专用FFT实时信号处理器的硬件实现研究

在选择并具体分析FFT基4-DIT算法流程结构基础上，利用现场可编程门阵列(FPGA)设计开发了实时FFT信号处理器。全部设计方案采用VHDL描述，并在Xilinx公司的大规模可编程逻辑器件XC4085VL上实现。运行速度达到实时要求。     

基于超标量处理器的高效FFT映射方法

针对超标量处理器的结构特点,研究新的映射方法,实现高效FFT运算.对现代超标量结构处理器进行建模,分析FFT算法在其上执行情况,得出内存访问是FFT算法执行的关键点.并进一步对FFT的内访问过程进行建模分析,最终实现了一种基于cache优化的高效FFT映射方法,该方法将FFT进行拆分实现,充分发挥了cache的作用,进而提高了处理性能.最后在ADI公司的TS201数字信号处理器上,以该映射方法为指导实现了基2FFT算法,实验结果显示在处理点数超出cache容量时,本映射方法可以大幅度提高处理性能.      

基于GPU的MATLAB计算与仿真研究

图形处理单元(GPU)已经成为当今的主流计算系统的一个组成部分,现代GPU不仅是一个功能强大的图形引擎,也是一个高度并行的可编程处理器,GPU的峰值运算和内存带宽往往大幅超出其CPU所对应的峰值和内存带宽。本文介绍了基于GPU通用计算框架的JACKET加速MATLAB的计算仿真方法,通过FFT算法得出仿真结果,分析在CPU和GPU运行环境下的GFLOPS和加速比,最后得出基于GPU的MATLAB计算仿真程序运行效率在JACKET的加速下大大提高了。     

超高速FFT处理器的研究

提出了在现场可编程门阵列(FPGA)上实现512点基-8快速傅里叶变换(FFT)算法的设计方案.方案采用了单芯片超高速的FFT处理器结构,满足了实时信号的处理要求.通过采用基-8算法、流水线结构以及32位的浮点数据,提高了FFT的运算速度并减少了FPGA内部的资源占用.本设计方案在100MHz的时钟下,完成了512点基-8 FFT运算需要,满足了高速数字信号处理的要求.     

FPGA实现流水线结构的FFT处理器

针对高速实时信号处理的要求,介绍了用现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现的一种流水线结构的FFT处理器方案.该FFT处理器能够对信号进行实时频谱分析,最高工作频率达到75 MHz.通过对采样数据进行加窗处理来减少了频谱泄漏产生的误差.为了提高FFT工作频率和节省FPGA资源,采用了由1 024点复数FFT计算2048点实数FFT的算法.此外还介绍了一种计算复数模值的近似算法.     

基-4FFT处理器的优化设计与应用

快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)因其高效而广泛应用于信号处理系统。文章通过分析按时间抽取的基-4FFT算法,针对1 024点设计了一款5级流水线型FFT处理器。在处理器结构中每级内采用蝶形运算单元的分时复用方法降低了硬件资源消耗;在5级连接结构设计中采用流水线技术提高算法处理速度。该处理器采用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)进行验证,结果表明,在50 MHz的条件下,11.9μs即可完成1 024点运算,通过光电容积脉搏波检测应用验证了其正确性。     

间谐波检测的FFT算法改进和DSP实现

提出一种快速傅里叶变换(FFT)的改进算法,该算法利用FFT的衰减特性,只需要对FFT算法做简单的变换,就可以有效地消除频谱泄漏分量,实现非整数次谐波的精确检测,克服了传统FFT的缺陷. 该算法与加窗体FFT相比,具有相近的特性,在算法构造方面又比加窗体FFT算法更简单,因此该算法更加适合应用于存储资源有限的微处理器上. 为证明该算法应用于微处理器的方便性,设计了一套基于数字信号处理(DSP)的谐波检测装置,并对该算法进行了验证.     

