一种基于FPGA的SVPWM硬件架构及其计算速度优化

为了提高七段式两电平SVPWM算法的调制速度并减少逻辑资源的使用量,提出了一种基于FPGA的SVPWM硬件架构。在该硬件架构输入参考电压后,首先,进行基于Clarke逆变换的坐标变换,通过一系列加法运算构建出含有三相占空比的3组中间变量,同时通过2个异或运算从上述硬件布线中得到简化后的2 bit扇区判断条件;然后,根据简化后的2 bit扇区判断条件从以上3组中间变量中筛选出三相占空比,并进行钳位保护,按照自然采样法输出PWM。以上过程形成一个整体,在FPGA中只需3次触发,便能在2个时钟周期内完成从参考电压输入到三相PWM输出的整个过程,有效提高了计算速度。此外,还给出了该硬件架构在不同的FPGA平台下的资源使用情况,与其他方法相比,LUT使用量由至少500个缩减至300个左右,逻辑资源使用量降低。通过仿真与实物试验,验证了所提硬件架构的有效性。

基于硬件架构的RDIU协议转换器设计

远程数据接口单元(RDIU)在飞机中负责完成协议转换工作,使远端传感器和作动器等多种协议的子系统连接到飞机主干网络,形成混杂机载网络构型。已有的RDIU协议转换技术存在参与转换的协议不全面、转换周期较长、数据实时性差等问题。文中针对远程数据设备使用的UART、ARINC429、ARINC825总线协议与飞机全局数据AFDX总线协议提出了协议转换原理,完成了协议转换的硬件架构设计并使用硬件描述语言Verilog HDL完成了详细设计。仿真测试结果表明:文中设计可以正确完成多种协议的转换工作,硬件架构的实现提高了数据处理效率。

高性能并行比特变换运动估计硬件架构设计

为了满足便携式实时全高清视频的处理要求,该文基于1维源像素线性阵列,提出一种新的多宏块并行比特变换运动估计结构,克服以往2维阵列消耗资源较多且延时大的不足。该文结构易于并行扩展且更为节约资源,进一步还针对脉动胞元和数据存储器这两个系统瓶颈进行优化设计。FPGA实现结果表明,与同类设计相比,该文设计在面积和速度上均有改善,LUTs资源节约43%,DFFs资源节约25%,BRAMs数目节约75%,性能提升32%。

分布式地震模拟振动台台阵控制器的硬件架构设计

地震模拟振动台台阵系统是一种重要的结构动力试验设备。目前在振动台台阵控制器设计中,多采用单振动台的控制器或者移植于多通道液压伺服加载系统的设计架构,其性能难以满足复杂的多振动台控制算法运行的需要。文章以北京工业大学九子台地震模拟振动台台阵系统为应用对象,结合控制理论、数字芯片技术、传感器技术、计算机技术的发展现状,对多振动台控制器的硬件需求和系统功能进行了较全面的分析,提出了一种分层的分布式控制器硬件设计架构。详细阐述了该控制器的设计原理、主要软硬件组成以及对控制算法的支持。该研究工作可为地震模拟振动台台阵控制系统的研发和功能扩展提供参考,也可用于拟动力等结构实验设备控制领域。

软硬件架构相协调的智能喷油器驱动研究

借助英飞凌公司TC1766单片机的分层体系架构和丰富的外围模块,提出了软硬件架构相协调的智能喷油器驱动方案。详细描述了新方案的软件架构与硬件架构,并以该模块为核心开发出高压共轨柴油机控制器。发动机试验表明:智能喷油器驱动方案具有匹配喷油器灵活性强、性价比高、驱动电流自抗扰稳定等优点,并可以满足燃油系统多次喷射对喷油器驱动模块的要求。

