一种基于FPGA的多通道高速数据对齐装置设计与实现

在现场可编程门阵列器件(FPGA)的高速实时信号处理系统中,利用多通道高速传输是一种常用的电路设计。由于多通道高速数据传输路径的不一致性,需要在接收端设计一种同步对齐装置。本文采用硬件编程语言设计了一种基于FPGA的多通道高速数据对齐装置,该装置具有控制逻辑清晰、结构简单、可扩展性强的特点。该装置主要包括FIFO时钟域转换模块,FIFO读写使能控制模块,主时钟域下数据对齐模块。

基于FPGA的多传感器融合同步授时系统设计

为了充分发挥多传感器融合系统的优点,提高其同步授时的精确性和信息融合的鲁棒性,设计了一种基于FPGA的多传感器融合同步授时系统。系统传感器包含激光雷达、相机以及惯性测量单元IMU;通过FPGA内部的秒脉冲(PPS)校准模块产生的精确且稳定的信号作为标准触发信号,触发校准模块以该标准触发信号作为基准结合各传感器自身工作频率产生同步脉冲触发各传感器,以此方式实现激光雷达、惯性测量单元IMU和相机的同步授时。实验结果表明:基于FPGA的多传感器融合同步授时系统实现了各传感器的同步授时,且传感器信息融合的有效性与鲁棒性较好。

基于FPGA的多通道雷达数据回放系统设计

为解决雷达实时信号处理功能及性能有效验证问题,文中设计并实现了一种宽窄带一体化、多通道雷达数据回放系统。该系统按雷达工作的时序和数据率将雷达回波数据发送至实时信号处理系统,从而对目标跟踪场景进行复现,实现雷达实时信号处理功能及性能的有效验证。系统硬件平台由磁盘阵列服务器与两块PCIe光纤板组成。基于Xilinx系列产品,结合系统特点对PCIe DMA控制流程及响应机制做进一步调整,实现了服务器到光纤板的雷达回波数据高速批量传输。根据雷达工作机制及回波数据结构,设计FPGA回放控制状态机及相关功能模块,严格按照雷达工作的时序和数据率使雷达回波数据由光纤板传输至实时处理系统。分别设计软件同步控制方法和硬件同步控制方法,保证多板卡数据回放的同步性。测试结果表明,该系统实现了宽、窄带雷达回波数据的板间同步回放,各数据类型分别支持6路并行数据通道,数据回放峰值速率可达1920 MB·s^(-1)。文中系统可依托雷达原有硬件平台实现,无需增设板卡和线缆,具有良好的集成性与通用性,目前已被应用于某多功能相控阵雷达中。

基于FPGA的正弦相位调制干涉仪信号采集模组设计

针对正弦相位调制激光干涉仪载波信号和干涉信号的同步采集,文中设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的同步双通道数据采集模组。该数据采集模组由信号预处理电路、同步双通道模数转换电路、数据缓存电路以及基于FPGA的信号采集控制模块组成。通过对两路具有特定相位差的10 kHz正弦信号的采集实验,验证了双通道采样的同步性和正确性,采样信号的总谐波失真优于-28 dB,信噪失真比优于25.5 dB。对微弱振动进行了激光干涉探测实验,用所设计的数据采集模组对干涉信号和载波信号进行同步采集,经过相位解调处理后得到了与激励信号频谱特征一致的被测振动,解调结果的总谐波失真为-38.24 dB,进一步验证了数据采集模组的正确性。

基于FPGA的多路同步实时数据采集方案设计与实现

介绍了一种基于FPGA的多路同步、实时数据采集新方案,着重对其硬件结构和控制逻辑进行了 阐述,并从工程实践方面给出了电路的实现原则。该方案控制方式灵活可变、具有一定的扩展性和通用 性,已被成功地应用于双模信息融合系统的设计中,实现了对雷达导引头的多信号实时同步采集。

