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Verilog HDL的DDR2 SDRAM控制器设计

文章对适用DDR2 SDRAM控制器的结构、接口和时序进行了深入研究与分析,总结出一些控制器的关键技术特性,然后采用了自顶向下(TOP-DOWN)的设计方法,用Verilog硬件描述语言实现控制器,随后在Modelsi m6.1上通过软件功能仿真,用Synopsys公司的DC进行综合,通过Altera公司的FPGA进行硬件验证,结果表明控制器能完全胜任对DDR2 SDRAM的控制。     

基于FPGA的变电站智能电子设备VGA控制器的研究

利用可编程器件FPGA实现VGA彩色显示控制器在工业现场中有很多的应用。用硬件描述语言VHDL对可编程器件FPGA进行功能模块设计、仿真综合,可实现VGA控制器显示各种图形、图像、文字等。     

基于FPGA和遗传算法的PID控制器设计与实现

本文提出了一种基于遗传算法进行参数整定和FPGA实现的PID控制器设计方法。首先利用遗传算法对PID控制器进行参数寻优;然后采用FPGA实现基于遗传算法的智能PID控制器。仿真结果表明,该方法是可行的,设计模块是正确的。     

PCI总线接口控制器的FPGA设计

研究有限状态机与PCI总线接口控制器的设计问题.在分析PCI总线接口控制器基本功能的基础上,给出其顶层设计.根据PCI总线操作时序,提出了从设备接口控制器的有限状态机模型.同时结合Altera FLEX10K的FPGA器件,采用Verilog硬件描述语言,描述该总线控制器的基本操作,并完成功能仿真与综合,实现了PCI总线控制器的FPGA设计,说明该有限状态机具有结构清晰、易于维护的特点.     

基于FPGA的UART控制FLASH存储系统设计

为了解决测井数据文件的存储问题,提出了一种基于FPGA实现UART控制FLASH存储系统设计的方法。以FPGA作为核心控制器对系统结构进行了模块化分解以适应自顶向下的设计方法。在Quartus II开发平台中采用Verilog硬件描述语言利用有限状态机实现了UART控制FLASH的读、写、擦除操作并给出了UART控制FLASH的数学模型,采用Spansion公司的S29AL016D系列FLASH结合FPGA和UART设计了接口电路。最后在Modelsim环境下进行仿真,验证了该存储系统设计的正确性和可靠性。     

基于FPGA的通用异步收发传输器控制FLASH存储系统设计

为了解决测井数据文件的存储问题,提出了一种基于FPGA实现通用异步收发传输器(UART)控制FLASH存储系统设计的方法。以FPGA作为核心控制器对系统结构进行了模块化分解,以适应自顶向下的设计方法。在Quartus II开发平台中采用Verilog硬件描述语言利用有限状态机,实现了UART控制FLASH的读、写、擦除操作;并给出了UART控制FLASH的数学模型。采用Spansion公司的S29AL016D系列FLASH结合FPGA和UART设计了接口电路。最后在Modelsim环境下进行仿真,验证了该存储系统设计的正确性和可靠性。     

基于FPGA的乐曲自动演奏器的设计

为了实现乐曲的自动演奏,可以采用Altera公司的FPGA硬件电路。在其开发平台QuartusII上,以硬件描述语言的系统层次的设计方法,通过数控分频器和LPM_ROM完成了乐曲自动演奏电路的设计,并进行仿真。仿真结果显示利用FPGA可以灵活、高效地实现乐曲的自动演奏。     

基于FPGA的电子节气门控制器硬件设计与实现

针对电子节气门控制系统对控制器的快速性、 低成本、 微型化等控制性能的要求, 通过现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)实现控制器的硬件设计, 在发展较为成熟的增量式PID(Proportional, Integral, Differential)算法基础上加入积分分离环节, 利用高级综合工具Catapult C实现了基于FPGA全硬件方案的积分分离PID控制器。设计制作了AD/DA采集板, 实现了基于FPGA的积分分离PID控制器与电子节气门之间的数据通信, 并进行了电子节气门的实物跟踪控制实验。实验结果表明, 基于FPGA的全硬件积分分离PID控制器实现了电子节气门跟踪控制, 提高了控制器的运算精度。     

基于FPGA 的并行数码管显示控制设计

论述了采用Verilog HDL设计语言开发串行输入的多组多位数码管显示的设计思想.在硬件物理层实现串行数据的接收和硬件编码,而该物理层是采用VerilogHDL编程在FPGA上实现.利用FPGA硬件执行的并行性解决传统设计方法中难以克服的多组多位数码管显示抖动问题,这也是一种充分利用FPGA资源换取系统性能的设计方法,也易于实现数码管显示的扩展.本设计方案的VerilogHDL源代码已经完成综合并通过了布局布线后的时序仿真,系统性能完全满足实际需求.     

