,CPU)和现场可编程门陈列(field-programmable gate array,FPGA)高速数据传输,充分发挥PCIe总线接口高效性、灵活性、可扩展、低延迟传输性能。设计统一图像处理和管理硬件接口,支持高效实现卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)手写字符识别的FPGA加速处理。测试表明:PCIe传输速度可以达到2. 86 GB/s; CNN手写字符识别单张图片运行时间为1. 58 ms。研究结果可有效提升图像处理系统的数据传输和处理能力。     

基于FPGA的多信道全数字高频雷达接收机

基于软件无线电的设计思路,提出了一种多信道全数字高频雷达接收机的设计方案.该方案采用USB2.0接口设计实现雷达系统控制和数据传输任务,并结合Altera公司的CycloneII系列现场可编程门阵列(FPGA)芯片,实现系统同步控制、数字正交解调以及数字下变频.与传统模拟接收机和中频接收机相比,该系统具有硬件结构简单、参数配置灵活方便等特点.系统闭环测试结果验证了方案的正确性及合理性,能够满足工程应用的需求.     

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。     

一种雷达信号侦察处理器的设计与实现

研究一种基于FFT/IFFT、全FPGA实现、环形结构的电子战数字接收机信号处理器.该处理器由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,FPGA以分布式、多总线、并行、流水方式工作.可检测最多4个同时到达的脉冲雷达信号的载波频率及脉冲描述字等参数,当采用256 K(1 K=1024)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.由一块板卡完成了数据的接收、运算和时频域信号检测等工作.     

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 programma-ble 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一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的前向纠错并行光纤传输系统设计与实现

针对高速数据传输的需求,提出一种基于前向纠错技术的并行光纤传输系统设计方案,提高高速数据传输的可靠性。系统采用FPGA自带的Rocket IO收发器硬核,结合RS(15,9)编解码,在Aurora协议的支持下实现高速数据传输。实验验证了设计方案的可行性。     

高速信号处理系统的PCI接口实现

介绍了一种基于PCI总线的高速数据传输接口,主要讨论了该接口的硬件结构和采用FPGA实现传输控制的设计,指出了其主要特点和重要用途.     

L波段SAR数字接收机优化设计

设计了一种基于FPGA的SAR数字接收机.接收机在L波段直接对射频信号进行采样,并由FPGA完成数字混频、滤波、降采样和数据传输.为提高输出信号的信噪比,并节省硬件计算资源,重点从频域的角度分析了接收机采样频率的选取和滤波器系数的优化设计.按照此方法设计的接收机能够充分利用输出信号的动态范围并根据输入信号的带宽选择合适的降采样率和数据传输速率.最后用软件仿真和硬件实现的结果证明了该设计高效、可行.     

一种光纤通信数据传输及误码率测试方法

针对大数据量的实时、长距离、准确传输的要求,基于光纤通信、FPGA技术和Aurora协议设计了一种数据高速串行传输方案,采用格雷码计数的异步先入先出(FIFO)缓存模块和可扩展的Aurora协议标准,实现了高速数据传输和误码率的测试。仿真实验测试结果表明,采用基于Aurora协议的光纤数据传输方式,可保证光纤通信中高速数据传输信道的稳定性和时钟的同步性,实现低误码率、高可靠性的数据传输。     

基于同步姿态测量的地空三分量电磁接收系统设计

针对地空三分量电磁探测对接收信号高速、同步、大量存储、同时记录线圈姿态信息的需求,提出了带有高精度同步姿态测量的全波形地空电磁探测数字接收系统。设计了针对地空电磁法的模拟信号调理电路,通过两片同步驱动的高速24位AD芯片实现三通道高速采样,由FPGA实现了大量数据的实时传输。设计了同步姿态测量装置,可实时同步存储线圈姿态数据。实测结果表示,该数字采集系统能满足三个通道全速192 k Hz的采样率采集电磁数据、以100 Hz的采样率得到同步的线圈姿态数据,并通过实地野外实验证明了该系统可以完成含姿态测量的地空电磁三分量数据采集工作。     

基于C8051F020的密度分析数据采集系统

在自动化密度分析仪中,需要实现对多路温度、压力模拟信号进行采集,并顺序输出数字量控制多个数字开关。该系统采用基于分布式模式的系统设计方案,上位机通过USB接口获得下位机发送的数据,利用编程软件完成人机交互界面的设计以及对通信数据的处理与储存,下位机采集现场数据并控制如电磁阀等动作机构。     