基于FPGA多通道同步数据采集系统设计

结合数据采集在往复式压缩机在线监测系统中的应用,设计了以FPGA(现场可编程门阵列)为核心的逻辑控制模块的多通道数据采集系统。整个采集系统可实现16路最大工作频率为100kHz的模拟信号的采集。设计中采用了自顶向下的方法,将FPGA依据逻辑功能划分为几个模块,详细论述了各模块的设计方法。各逻辑模块设计使用VHDL语言,并在ISE中完成软件设计和仿真。

基于FPGA的阵列信号数据采集系统

针对阵列信号数据采集系统设计要求具有幅相一致、速度快、大数据量的特点,设计了一种基于FPGA的阵列信号数据采集系统。该系统以同步采样A/D转换器为核心,配合基于FPGA的控制单元,完成128路阵列信号同步采样功能。同时采用88E1111作为网络PHY芯片,完成与上位机之间的千兆位UDP通信,实现大数据量高速传输功能。经测试,系统实现了对128路阵列信号的采集与传输,具有良好的幅度一致性、相位一致性以及快速、稳定的特点。

采用FPGA实现同步串行数据的并行采集

同步串行接口具有传输速度快、抗干扰能力强等特点,在具有串行数据传输的电子设备中得到了广泛的应用。同步串行数据的接收需要专用芯片,这使得具有同步串行接口的电子设备的应用受到了限制。针对具有同步串行接口的绝对值编码器,提出了串行数据转换和读取的实现方法,给出了详细的硬件原理图及其电路设计要点,并提供了关键的软件代码。这为具有同步串行接口设备的数据并行采集提供了一种低成本的实现方案。

基于压电效应的FPGA降水粒子测量系统设计

降水粒子测量是气象观测要素中重要的组成部分。提出了一种基于压电传感器的新型感测方法,并依此设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的降水粒子信号采集处理系统。该系统对信号进行多路同步采集,并利用拟合所得的各路系统响应函数与各粒子响应函数实现对粒子的测量。系统实现信号全量程采集的同时有效降低了非线性误差。实验结果表明:该系统对于粒子直径观测误差小于±0.1 mm,具有量程宽、精度高、响应快、粒子判别准确等特点。

基于FPGA的高速数据传输方案设计与实现

为解决目前信号处理系统中数据传输的瓶颈问题,设计并实现了一种基于可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的高速实时数据传输方案。该方案借助Xilinx FPGA的ChipSync技术,稳定地完成了数据的串化/解串,以及通信链路相对延迟的精确测量和调整。同时,利用提出的数据传输同步方法-系统同步和串行低压差分信号(low-voltage differential signaling,LVDS)总线技术实现板卡间大量数据的高速传送,有效地保证了多通道传输的同步性和可靠性,并大大降低了系统互联的复杂度和系统成本。

基于FPGA的多通道同步数据采集存储系统

设计一种基于FPGA的多通道同步数据采集存储系统,分为多通道同步数据采集模块和数据存储模块。系统设计采用多通道数据的同步实时采集以及坏块检测技术。多通道同步数据采集模块能够实现同时测量多路相关信号,数据存储模块能够准确无误存储采集数据,便于后续数据分析。经实际运用,系统可满足多通道同步数据采集存储要求,其性能安全可靠。

基于FPGA的航空发动机电子控制器设计技术研究

基于FPGA的并行运行、可重配置以及采用软/硬件协同设计的技术特点,提出了一种基于FPGA的片内分布式航空发动机电子控制器设计方法。重点研究了FPGA内嵌处理器选型、硬件协处理器及同步数据总线设计等3个关键技术问题。在此基础上,基于Altera FPGA-EP2C35设计了控制器原理样机,并进行了硬件性能测试,结果表明该控制器设计方法在当前的技术条件下具有实施的可行性。所提出的发动机电子控制器设计方法有利于克服当前集中式电子控制器设计时存在的软件高度定制、可重用性差、并行实时任务开发难度大、开发效率低等缺点,降低了FADEC系统的全寿命周期费用。