基于FPGA自平衡控制器的设计

针对旋转编码器角度测量与步进电机控制的特点,介绍了一种基于FPGA为核心器件,运用VHDL硬件描述语言在FPGA中实现旋转编码器倍频、辨向、计数的功能,旋转编码器为角度传感器以及步进电机为驱动的自平衡控制器设计的方法。整个系统利用Quartus编程软件仿真分析正确,硬件实验平台验证该系统运行稳定、测量准确。     

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的模糊PID控制在智能化温室中的仿真研究

采用VHDL语言编程,以FPGA为硬件载体、Quartus II软件为开发工具,采用自上而下的模块化设计思想,将模糊PID控制根据功能进行模块划分、模块设计,并利用软件自带的仿真功能对设计进行功能仿真和时序仿真。该控制算法的FPGA实现提高了控制的可靠性,加强了模块的通用性,减少了系统硬件开发周期,降低了设计开发成本。在智能化温室中采用基于FPGA的模糊PID控制可以提高控制系统的稳定性和可靠性。     

基于FPGA的车辆横摆稳定预测控制器设计实现

为提高车辆横摆稳定预测控制器的实时性, 采用现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)设计实现了该预测控制器, 并采用基于罚函数的粒子群算法预测控制二次规划问题的求解。同时通过FPGA 进行并行运算, 以减少运算时间。为了验证控制器的有效性, 以车辆动力学软件veDYNA 中的车辆模型为被控对象, 以FPGA 为控制器的硬件实现平台进行了实时实验。实验结果表明, 基于FPGA 实现的预测控制器能很好地满足车辆横摆稳定控制的实时性要求, 为控制器的实车实验奠定了实践基础。     

基于FPGA的自适应均衡器设计与实现

在对LMS算法进行MATLAB仿真的基础上,采用硬件描述语言VHDL和FPGA完成LMS自适应算法的硬件实现。自适应均衡器的设计采用自上向下的设计思想、串并行相结合的流水线操作方法、定点运算方法,在Quartus II 4.1平台和Stratix II系列芯片上进行了综合和仿真。结果表明,该设计结果符合要求,能实现自适应过程。     

5/3提升小波变换及逆变换的FPGA设计方法

研究了提升小波的硬件实现方法,根据FPGA器件具有快速逻辑处理能力的特点,采用流水线的加法及桶状移位操作指令,设计了一种适合FPGA实现的快速小波变换硬件结构.采用基于Matlab的设计工具DSP Builder,在Altera FLEX10K20器件上实现5/3小波变换及逆变换的功能,并在Quartus软件下进行综合、仿真及下载.实验结果证明采用FPGA实现提升小波变换具有处理速度快、代码可移植性强的特点.     

SoPC光纤通道控制器IP核的仿真验证

通过片上可编程系统(SoPC)设计方法构建光纤通道(FC)控制器,详细分析了硬件设计的功能模块图.FC控制器硬件集成了NIOS II处理器、DDR SDRAM控制器、flash控制器、定时器、串口和带Avalon接口的光纤通道接口逻辑,通过Avalon交换总线进行互连.采用自底向上的方法,分别从功能模块级、知识产权(IP)核级和系统级给出了FC控制器的仿真验证框架,并用Altera公司的Stratix GX系列现场可编程逻辑门电路(FPGA)进行了上板调试.验证结果表明,提出的仿真验证方案正确可行,能较好地完成验证任务.     

基于FPGA的10M/100M以太网控制器的设计

介绍了一种10M/100M以太网控制器的实现方法,该控制器以FIFO作为帧缓存,通过程序设计实现10M/100M自适应,设计中采用WS接口,提高了设计的灵活行,可以实现与其他SOC的互连[1],该设计采用VerilogHDL硬件描述语言编程,基于ISE开发环境,在Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列FPGA XC3S1000-4-FT256C上实现。     

基于FPGA的DES/3DES加密算法高速实现的研究

本文给出了基于FPGA的DES/3DES加密算法高速实现方法,设计中都采用了全流水线的方式来实现,大大的提高了系统的工作频率,模块用硬件描述语言Verilog实现,经过功能仿真,得到正确结果,最终下载到FPGA芯片中,验证结果。