基于树的异构现场可编程逻辑阵列的总体结构应用的特定探索及优化

由于现场可编程门阵列（FPGA）的通用性和可编程性使得它们成为实现数字电路的受欢迎的选择。但是，由于FPGA与它对应的应用专用集成电路（ASIC）相比，体积大，速度慢，功耗高，不适用于要求高密度、高性能和低功耗的应用。这本专著的主旨是对FPGA加以改进。

基于现场可编程逻辑门阵列的超声波管道测厚

根据超声波基本原理以及现场可编程逻辑门阵列(FPGA)技术设计了超声波测厚仪及超声波轮式探头,并且实现了基于FPGA的信号处理的软件编程。对管径φ139.7mm,标称壁厚h 7.72mm的标准样管的测量实验结果表明:本文所设计的系统可靠性好,抗干扰能力强,测量精度高,测量误差小于0.1 mm。

基于现场可编程逻辑门阵列的磁控忆阻电路对称动力学行为分析

将含绝对值项的磁控忆阻器引入改进型蔡氏电路,构建新型磁控忆阻混沌电路,通过分岔图与Lyapunov指数谱创新性地观察到系统的对称分岔行为,揭示系统双参数平面内运动状态分布的对称性.同时,基于忆阻电路参数-初值平面的系统运动分布图,分析对称吸引域内系统的多稳态特性,相图的绘制进一步证明电路多稳态现象的存在性.此外,应用现场可编程逻辑门阵列完成电路实验,在数字示波器上捕捉实验结果,证明所构磁控忆阻电路的物理可实现性.

基于现场可编程逻辑门阵列的STM32单片机自动下载通用串行总线的设计

通常对STM32单片机的烧录方式有在系统编程(in-system programming,ISP)与在电路编程(in-circuit programmer,ICP)两种方式,而两种方式都需要安装特定驱动与专业软件的电脑执行,这无疑对受环境限制无法使用电脑或没有一定专业知识的用户造成困扰。本项目利用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)和STM32协同开发一款可下载固件的通用串行总线(universal serial bus,USB)。受FOTA技术(固件更新技术)的启发,该项目把从电脑端编译好的二进制文件或十六进制文件通过STM32 hal库生成的虚拟USB下载到作为闪存(Flash)的W25Q64芯片里,通过STM32与FPGA的通信,把数据从Flash里取出,通过串口发送给FPGA,把FPGA作为随机存储器(Access Memory,RAM)实现数据流速度可调节的输出。

基于现场可编程逻辑门阵列的车牌识别系统设计

车牌识别技术在交通管理与执法中发挥了重要作用,但是车牌识别率的提高一直成为难题。本文尝试基于Cyclone集成板运用现场可编程逻辑门阵列技术(FPGA)建立FPGA的硬件开发平台,使用Verilog语言研制一个车牌快速识别系统,设计了其中图像二值化、图像定位、图像分割、字符识别等算法并实现,经测试动态识别率达到95%以上。

用于下一代汽车专用集成电路(ASIC)的嵌入式现场可编程逻辑门阵列(eFPGA)

对于最近研究过新车的任何人来说,很难不注意到汽车电子产品的发展是多么的迅速。仅仅将三年前的汽车安全性技术与今天的技术进行对比,您就会发现摄像头数量已显著增加,以支持诸如全景可视、驾驶员注意力分散监测器、立体视觉摄像头、前向摄像头和多个后视摄像头等应用。除了摄像头,系统功能也增强了,包括自动紧急制动、车道偏离警告、后方盲点检测和交通标志识别等。

基于现场可编程门阵列的硬件时钟同步方法

基于工业以太网的分布式系统为实现高精度的同步数据采集和控制,对时钟同步提出了较高的要求。对基于嵌入式软件的时钟同步方案中同步精度较低的原因进行分析,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件时钟同步方法。使用FPGA对IEEE1588协议进行解析,采用FPGA和硬件描述语言设计时间戳获取、晶振频率补偿和时钟同步算法等模块。对基于工业以太网的分布式系统进行了测试,结果表明系统达到了亚微秒级的精度。

