基于DSP28335的FPGA软件在线升级方法

在DSP+FPGA架构的嵌入式系统中,一些产品不具备拆卸外壳通过JTAG接口进行软件升级的条件。针对这一问题,提出了一种基于TMS320F28335的FPGA软件在线升级方法。该方法通过上位机将FPGA代码发送给TMS320F28335,TMS320F28335通过GPIO模拟JTAG时序,完成对配置PROM芯片的擦除、编程和校验操作,重新上电后FPGA从配置PROM加载新程序。在理论分析的基础上,给出了所提方法的硬件原理图和软件实现流程。大量实验结果表明,该方法具有较好的可行性、稳定性和可靠性,可以实现DSP+FPGA架构下不拆产品就可升级FPGA软件的目的。

基于DSP+FPGA的旋转平台自抗扰控制方法

旋转平台在低速运转过程中易产生非线性摩擦,由于非线性因素的影响,传统PID算法的控制效果远不能满足超精密运动平台定位精度高、响应快速等要求。因此,设计了基于DSP+FPGA的旋转平台自抗扰控制算法(active disturbance rejection control,ADRC),利用扩张状态观测器(extend states observer,ESO)对系统内外部未知扰动进行实时估计并予以补偿,提升系统响应速度,增强鲁棒性与抗干扰能力。最后,通过正弦扫描实验进行验证,PID对正弦输入信号无法及时响应,超调明显;ADRC响应迅速,稳态误差波动小。相比PID,ADRC最大跟踪误差降低79.5%,跟踪误差平均值降低65.4%。

基于FPGA的DSP与ARINC429总线控制器接口设计

提出了一种基于FPGA的DSP与ARINC429总线控制器的接口设计方法和电路,该设计方法也适用于DSP与串口控制器、CAN控制器等接口的扩展设计。首先,分析了TMS320C6713 EMIF与HI-8582的主要信号与时序,表明通过FPGA实现译码逻辑和时序控制就可实现TMS320C6713与HI-8582之间的通信;接着,给出了详细的硬件设计和接口逻辑设计;然后,讨论了ARINC429总线驱动软件设计;最后,通过环境试验和实际应用验证了该接口电路工作稳定可靠。

一种多FPGA及多DSP的通用远程更新系统设计

为解决传统JTAG方式更新FPGA或DSP程序距离受限且灵活性较差的问题,设计了一种以FPGA为主控芯片的多FPGA+多DSP的远程更新系统。通过接收上位机指令的方式判断待更新的目标芯片,并将应用程序下发给指定FPGA或DSP完成程序的更新。同时设计了FPGA与DSP的重启方案,实现了远程更新程序与应用程序的跳转切换。测试结果表明,该远程更新系统可以实现对多FPGA+多DSP架构信号处理系统程序的远程更新。该系统实现简单、稳定可靠、可复用性强,能够降低工程应用的开发难度、缩短其开发周期。

基于FPGA和DSP的中频采集电路设计与实现

本文设计并实现了一种基于FPGA和DSP的中频采集电路。电路采用国产器件,旨在实现高效、稳定的中频信号采集。本文详细介绍了该电路的系统方案、元器件选型以及关键电路设计。测试结果表明,该电路能够实现对中频信号的高精度采集和处理,并具有良好的性能和可靠性。该研究为FPGA和DSP在中频信号采集领域的应用提供了一种有效的解决方案。

基于FPGA和多核DSP的雷达信号处理架构的分析

本文针对目前雷达信号处理的应用需求,结合雷达系统的硬件结构和运算处理特点,提出了一种基于FPGA和多核DSP的信号处理架构。该架构采用FPGA作为高速数据缓冲器,同时以多核DSP为核心组成信号处理系统,并利用FPGA的内部结构设计了信号处理系统的底层拓扑结构。实验结果表明,基于此架构设计的信号处理系统可以满足雷达系统对实时性和精度要求,同时可为后续更多算法和更复杂算法的实现提供硬件平台支撑。同时,该架构也可应用于其他高速数据传输、大容量数据存储等场合,具有重要的工程实践价值。

基于DSP+FPGA的ARINC429总线通信设计

ARINC429总线因具有抗干扰能力强、可靠性高等优势而被广泛应用于航空工业领域的机载数据交互场景。对此,提出一种基于DSP+FPGA以及HI-3593芯片的ARINC429总线通信设计方案,着重阐述了系统的架构设计、HI-3593硬件原理设计与控制逻辑设计,最后对数据缓存控制、HI-3593芯片SPI接口控制以及数据读取、写入功能均进行了验证与测试。经测试,所设计的方案能够稳定可靠地实现ARINC429总线数据的接收与发送,满足飞机供电系统与机载管理计算机进行数据实时交互的需求。