新型DCS系统控制站硬件架构设计

随着工业自动控制行业的快速发展,对DCS(Distributed Control System)控制系统应用的新需求不断提出。为了适应DCS控制系统的高可靠、智能化、开放性的需求,本文通过应用工业以太网技术,结合以太网的带宽资源,提出了一种新型DCS系统控制站硬件架构设计。该设计打破了传统DCS控制现场总线的瓶颈,实现了自主研发DCS控制系统高速传输,高实时性、高开放性,并具有灵活拓展的DCS控制站新的硬件拓扑结构。

数字校园2.0的软硬件架构及系统设计

目前,数字校园已成为我国高校乃至中小学信息化建设的重点,为真正达到教学与科研数字化、管理信息化、校园无界化,实现高质、高效的师生数字化生活体验的建设目标,本文从数字校园的概念模型出发,探讨了数字校园2.0的软硬件架构及其应用系统的设计与建设。

某型号飞机飞控加载控制系统的硬件架构

在某型号飞机飞控铁鸟台加载控制系统中,加载控制系统实时采集飞行仿真系统的飞机运动参数,解算出相应的舵面载荷力,作为力控制指令信号,经伺服放大后控制电液伺服阀输出力,从而完成模拟飞机舵面所受到的气动铰链力矩。

基于无线数传电台的分布式煤矿瓦斯监测系统硬件架构的研究

针对矿区瓦斯浓度集中监测的要求,文中提出了一种基于无线数传电台和光纤通信技术的分布式煤矿瓦斯监测系统的硬件架构,并对该系统的可行性做了相应的分析。

汽车集成安全系统硬件架构功能安全概念设计

随着科技不断进步,在现代汽车安全技术中的主动安全和被动安全正在向着集成化方向发展。接下来,如何保证功能复杂的汽车集成安全系统不会因为不必要的失效故障导致适得其反的严重后果是一个关键问题。本文在汽车集成安全系统控制器的硬件架构概念设计中引入了功能安全的理念,提出了安全完整性要求下的可靠架构设计原则以及其中传感器、执行机构组件、硬件看门狗监控和内存保护的具体要求。基于此硬件架构概念,设计失效故障率更低、更可靠的汽车集成安全系统就有了基础和保证。

一种高端存储磁盘阵列的硬件架构设计

设计了一种新的高端存储磁盘阵列的硬件架构,它通过从磁盘阵列系统内部的软硬件来控制各个模块,使得不同应用主机通过存储局域网连接到同一个磁盘阵列系统而不会产生资源竞争问题.同时,它具有高冗余的特性,为业务连续和数据的安全提供保证.

生产管理网络系统的硬件架构安全性研究

结合实际应用,从硬件方面详述了在构建企业级生产管理网络系统时的安全设计思路和安全技术应用。

记发器信令系统软硬件架构设计改进

为提高传统PSTN电话系统的兼容性及适应性,1号信令系统中的记发器信令部分需要改进硬件电路板相应设计架构,并且针对硬件电路重新设计软件架构。该文针对多路记发器信令接续的需要,设计基于DSP+ARM+FPGA的强大性能硬件架构,并提出记发器信令底层部分的软件设计思路及解决方法。

高采样频率位移测量系统硬件架构设计

在高端光刻机中,光栅尺掩模台位移测量系统拥有较复杂的运算模型,而且要求测量系统硬件架构能满足20 kHz高采样频率的需求。通过对国内运动台位移测量系统硬件架构进行对比研究,提出一种兼容以往软件架构的基于多核DSP运算板卡的光栅尺掩模台位移测量系统硬件架构,使用多核DSP内核间共享内存通信的机制,取代运算板卡间数据总线通信的机制,同时由板内PCIe总线互联片上多核DSP与FPGA。搭建硬件在环仿真平台进行实验,实验结果表明,系统获取原始数据、进行模型运算以及发送位置数据的总体性能提升百分比约为136%,保证模型运算精度的同时,满足20 kHz采样频率的要求。