可编程逻辑器件架构设计展望

随着人工智能、区块链、云计算、大数据、边缘计算、智慧家庭、物联网和5G等信息技术的发展,其对电子硬件系统在系统频率、数据吞吐量、高速传输、数据带宽等性能方面提出了更高的要求,尤其是在国家电子信息技术政策的宏观引领下,信息产业升级需求驱动软件系统、硬件系统、基础元器件等信息技术不断向前发展.截至目前,作为电子硬件系统的核心基础元器件之一,现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Logic Array,FPGA)器件的集成规模、信号处理能力、数据带宽、系统频率,以及高速传输均达到较高水平,为信息技术应用做出了巨大贡献.然而,随着信息技术的不断发展,目前FPGA的性能越来越不能满足日益增长的电子信息技术硬件系统需求,FPGA性能升级势在必行.FPGA作为可编程逻辑器件,其可将处理器、存储器、协议模块、时钟模块、SERDES、PCIE、DDR控制器和DSP等集成在一起.同时,结合FPGA本身的可编程逻辑单元模块、互连线等,可在FPGA器件中形成一个高性能的复杂的系统应用设计.随着信息技术发展对高性能系统的要求,如何将上述资源有机结合在一起,充分发挥其性能优势变得日益紧迫和重要.因此,FPGA的架构设计重要性显而易见.在FPGA架构设计中,需要解决逻辑规模、布局布线延时、时钟偏斜、系统带宽、数据吞吐量、高速传输,以及资源的高效利用率等问题.下面我们将从基本模块结构设计、系统结构设计等进行概述,对未来FPGA架构设计趋势进行展望.

可编程数字逻辑器件开发及其优化设计探讨

随着集成电路技术的迅速发展,已经进入了系统级集成电路的时代.介绍了可编程数字逻辑器件的开发,详细讨论了提高数字逻辑电路效率的的几种优化设计途径.

基于Nios II的片上可编程系统(SOPC)实现的直流电机的PWM调速系统

介绍了一种基于Nios II软核处理器的直流电机PWM调速系统,并以此说明了SOPC思想及其实现途径。该系统以一片PFGA为核心,结构紧凑,体现了SOPC系统集成度高、灵活性强、扩展性好的特点。并且能大大缩短产品的开发周期。

一种基于FPGA的可编程数字本振生成方法

近年来,随着相关技术的不断发展,基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的直接数字频率合成技术(Direct Digital Synthesizer,DDS)已成为目前主流的信号合成技术,广泛应用于雷达、通信、国防等领域。然而,受限于FPGA的系统时钟,合成信号的频率范围有限。为了使合成信号获得更大的频率范围和更高的采样频率,提出一种可编程数字本振生成方法,并将该方法应用于频谱分析仪的数字本振频率合成上。实践证明,该方法能够准确产生需要的可变本振信号,且频率范围不受系统时钟频率限制。

针对消费数字电视显示器的可编程平台

该款消费DTV目标设计平台基于低成本、低功耗Xilinx Spartan-6现场可编程逻辑门阵列（FPGA）系列，可加速各种先进视频算法的开发，并支持最新的视频接口标准，包括DisplayPort、V-by-OneHS、HDMI以及LVDS等，简化了差异化视频算法与最新一代数字接口标准的融合。

赛灵思针对消费数字电视显示器扩展可编程技术优势

赛灵思公司（Xilinx）日前宣布推出首款为开发最先进数字电视（DTV）解决方案而优化的可编程平台。该款赛灵思消费DTV目标设计平台基于低成本、低功耗Xilinx Spartan-6现场可编程逻辑门阵列（FPGA）系列，可加速各种先进视频算法的开发．并支持最新的视频接口标准，