基于FPGA的8K点FFT的设计与实现

采用4K点复数FFT实现8K实数点FFT;数据存储单元采用双口乒乓RAM结构;采用级联结构流水线的设计方式,基4蝶形结构完成前6级的运算,双基2蝶形结构完成最后一级运算;使用块浮点溢出检测.实验结果表明,在时钟周期为8.74ns的正常状态下,采用FFT处理器实现8K实数点FFT仅需要35.799μs,达到了高速运算的目的.     

PSoC软硬件协同设计的嵌入式实时视频监控系统简

针对自动视频监控系统中计算密集度高的特点,提出了基于片上可编程系统(PSoC)软硬件协同设计的实时视频监控系统.首先,利用可编程门阵列(FPGA)设计了前景对象检测算法的时间关键步骤;然后,通过在嵌入式Nios-II处理器上执行高级语言编程实现其他非时间关键任务;最后,使用流协议将定制和并行处理组件集成到视频处理链.文中提出的方案软硬件协同设计,有效利用了FPGA资源,并在DE2-70板上实现.实验结果表明,文中设计的视频监控系统的实时处理能力明显优于其他几种现存的系统.?更多还原     

PMSM驱动系统建模及其实时仿真平台设计

硬件在环实时仿真系统可以方便电机控制策略测试,显著缩短电机控制策略的研发周期,文章针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine, PMSM)驱动系统,建立PMSM+三相逆变器主电路数学模型,并运用改进的CORDIC算法,利用System Generator(SG)搭建系统被控对象仿真模型,基于Xilinx公司ZYNQ开发板,设计一套基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)和LabVIEW虚拟示波的实时仿真平台,在该平台上对SG建立的逆变器主电路及电机系统模型进行硬件在环仿真。测试结果与Simulink中仿真结果对比表明,该文建立的基于FPGA的电机驱动系统硬件在环仿真模型能够准确模拟电机变频系统的运行特性。     

闸板防喷系统重要部件参数化设计

闸板防喷器系统是带压作业中常用的井口防喷装置,作为承压部件,该装置各部分的设计涉及到很多因素,设计难度大、设计周期长。为此,开发了一套基于VB和SolidWorks的闸板防喷系统主要部件参数化设计软件,利用该软件,可以方便、快捷的设计出所需零件,并能对其进行应力—应变分析、位移分析等。该软件既可作为快速设计工具也可作为仿真培训软件。     

利用体系结构的建模方法支持测试设计的重用

将体系结构的建模方法应用于测试设计,测试设计和软件设计自上至下同步进行.利用基于体系结构的建模方法将软件设计规范和测试设计规范紧密结合,形成统一的模型描述框架,从而构建层次化的测试设计模型,同时给出了测试用例之间关系的精确定义.结论是:基于体系结构的建模方法能够大大提高软件开发过程中各工作产品的可测试性和测试用例的可维护性,能够有效地支持测试设计的重用.     

集装箱起重机梯子平台智能布梯快速设计系统

应用面向对象的程序设计语言Visual C＋＋对三维参数化图形设计软件SolidWorks进行二次开发,将知识工程的思想与集装箱起重机梯子平台的设计相结合,开发出基于知识工程的集装箱起重机梯子平台智能快速设计系统（Intelligent and Rapid Design System for Stairs and Plats of Container Crane,IRDS-SPCC）.综合参数化设计、特征建模和软件集成等技术,将产品的特征和产品中凝聚的知识、经验和规则一体封装,提出了“自上而下”的智能布梯的设计思路,并建立内容丰富的实例库,实现了从集装箱起重机梯子平台总体设计到零部件设计与分析的数字化.该系统的研究可为集装箱起重机整机设计及其他大型复杂机械产品的设计提供可借鉴的经验.     

