基于DSP-FPGA全数字控制的并联有源电力滤波器

简要分析了并联有源电力滤波器的工作原理,选取含有裂相电容的三桥臂电压源型逆变器作为系统主电路,输出电流采用动态滞环控制。针对三相四线系统,且考虑电网电压畸变和不对称情况,给出一种基于瞬时功率理论实现无功功率和谐波全补偿的控制策略,并设计了基于DSP-FPGA的全数字控制系统。仿真和实验结果验证了控制策略的正确性。

基于DSP-FPGA的永磁电机数字控制系统设计

以交流永磁电机矢量控制原理为基础,介绍了一种基于DSP-FPGA的永磁电机数字控制系统的设计,完成了数字控制系统的总体架构及相应的硬件、软件设计,同时为了提高控制系统的动态性能,采用了基于CORDIC变换的旋转变压器解码算法得到转角正余弦函数值与转速信息,且DSP与FPGA之间采用高速同步串行通信SPI来实现。在对总体设计分析的基础上,通过计算机软件仿真和对实际永磁电机的控制实验结果表明,所设计的数字控制系统具有结构简单、较好的动静态特性与快速性能,在实际应用中具有较好的应用前景。

基于双DSP-FPGA架构的城轨列车电力牵引控制系统

牵引控制系统是城轨列车电力牵引系统的核心部件之一,是牵引系统强、弱电交互的中枢纽带。由于城轨列车控制系统接口丰富且逻辑算法复杂、通信任务繁重,简单的控制架构已不能满足要求,进而提出了一种基于双浮点数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的系统架构,充分利用DSP强大的数字信号处理能力和FPGA强大的高速并行处理能力。给出了基于任务类型的硬件架构和基于处理速率需求的软件架构设计模式,C/C++、高速硬件描述语言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)及界面语言和相关支持软件用于实现所有牵引控制任务的调度管理和控制。在地铁和轻轨列车电力牵引系统上的成功运用,验证了提出的牵引控制系统架构的可行性和合理性。

基于DSP-FPGA的嵌入式篮球运动视频目标跟踪算法实现

针对篮球比赛中的运动目标跟踪问题,提出了一种基于DSP和FPGA的嵌入式篮球运动视频目标跟踪算法,将Mean-Shift算法用于跟踪篮球运动视频目标,并给出了DSP-FPGA的硬件设计.该方法先建立一个包含运动目标的搜索窗,并初始化其位置和大小,进一步计算搜索窗的色彩直方图.然后,输入待搜索图像,运行Mean-Shift,获得新的搜索窗位置和大小;最后,基于Mean-Shift算法迭代,获得运动目标的新位置.FPGA方便电路设计,DSP则运行目标跟踪算法.实验证明,提出的方法在激烈的比赛中依然能够准确跟踪运动目标.

基于DSP-FPGA高速控制系统的应用研究

为了满足应用对控制系统高速高精度的要求，本文将原子力显微镜作为控制对象，主要研究基于DSP—FPGA控制系统设计中的关键技术问题。包括各模块的功能划分、模块间通讯模式设计并以单行扫描为例进行编程说明。随后将PID算法嵌入FPGA，对大范围快速原子力显微镜的单点测试做闭环反馈控制。实验结果显示，与以PCI04为核心的控制系统相比，基于DSP—FPGA的控制系统大大提高了大范围快速原子力显微镜的扫描速度和控制精度。

基于DSP-FPGA平台的ADCP高沙流量测量系统

基于TMS320C6748与Spartan-6平台完成声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP)的设计,并实现高含沙量情况下的水流流量精确测量。数字信号处理模块(Digital Signal Processing, DSP)完成上位机通信、系统控制、现场可编程门阵列模块(Field Programmable Gate Array, FPGA)交互、外设数据接入、信号数据处理等功能,FPGA完成发射信号调制、接收信号采集等功能。利用测量船搭载ADCP高沙流量测量系统在黄河流域进行测量,ADCP接入全球定位系统(Global Positioning System, GPS)和测深仪数据,在高含沙量水域进行断面流量测试,验证系统的可行性及测量精度。结果显示,在含沙量达到15.5 kg·m^(-3)的水文环境下,ADCP系统可正常稳定地完成测量作业,测量得到的流量相对误差为1.01%,满足高精度流量测量系统的要求。

基于DSP-FPGA的通用数字控制器硬件设计

为了使通用数字控制器的硬件电路与软件程序标准化和模块化,提高数字控制器的实时性、稳定性、抗干扰性,介绍了一种基于DSP+FPGA系统架构的通用数字控制器硬件设计,对控制器及主CPU板的设计方案、主CPU板上的电源管理电路、数字信号处理器DSP及其外围设计、现场可编程门阵列FPGA的配置电路、总线驱动电路作了详细说明。实际应用验证了该数字控制器硬件设计的正确性和可靠性。

基于DSP-FPGA的通用数字信号处理模块的设计

充分利用现代大规模集成电路和雷达数字信号处理技术,结合FPGA和DSP芯片的特点,详细介绍了运用多个DSP和FPGA来构成通用数字信号处理模块的一种设计方法。运用该模块构建的机载雷达信号处理系统具有架构灵活、可编程性好、可扩展性强及可靠性高等特点。