基于现场可编程逻辑门阵列的新型混沌系统实现

构建了一个新的五维变形蔡氏系统,通过数值仿真,分析平衡点的稳定性、分岔图和Lyapunov指数谱,研究系统特有的基本非线性动力学行为,还分析了改变不同参数时系统动力学行为的变化.基于混沌系统的数值仿真分析以及数字化处理技术,将五维变形蔡氏系统状态方程进行离散化处理,并根据IEEE-754标准和模块化设计理念构建出实现混沌系统变量运算关系的基本模块,进一步利用现场可编程逻辑门阵列硬件平台实现了五维变形蔡氏系统的混沌吸引子.研究结果表明,新五维变形蔡氏系统具有新的混沌动力学行为,并通过硬件证实了新系统的存在性和物理上的可实现性.

基于FPGA阵列的超大规模SoC验证平台

介绍了超大规模片上系统(SoC)验证平台的设计与实现。该验证平台采用多片现场可编程逻辑门阵列(FPGA)构成超大规模FPGA阵列,针对SoC的典型特点设计了平台拓扑结构和组成单元。该验证平台仿真规模大、互连资源丰富、工作频率高、扩展灵活。应用实例表明该平台具有良好的实用价值。

基于现场可更换组件结构的宽带波形产生设计

给出了一种基于现场可更换组件(LRM)结构的4通道宽带波形产生板卡设计。板卡上集成了一款高性能的现场可编程逻辑阵列(FPGA)以及4片高速数模转换器(DAC)芯片。DAC和FPGA之间为高速低电压差分信号(LVDS)接口,板卡输入输出接口选用标准二代LRM连接器。DAC采样率为4 Gsps,在2.4 GHz中频(IF)上瞬时带宽达到了1.2 GHz,信噪比(SNR)优于50 d B。该设计可广泛应用于电子战和宽带雷达系统中。

新型逻辑系统平台的保护与监测系统数据通信设计

先进逻辑系统是西屋公司开发并通过NRC认证的新一代基于FPGA技术的1E级仪控平台。为了能够应用该先进平台来开发保护与监测系统并降低取证的难度,基于该平台的特性以及在两个核电厂保护系统部分功能模块替换工程的实践,利用认证卡件点对点单向通信功能,设计了全新的基于ALS平台的系统架构,解决了平台无机架间专用总线通信卡件及维护站离线时机架间通信问题,分析表明该设计满足保护与监测系统各模块间的通信需求,可应用于实际工程。

基于FPGA的阵列乘法器的设计与实现

先对乘法器进行了分析,然后用现场可编程门阵列(F P G A)实现了阵列乘法器,并分析了设计原理。

TMSR数字化反应堆保护系统数字信号与逻辑处理功能的FPGA实现探讨

现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)在反应堆保护系统中得到越来越广泛的应用。中国科学院上海应用物理研究所的钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)核能系统先导项目拟采用FPGA技术开发数字化的反应堆保护系统,本文探讨使用FPGA设计TMSR保护系统的数字信号处理(模数转换芯片驱动、数字滤波、定值比较)以及逻辑处理(逻辑符合)功能模块,同时通过软件仿真和硬件测试,为FPGA功能验证和确认(V&V)打基础。软件仿真和硬件测试结果表明在TMSR保护系统内使用FPGA实现数字信号处理与逻辑处理在技术上是可行的。

PROFIBUS-DP水质监测中冗余网络的FPGA逻辑设计

PROFIBUS-DP广泛应用于工业控制系统当中。在水质在线监测中,PROFIBUS因为其传输速率较快而被运用,为保证数据通信正常传输,通常采用双网数据通信,当一条总线出现问题时,可以利用冗余总线切换设计。在切换设计中运用了FPGA,使得数据可以正常及时的传输,利用FPGA实现了双网逻辑切换,保证数据可以正常传输,不会因为一方总线故障而丢失信息。仿真实验证明可以达到预定目标,具有可行性。