用积分方程法设计轴流泵叶轮

介绍了一种新的轴流泵叶轮的水力设计方法，推导了求解叶轮Ｓ１流面流动的积分方程。轴流泵叶轮的水力设计是以有厚叶栅的正问题计算作为基础，通过正、反问题迭代来完成的，它较传统的设计方法（奇点法、升力法）能更好地满足设计扬程的要求。实例计算表明，结果合理，叶轮型线光滑，程序运行时间用４８６微机约５ｍｉｎ，因此是一种实用的设计方法。此外，该设计方法也可用于轴流式水轮机转轮的水力设计。     

一种基于状态机的总线桥设计

随着半导体工艺技术的飞速发展,系统芯片SOC正逐渐成为集成电路设计中的主流发展趋势,基于IP重用的设计方法是提高SOC设计效率的有效途径。SOC设计通常采用层次化片上总线的体系结构,不同的IP集成在不同类型的总线上。为了实现SOC中集成在不同总线上的IP之间进行有效通信,可以采用设计总线桥的方法。文章提出了一种基于状态机的总线桥设计方法,设计结果通过了RTL功能验证。     

支持产品数据动态管理的数据-过程互动模型

根据产品设计过程的实际特点,提出一个数据－过程互动模型（DPIM,dsata and pocess interplayed model）,该模型能有效地描述产品数据和设计过程间的动态交互行为,基于该动态模型,设计过程的描述和执行能适应设计数据的动态变化,设计数据和设计过程的管理紧密地集成一起,由于设计数据的变化和过程的定义执行是互动的方式交织进行的,所以该模型能较好地描述产品设计过程的动态性。     

CAD／DFM系统中的多评价系统集成

面向制造的设计（DFM）的应用扩大了传统设计活动的范围，即在设计阶段就识别和消除制造过程中可能出现的问题。然而，制造过程中包含许多不同类型的活动，且每一类型的活动都有各自的特点和要求，通常一种设计可能对一种制造环节是可行的，但对另一种却不合适，这里提出了一个CAD/DFM多评价子系统集在民的体系结构，在给出的系统框架中，当设计师设计一个产品时，有一组基于各个不同的制造环节（如机加工、装配、测量等等）的评价系统来分析其可制造性并给出改进设计的方法和建议，通过集成模型解决来自不同评价系统的冲突，给设计师提供了一个综合要求的信息反馈。     

基于实例推理的产品概念设计系统

产品概念设计是一种创造性的活动,它是一个产品方案形成和方案优化的过程。概念设计一直是产品并行开发中的瓶颈问题。该文介绍基于实例推理的产品概念设计系统。基于所提出的实例模型概念,根据设计要求和产品的特征,建立产品的实例模型。采用面向对象技术描述实例,建立产品实例库。基于设计要求和实例模型进行实例推理,获得的产品设计的相似实例,基于设计和制造的知识对产品的相似实例进行评价与修改,进而获得产品概念设计的优化解。该系统可对北京第一机床厂的定梁龙门铣床的六类进给箱进行概念设计,实际应用表明,基于实例模型的实例推理方法可提高实例推理的效率。     

应用于LTE基站的L波段Doherty放大器

射频功率放大器是现代无线通信系统中的重要组成部件之一,传统的功率放大器设计非常依赖射频工程师的工程经验,一般通过实物电路的反复调试达到设计指标.采用Doherty技术设计并实现了一种应用于长期演进(long term evolution,LTE)移动通信技术基站的L波段高效率功率放大器.设计中采用了安捷伦公司的先进设计系统软件,选取恩智浦公司型号为AFT20P140-4WN的横向扩散金属氧化物半导体(laterally diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)功放晶体管,该晶体管工作频段为1 880 MHz~2 025 MHz.通过电路仿真与实物调试相结合的方式完成了整个设计.测试结果表明,所设计Doherty功率放大器的最大输出功率为45.3 dBm,最高效率为37%,在4.2 dB功率回退的情况下,效率仍保持在30%左右.与传统的功率放大器设计相比,此设计方式缩短了设计周期,提高了设计成功率并降低了设计成本.     

频变负阻模拟有源滤波器的设计

本文采用结构简单的单运放元件阻抗模拟器设计频变负阻模拟有源滤波器,引出“带耗2阶容抗”概念.用带耗2阶容抗实现有源滤波器时,损耗对滤波器特性影响严重.本文提出采用阻抗标定法引进一个设计参数,适当选择参数可降低损耗影响.通过实例说明频变负阻模拟有源滤波器的设计过程和实验结果.此方法也适用于其它滤波器的设计.