基于DSP-FPGA架构的SHEPWM研究与实现

以地铁车辆牵引系统为背景,其牵引逆变器功率较大,开关频率较低,脉宽调制普遍采用异步调制、分段同步调制、优化调制(特定谐波消除、过调制等等)、单脉冲调制等多模式混合脉宽调制方法。提出一种基于DSP和FPGA架构的特定谐波消除脉冲宽度调制(SHEPWM)技术的实现方案,首先利用Matlab离线计算特定谐波消除的开关角,再进行分段线性拟合并求出拟合系数,然后在DSP中根据开关角与调制比的关系,通过线性拟合多项式实时计算开关角及比较值,再通过数据总线传给FPGA,FPGA实现PWM脉冲。最后通过仿真和试验,验证其正确性。

MRI梯度波形发生器研究进展

成像体素空间位置的准确编码对于磁共振成像(MRI)的空间定位至关重要.为了保证空间编码的准确性,获得高性能的梯度磁场是关键.梯度波形发生器是产生梯度磁场的核心部件,本文简要介绍了梯度波形发生器的工作原理和组成部分,总结了近二十年来基于不同设计方案设计的梯度波形发生器的研究进展,详细探讨了梯度波形预加重的实现方法,并对梯度波形发生器未来的研究和发展方向进行了展望.

一种基于异构处理器的可动态布署设计与实现

针对卫星支持的多种生活服务需求实时切换、资源灵活智能调用需求,基于无线广域信号服务异构处理器,设计了一种即时高效、动态切换部署处理器功能的方案。通过对大资源FPGA及多片8核DSP多种功能定制结合动态部署设计,实现实时动态可重构处理器系统功能,将5种FPGA应用结合2种DSP应用程序动态组合,配合各功能任务架构需求重建控制、数据链路,完成多任务智能切换。

面向卫星互联网信号的监测处理平台设计

在低轨卫星互联网迅猛发展的背景下,我国卫星监管机构围绕新型目标开展针对性监测的效果不佳,技术水平亟待提升。基于卫星互联网信号传输架构的研究结果,提出一种面向卫星互联网信号的针对性监测技术框架,设计并实现高速监测处理平台。典型卫星信号经过信号检测、识别、解调译码后,支持比特流级信号分析。实验结果表明,该平台能够实现典型卫星互联网信号监测处理流程并得到相关特征参数,对研制监测设备具有实用意义。

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%。

一种可级联的多通道实时阵列信号处理系统设计

随着数字波束形成(DBF)体制雷达的集成度要求越来越高,分体式信号处理系统架构已经很难满足要求。为了解决此问题,文中提出一种可级联的多通道实时阵列信号处理系统。首先,在同一块阵列信号处理板上采用24路的模数转换器(ADC)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等芯片,实现多通道ADC采样、下变频、波束控制、数字波束形成、信号处理等功能;然后,通过高速GTH总线、系统同步、系统校准、多级流水等技术实现级联不同数量的阵列信号处理板,可应用于不同规模的DBF体制雷达。

基于DSP的图像目标跟踪算法设计与实现

为了准确地检测和定位图像中的目标,并在连续帧之间实现目标的持续跟踪,该文提出了一种基于数字信号处理(DSP)的图像目标跟踪算法的设计与实现。目标跟踪是计算机视觉领域中的重要任务之一,该文深入研究了图像目标跟踪技术,研究了MeanShift算法的理论和实现过程,以及用MeanShift算法进行目标跟踪的流程,根据设计方案的需求选择了DSP与FPGA相结合的总体架构,将目标跟踪算法与嵌入式硬件平台相结合。该文采用“先识别、后跟踪”的方式实现了图像的目标跟踪。通过实验证明,基于DSP的图像目标跟踪算法在实时性、准确性和稳定性方面都取得了较好的效果。

低频超声测井仪主控系统设计与实现

针对低频超声测井仪声波发射、数据采集及数据传输于一体的控制要求,设计了一种基于DSP+FPGA异构控制技术的新型主控系统。该系统使用DSP作为主控制器,通过CAN总线与井下电缆遥传通信,根据接收的指令产生控制时序,使用有限状态机完成工作流程控制,创新性地采用基于加权马氏距离的健康度评估方法评判仪器工作状态。使用FPGA作为从控制器,采用指令数据通道独立控制方法实时转发控制指令,同步声波激发与采集,实时接收声波数据。采用基于自定义并口双口RAM的协同通信机制完成DSP与FPGA之间的数据传输。采用差分传输技术实现与发射系统、采集系统之间的通信。测试表明:该主控系统通信误码率低,控制实时性高,状态评估准确,具备声波发射、数据采集及数据传输一体化控制能力,满足低频超声测井仪控制要求。

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。

混动钢轨车牵引辅助变流器的程序升级优化分析

在混动钢轨车的后期调试及维护过程中,针对升级多个程序时需拆除挡板,连接各自通信端口,使用各自软件操作导致费时费力的问题,提出了一种可同时升级DSP和FPGA程序的方法。介绍了目前产品采用升级程序的方法,根据DSP和FPGA均需存储在FLASH中这一特性,分别设计了底层程序和上位机程序,并给出了程序设计流程图,经过在产品上测试,证实该方法有效。该方法实现了远程升级DSP和FPGA程序,避免了改动硬件,保障了原有产品可靠性,缩短了维护时间,节省了大量时间和人力资源成本。

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。