基于FPGA的空间电场信号采集系统设计

提出一种基于FPGA的空间电场信号数据采集与处理系统的设计方案,FPGA为主控制器控制A/D采样和同步422发送。X,Y,Z三个方向的空间电场信号经过信号处理和A/D采样,在FPGA片内滤波划分为不同的频段,通过同步422接口发送到后续设备。该系统性能可靠稳定,致力于应用在探空火箭有效载荷——箭载电场仪上,对其他电场信号采集与处理系统也有一定的应用价值。

基于FPGA的集成式测试系统的设计与实现

为实现简单可靠的板卡功能扩展,设计了一种基于FPGA控制的集成式测试系统,给出了背板总线的详细设计,并讨论了背板总线的数据同步、仲裁机制等关键设计,介绍了基于CY7C68013A芯片的USB2.0总线设计、功能卡的数据传输模式。该系统背板总线具备50 MB/s的瞬时传输速率,支持最多挂接6块功能卡同时工作,目前已成功应用于某产品研制过程中的环境试验。

基于FPGA的高速同步串行总线设计

为了实现高速同步串行总线设计,提出了基于FPGA使用硬件描述语言实现同步串行总线通信的方法,同时在工程应用中验证了其高速率和高可靠性的总线传输特性,为提高SRU(场内可更换单元)级之间总线速率提供参考。

一种多路磁异常数据同步采集系统

针对金属磁性目标在掩埋情况下的定位问题,该文基于FPGA设计了一种能够同步采集24路磁场异常信号的数据采集系统;分析并解决了多组数据跨时钟域传输的问题;经过同步性测试,该文所设计的数据采集系统的同步性可以满足磁异常探测领域的要求;对金属磁性目标引起的磁场变化进行了采集,结果表明,数据采集系统可正常采集磁异常数据,为金属磁性目标的定位提供了数据基础。

基于FPGA的实时数据采集系统设计

基于Windows操作系统的计算机,难以满足长时间、大数据量的实时稳定测量与控制要求。针对该问题,在反射差分光谱仪的电子控制部分,提出基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时控制与数据采集系统设计方案。采用硬件描述语言和NiosII软核处理器系统相结合的设计方式,实现FPGA与计算机、探测器的高速USB通信,与角度编码器的同步串行通信,以及探测器和角度编码器之间的精确同步控制等功能,完成角度数据和光谱数据的实时采集。实验结果表明,该系统的同步控制和数据采集性能较好,仪器的实时性能提升显著。

基于FPGA与ARM的遥测数据网络化采集

现有的遥测接收机为PCI接口,需安装在工控机上使用,为实现设备小型化、便携化,设计实现了小型网络接口遥测解调模块,可配合带有网口的计算机使用。采用FPGA进行遥测数据的帧同步与IRIG-B时码解调,将接收到的遥测数据添加时码后发送给ARM处理器中的Linux系统,并编写Linux 2.6下的FPGA驱动程序,实现FPGA数据的读取,然后通过网卡以TCP/IP格式发给主机,主机实现数据存储与显示。

基于FPGA的多路高速数据传输同步时延测量系统

为了测量多路高速数据传输的同步时延,设计了一种同步时延测量系统,采用FPGA的输入输出延迟单元(IODELAYE)和混合模式时钟管理器(MMCM)移动采样点位置,得到不同采样点位置的采样数据,通过计算机分析采样数据,找到传输不稳定的采样点位置,并计算出同步时延。IODELAYE保证了系统的高精度,通过与MMCM的结合,使系统具有宽量程的特点。测试结果表明,该系统性能稳定,测量误差小于0.2 ns,适用于多路高速数据传输场合。

基于DSP+FPGA的数字导弹飞控计算机设计

针对在舵机、导引头、惯导等弹上设备日益数字化的趋势下飞控系统的需求,提出了一种基于DSP+FPGA结构的通用飞控计算机平台。DSP+FPGA结构能发挥两种处理芯片各自的优势,而且具有良好的通用性和扩展性。针对多个外部设备数据同步问题,采用2个双端口RAM交替工作的方法,保证各弹上设备数据帧的同步和完整连续。通过半实物仿真系统的验证,飞控计算机性能良好,性能满足设计要求。