随钻电磁波电阻率测井采集系统研究

随钻测井（LWD）以地层分辨率高、节省时间和成本等优势而有别于电缆测井,在情况复杂、电缆测井难度大、钻杆传输测井风险高的井中,随钻测井具有优越性。针对目前测井技术的发展需求,设计出一种随钻电磁波电阻率测井数据采集系统。重点介绍了随钻测井仪采集系统结构、采集方案、数据处理及各功能模块的设计与实现。该系统基于高性能数字信号处理（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）而设计,实现了对信号的预处理、高速A/D的控制、相敏检波（PSD）的数字化等功能,优化了系统,为随钻测井仪器的研制提供了新的方法和途径。     

分布式光纤振动传感信号数据采集系统设计

 针对大型周界安防预警系统,提出了一种分布式光纤振动传感信号采集系统设计,主要基于ARM+FPGA的嵌入式平台实现。根据分布式光纤振动传感信号的特点,数据采集系统以FPGA为主控制器,实现了脉冲波和连续波的双通道并行信号采集。FPGA接收ARM传送控制命令,采集硬件信号控制采样芯片AD9430和AD9203转换的数字信号,并将采集到的数据暂存于利用FPGA的IP核生成的FIFO缓存中,等待传送给ARM处理器。ARM处理器主要负责提供前端FPGA采集的各种参数并接收FPGA发送过来的数据。该数据采集系统中,ARM处理器和现场可编程门阵列FPGA的互联接口的设计是关键,主要是在内核层设计FPGA设备驱动,利用ARM的外部总线接口完成数据的传输。将数据采集系统应用于光纤监控预警安防系统,可以检测到脉冲波和连续波信号,提高系统实时性,为分布式光纤安防预警系统的研究提供了基础。     

基于FPGA的高速图像采集系统

提出了一种基于FPGA的高速图像采集系统硬件方案.论述了高速、高分辨率图像采集系统的工作原理,从迸发数据暂存、大容量数据转存、高解析度、高帧频图像的实时传输及大容量数据终端传输等内容的研究完成了系统设计.对硬件电路的测试结果表明,该系统能够对图像传感器产生的高速大容量数据流进行采集存储,以FP-GA为核心处理器设计的高速图像采集系统大大简化了系统硬件结构,提高了系统可靠性.     

基于FPGA的模数混合编帧的采集系统

介绍了一种以FPGA为核心逻辑控制模块的数据采集系统的设计。设计中采用了16位的AD8405作为模数转换器,FPGA作为中心逻辑控制模块,对弹上的不同速率的模拟信号与接收的数字信号进行采集,并将采集的信号通过数据帧格式的形式混合编帧和存储,再通过串口完成与上位机的通信。FPGA模块采用VHDL语言进行设计。该系统在测试状态下通过地面测试系统对该采编器的采集过程进行实时监测,并对其功能进行检测。     

基于红外图像处理技术的设备过热故障源定位

传统的电力设备过热故障都是通过人工检测完成的,无法做到无接触检测,危险性较强。结合红外热成像理论,设计并实现基于红外图像处理技术的电力设备过热故障检测系统,介绍了系统的总体结构,通过远程图像采集模块完成电力设备范围内红外图像数据的采集以及预处理,DSP模块作为红外设备图像实时处理的核心,实现整个系统的控制及调控。利用FPGA模块实现图像信号数据的暂存、预处理及匹配等操作。详细分析了基于红外图像分割技术的软件设计基础和实现方法,并给出系统程序实现代码。系统测试结果显示,所提系统具有很高的可行性及实用性。     

基于FPGA和PCI总线的数据采集卡设计

本文提出一种基于FPGA和PCI总线的数据采集卡的实现方法。该采集卡VXFPGA为控制核心进行多通道数据采集,并通过PCI总线进行数据传输,有效地解决了数据传输和处理的实时性。本文主要阐述该采集卡的系统设计原理及FPGA各个模块的逻辑功能实现。     

基于FPGA 的高分辨率科学级CMOS 相机设计

针对高分辨率科学级相机应用广泛,国内需求量大的背景,设计了基于长光辰芯公司GSENSE400 图像传 感器的国产化高分辨率科学级CMOS( Complementary Metal Qxide Semiconductor) 相机。该相机系统包括基于FPGA ( Field Programmable Gate Array) 的数据采集、控制与Camera-Link 输出设计。FPGA 主要包含SPI( Serial Peripheral Interface) 配置模块、CMOS 时序驱动模块、数据采集模块、Camera-Link 数据转换模块以及串口通信模块。根据 CMOS 的时序逻辑,在FPGA 中实现了CMOS 驱动时序的设计。根据相机输出HDR( High-Dynamic Range) 图像的 数据量,同时为了简化FPGA 数据传输模块的设计,通过使用1 片DS90CR287 芯片,选用Camera-Link的base 模式 进行图像数据的传输,并实现串口对相机的控制。对该相机系统进行成像测试,实现了HDR 模式下连续输出 24 帧,2 048 × 2 048 像素,低读出噪声、高灵敏度、高动态范围图像,基本满足科学级成像条件的需求。     

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。