面向HEVC的运动估计快速算法和硬件架构

提出确定共享搜索区域的方法,实现硬件搜索区域共享,能有效提高数据复用和减少参考像素带宽.进而,提出改进的钻石搜索算法,该算法考虑了硬件资源消耗和预测单元大小,使预测单元自适应选择搜索模板.最后,基于改进的钻石搜索算法提出新的硬件架构,该架构通过灵活选择不同处理单元(PE)数目,实现两种基本处理单元,使不同尺寸预测单元都有较高的处理速度和硬件资源利用率.算法仿真结果表明,本算法与参考代码HM16.7相比较,编码性能损失可忽略不计,但更适合于硬件实现.用Altera的Stratix Ⅳ系列芯片在QUARTUS Ⅱ中综合结果表明,周期数比现有文献更少,本架构最大工作频率可达到317.56 MHz,并且实现1080 px@23.7帧·s^(-1)的吞吐率.

一种投影几何失真校正的硬件架构设计

针对投影式移动设备的投影图像几何失真问题,提出了一种基于图像变形算法的投影图像几何失真校正的硬件架构,并针对硬件实时性及功耗问题提出了解决方法.本架构设计了基于奇偶存储机制的双行缓存,实现了片外插值像素的并行获取,降低读取延时;基于数据复用原理设计了冗余消除单元,有效避免片外像素的重复读取及功耗,读取次数平均减少61.5%,减小读取功耗;存储空间消耗仅为11.9kB.本设计还引用了无除法的中点算法进行坐标的透视变换,并设计了坐标变换查找表,实现了像素的低复杂度片外和行缓存寻址.

基于五级流水线的HEVC DBF模块硬件架构设计

DBF(Deblocking Filter)是HEVC解码器中复杂度较高的一个部分,它的处理速度直接影响到整个视频解码器的性能.提出了一种基于五级流水线操作的高性能DBF模块硬件架构,为了消除流水线操作中数据依赖的影响,选取了16×8像素单元作为基本处理单元,占用很少的内部存储器资源.硬件架构使用Verilog硬件描述语言实现,并通过Xilinx-ISE工具进行了电路综合.结果表明,此电路架构能够在48.1 MHz的工作频率下,达到4 096×2 048分辨率60fps高清视频的实时解码要求.

防火墙硬件架构发展漫谈

近年来,信息技术高速发展,以互联网为基础的应用正在改变着人类社会。无论是经济、生产还是休闲、娱乐,都因互联网的出现而有了新的诠释。与此同时,基于互联网的攻击行为与日俱增,网络安全变得愈发重要。作为最传统的安全防护设备,防火墙产品在具备高稳定性的同时不断拓展功能、提升性能,已经发展成为网络建设中必不可少的关键环节。

基于VPX硬件架构的新一代雷达终端

雷达应用广泛、功能各异,按其应用领域可分为军用与民用雷达两类。前者可进一步分为预警雷达、搜索和警戒雷达、引导指挥雷达、火控雷达、制导雷达、机载雷达等,后者则包括气象雷达、民用机场雷达、遥感设备雷达和测速雷达等。中国军用雷达市场高速增长,未来10年市场总规模有望达到3776亿元。我国军用雷达市场已迈入高速增长阶段,预计2025年军用雷达市场规模有望达到573亿元,年复合增长率高达11.5%,未来十年军用雷达市场总规模将达到3776亿元。本文对基于VPX硬件架构的新一代雷达终端提出了研究,适应了雷达发展的趋势,对我国雷达终端领域的发展做出了贡献。

低功耗SM4-CCM算法硬件架构设计

物联网已被广泛应用于各行各业。在智慧医疗、智能制造等应用领域,物联网设备采集的数据与用户隐私甚至生命财产安全关系密切。为了保障数据的机密性和完整性,防止数据篡改或泄露,以RFC 8998公布的认证加密算法SM4-CCM为对象,研究和设计了一种低功耗的SM4-CCM算法硬件架构。在TSMC 90 nm工艺、1.0 V供电电压下的实验结果显示,该设计的功耗仅为1.338 mW,面积为31.4 K门,而吞吐率达到32.12 Mbps@100 MHz。实验结果表明,该设计的功耗、面积、吞吐率等性能指标能够满足物联网数据保护需求。