基于FPGA和DSP的核磁共振两相流采集系统

为了满足石油工业中核磁共振两相流采集系统的高精度、低成本、小型化等需求,实现对核磁共振FID信号的采集、存储、传输及显示,设计了基于DSP和FPGA的核磁共振两相流采集系统。系统采用模块化设计,主要包括AD信号采集模块、双核控制传输模块以及上位机显示模块。采集过程主要依靠FPGA控制ADC完成数据的采集、存储、传输。然后通过DSP设计最优滤波器完成对信号的去噪处理,再由串口将数据传输给上位机进行反演处理以及显示。实验结果表明:该系统能够实现FID信号的采集、存储、传输及显示,去噪后的信号信噪比提升了34.6%,反演处理后的T2谱可以识别出不同含水率下的两相流。

基于DSP+FPGA线性结构的计算机图像处理系统设计

以DSP为主要处理器的数字信号处理器加FPGA技术作为辅助工具的高性能实时图像处理系统,利用两种芯片各自的优点,将其中的算法分成两部分,分别交给DSP和FPGA进行处理。因此,该方法的性能得到极大提升。基于上述背景,文章设计了以DSP和FPGA线性结构为基础的计算机图像处理系统。该系统结构简单,而且运行容易,通过加入相关的程序,可以高效地对图像进行识别、跟踪及匹配等。试验表明:该方法实时性和实用性强,可以很好地满足实际应用的要求。

国产FPGA上通信基带发端算法设计和系统实现

该文针对国产FPGA上通信基带算法及相关信号处理算法IP核匮乏现状,设计了基于紫光Logos系列FPGA器件的通信基带发端算法;在紫光FPGA缺乏FIR IP核的情况下,经优化设计实现了仅用7个乘法器的60阶FIR成型滤波器;搭建收发测试环境对设计的发端系统进行了测试。测试结果表明,所设计的基于正交调制的发端基带算法和基带系统性能达到主流水平的技术指标要求,实现了首批通信算法和通信系统在国产FPGA器件上的应用。

基于FPGA的小目标识别分类系统的设计与实现

为了提高小目标识别和分类的实时性,同时降低识别系统的资源消耗,本文提出了一种简易、高效的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)小目标识别分类系统。该系统首先通过图像预处理消除图像噪点,并采用并行计算提升系统实时性。然后将处理后的图像与模板进行匹配计算得到识别结果,设计的模板匹配电路具有较小的硬件复杂度和较快的处理速度。实验结果表明,本文所提出的识别系统在680×480图像分辨下,可达137.5帧/s的处理速度,实时性强,同时仅消耗了9个块随机存储器(Block Random Access Memory,BRAM)和2个数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP),硬件资源消耗较少,在处理小目标识别和分类问题上有较好的实用价值。

基于FPGA和多核DSP的雷达信号处理架构设计

本文首先列出了信号处理系统开发设计流程,然后根据设计参数分析算法和硬件平台的选择。文中重点分析了多核DSP中算法数据流传输与划分,核间通信与同步。最后给出了多核DSP的存储空间和传输时间以及计算时间的分析。

基于FPGA的自滑动同步法TFT-LCD屏TCON的实现

不同厂家、不同尺寸、不同分辨率的TFT-LCD屏与时序控制器TCON的接口不同,对应不同的差分信号格式。为了适应不同屏的图像显示,需要一种可编程的时序控制器TCON。通过在FPGA芯片上采用自滑动同步法,实现了TFT-LCD屏的TCON系统。该系统从视频处理主板输出的差分信号中提取视频数据,提出通过自滑动同步法使之与同步控制信号对齐;将提取的视频数据转换为源驱动器的输入信号,即mini-LVDS或RSDS格式的差分信号,同时产生门驱动器的时序信号;由源驱动器和门驱动器输出的信号驱动TFT-LCD屏显示图像信号。为了测试TCON的性能,使用两块FPGA电路板进行实验。一块FPGA电路板实现TCON时序控制器;另一块作为TCON的输入测试信号源,用于测试所设计的TCON性能。实验结果显示,所设计的TCON能够从LVDS视频差分数据中正确解析出视频数据,并转换为屏的源驱动器和门驱动器信号,驱动TFT-LCD屏显示视频信号。通过对比分析可知,使用自滑动同步法具有资源消耗少,功耗较低等优点。

基于卷积神经网络的岩渣分类算法及其FPGA加速

全断面岩石掘进机在道路掘进过程中,刀盘挤压切削岩体容易产生刀盘磨损及损坏,从而造成经济损失,因此需要检测刀盘磨损的理论和技术来指导施工。岩渣是掘进过程的直接产物,携带丰富的信息,能够反映当前的施工状况,因此可以通过岩渣识别利用这些信息间接实现对刀盘的监测。提出了一种基于卷积神经网络的岩渣识别算法,在岩渣数据集上实现了96.5%的分类准确率。随后为了便于FPGA硬件部署,提出一种网络压缩方法,将网络规模压缩到原始网络的2.28%,同时分类准确率相比原网络仅下降了0.9%。最后使用OpenCL技术在Intel Arria 10 GX1150平台上实现了算法部署,达到了224.54 GOP/s的吞吐率以及11.23 GOP/s/W的能效比。

DSP芯片动态老炼系统设计与实现

在集成电路的可靠性筛选试验中,老炼试验是最重要和最有效的试验。针对静态老炼和传统动态老炼方式的局限性,提出了一种DSP芯片动态老炼系统的设计与实现方法。该动态老炼系统实现了老炼程序自动加载,可以实时监测每个工位老炼试验情况,将老炼过程中发现的失效电路及时剔除,试验结果可以自动存储,便于后期进行试验结果分析。相比静态老炼和传统动态老炼方式,该系统测试覆盖率更高,提高了产品可靠性。

快速视频去雾改进算法的FPGA实现

内窥镜去雾算法在医疗领域具有广泛应用,为临床医生提供清晰、实时的图像。去雾技术虽然已经取得较大的进步,但去雾算法的复杂度较高,在内窥镜等复杂情况下硬件实现较为困难。为了在硬件上实现内窥镜实时去雾效果,对暗通道先验算法进行改进,降低硬件资源消耗和时间复杂度。该改进算法选择适合硬件的大气光照强度估计值、透射率补偿值以及采用流水线结构实现有雾图像的处理。采用Xilinx的ZYNQ7020实现该算法硬件电路,实时处理分辨率为640×480的视频图像,速度可达到260 fps,消耗LUT仅为1.28 K,寄存器619个单元。实验结果表明,相比于传统算法,改进算法具有处理速度快、功耗低、可移植性强的特点,满足内窥镜需要实时处理视频的要求。

基于三维超混沌映射的图像加密及其FPGA实现

随着信息技术的不断发展,确保信息安全已成为重要问题,而图像作为被广泛使用的多媒体工具,时常面临着泄露的风险,针对该问题提出一种基于三维超混沌映射的图像加密算法。该算法首先构造一个离散三维超混沌系统,此系统相较于传统的混沌系统拥有更好的混沌特性,所生成的序列具有更强的随机性。然后在此序列的基础上对图片进行置乱和扩散:在置乱阶段,通过混沌序列对原始图片的像素点进行索引排序,实现像素置乱;在扩散阶段,使用处理后的混沌序列对置乱图像的像素值进行分层异或,实现像素扩散。软件仿真和性能分析表明,该算法具有较高的安全性和较强的抗干扰能力,最后通过FPGA硬件平台完成图像加密。整个算法包括软件仿真和硬件实现两个部分,能够有效提升学生将理论和实践相结合的能力,增强学生对非线性理论的理解。

基于FPGA的多通道电磁信号采集平台设计

利用FPGA丰富片上资源和强大并行处理能力,设计了一种基于FPGA的3通道电磁信号采集平台,可同时对3路信号进行前置放大、信号调理、模数转换后存储在存储器中,再由上位机进行数据处理.在室温条件下,采集两组频率为2^(n)Hz(-2≤n≤13),幅值为1 V的标准正弦信号,经过标定后采集平台实际测量幅值与理论值的相对误差小于0.1%,通道均方根误差不超过0.024%.本平台具有较高的采集精度,功能扩展潜力大.

DSP口袋实验箱设计

数字信号处理(DSP)是当前电子信息类专业学生必修的一门重要课程,其实验是理解和巩固理论的重要途经。但是当前的实验大都使用体积大且移动不便的实验箱,限制学生必须在实验室做实验,便携性和易用性不高。针对这一需求,研究设计了一款便携的“DSP口袋实验箱”。该实验箱集成两路模拟信号发生器及混频单元、高速高精度ADC采样单元以及TMS320VC5509A处理器、仿真器等模块。软件部分具备DSP课程的相关算法实验。设计的实验箱体积小、操作简便,便于学生在宿舍里开展实验。该设计对本科DSP实验教学便利化和激发学生深入研究学习具有较高的意义。

“DSP原理及应用”课程教学改革探索

以无刷直流电动机控制为主线,采用启发进阶式、交叉融合式的教学方法,制定CPU定时器、GPIO引脚控制、中断和PWM信号产生、脉冲信号捕获、AD转换等典型案例教学实验,设计了无刷直流电机综合实验,形成了由浅入深的多样化DSP实验体系,使学生兴趣浓厚、容易掌握,取得了良好的教学效果。