一种基于可编程逻辑器件的多功能信号源设计

为适应不同应用场景下对多种信号类型和特性的需求改变,设计一种基于可编程逻辑器件的多功能信号源,以解决通信信号输出过程存在偏差问题。基于可编程逻辑器件进行多功能信号源的电路排布,采用巴特沃斯低通滤波器对信号噪声进行处理,确定波形优化指标,利用数字频率合成技术进行信号波形优化,设计顶层逻辑模块布局。对设计的多功能信号源进行性能测试,结果表明:在改变载波频率和调制度的情况下,设计的多功能信号源在传输过程中输出的信号频谱和解调波形的偏置精度,均优于传统的信号源。

可编程门阵列WM-TDLAS气体检测系统设计及应用

本文基于可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)快速处理数字信号及多线程优势,结合波长调制可调谐半导体激光吸收光谱(WM-TDLAS)技术,研制可编程门阵列WM-TDLAS二氧化碳浓度检测系统。根据应用功能需求,利用FPGA芯片的逻辑门阵列可编程特性,设计了具备信号采集及调制、谐波解调功能的数字化锁相放大器(digital lock-in amplifier,DLIA)。为验证其性能进行谐波提取测试、Q值、抗噪声实验,结果表明目标频率提取线性度达99.99%,Q值可达45。在对不同信噪比信号进行谐波提取实验中,当信噪比为43 dB时,均值最大相对误差仅为0.91%。采用中心波长1572 nm分布式反馈激光器作为光源,覆盖选定的6360 cm−1处吸收线,密集多通气体吸收池有效光程14 m,开展了气体浓度检测实验。系统检测浓度与二次谐波幅值拟合线性度为99.982%,通过提升扫描波长频率,系统可在0.1 s获取浓度值。艾伦(Allan)方差结果表明,当积分时间为44 s时,系统的检测下限为1.86 ppm。实验结果表明,该可编程门阵列WM-TDLAS检测系统具有检测精度高、响应速度快、稳定性强和小型化的特点,可用于实际应用中浓度实时监测。

可编程逻辑器件在红外焦平面阵列读出电路信号源中的应用

读出电路是红外焦平面器件研究的关键技术之一。文中首先介绍了可编程逻辑器件用于红外焦平面阵列读出电路信号源中的优点及红外焦平面读出电路信号源的特殊性 ,然后介绍了用于测试所研制的两种读出电路的信号源设计。

基于现场可编程逻辑门阵列的多优先级改进型载波感知多址协议在Ad Hoc网络中的实现和性能

Ad Hoc网络因为无需架设网络设施、抗毁性强等特点,常用于军事领域和一些极端自然环境中。媒体访问控制层的随机多址协议在Ad Hoc网络中有着重要的应用,而多址协议的时延和可靠性是制约Ad Hoc网络传输质量的关键性因素。针对这两个关键性因素,改进传统的随机多址接入控制协议,设计改进型三维概率载波感知多址(CSMA)协议模型,可保证在到达率较高情况下依然具有较好的吞吐量,并进一步改善协议可靠性。为不同的发送节点设定不同的优先级,实现区分服务,进而增强信道资源的有效利用。结果表明:与传统的1坚持CSMA协议比较,改进型三维概率CSMA协议减少了时延且吞吐量最大值增长24.34%;根据协议原理设计基于现场可编程逻辑门阵列的多优先级改进型三维概率CSMA协议的硬件系统,可以提高Ad Hoc网络传输的可靠性。

可编程逻辑器件间的大数据自适应跟踪系统设计

用户访问可编程逻辑器件时,由于无法直接访问系统数据,导致器件数据与用户数据之间出现冲突,为此设计了可编程逻辑器件间的大数据自适应跟踪系统。构建自适应跟踪总体结构,同步本地参考信号和外部输入信号。配置时钟电路,计算时钟上升和下降过渡时间,避免电路供电杂波干扰。系统采用非侵入式设计自适应跟踪机制,结合Mean Shift跟踪算法计算跟踪矢量,确定可编程逻辑器件间数据的匹配位置。利用Kalman滤波器对数据进行滤波处理,获取大数据自适应跟踪结果。由实验结果可知,该系统噪声信号变化范围是40~100 dB,与实际变化范围一致。同步信号变化范围是35~100 dB,其中,在5~8 s时同步信号变化范围与实际变化范围不一致,其余均一致,具有精准跟踪效果。

磁控二氧化钛忆阻混沌系统及现场可编程逻辑门阵列硬件实现

忆阻器作为混沌系统的非线性部分,能够提高混沌系统的信号随机性和复杂度,减小系统的物理尺寸.本文将磁控二氧化钛忆阻器应用到一个新的三维自治混沌系统中,通过理论推导和数值仿真,从平衡点的稳定性、Lyapunov指数谱、庞加莱截面和功率谱等方面研究了该系统的动力学特性,并详细讨论了不同参数变化对系统相图和平衡点稳定性的影响.有趣的是,在改变参数的情况下,系统的吸引子会产生翻转、混沌程度加剧和混叠的现象,说明该忆阻混沌系统具有丰富的动力学行为.此外,本文将改进的牛顿迭代法运用于现场可编程逻辑门阵列技术中,巧妙设计出一种只迭代3次就能达到所需精度的开方运算器,从而硬件实现了该忆阻混沌系统.这突破了以往忆阻器混沌系统只能在计算机模拟平台仿真的瓶颈,为进一步研究忆阻混沌系统及其在保密通信、信息处理中的应用提供了参考.

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。

可编程阵列逻辑器件在通信系统中的应用

近年来,可编程逻辑器件(PLD)已广泛应用于计算机系统、数据处理、接口技术和工业控制等领域中。本文阐述了可编程阵列逻辑(PAL)器件在差分四相移相键控(DQPSK)发送端中的应用,结果表明,与中小规模集成电路设计方法相比,采用可编程阵列逻辑器件的设计方法不仅体积小、功耗低、可靠性高,而且安装、调试过程更为简便。

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.

可编程通用阵列逻辑器件应用技术讲座

本讲座通过介绍专用集成电路(ASIC)入手,介绍了可编程逻辑器件的原理和结构,从应用的角度介绍通用逻辑器件(GAL)的结构和特点,以及有关PLD的编程技术,最后给出几个实用的编程实例和GAL器件的应用电路.

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。

基于现场可编程门阵列的新型可编程逻辑控制器在线调试技术

针对基于现场可编程门阵列(FPGA)的新型可编程逻辑控制器(FPGA based PLC)的在线监控问题,提出了泛化的基于FPGA技术对嵌入式片上系统(SoC)进行在线监控的方法。该方法设计了一个FPGA片上通信系统,系统内部固化基于UART的ModBus通信协议栈,通过串口与计算机上位机进行通信;采用双口RAM(DRAM)作为与监控对象间共享的数据缓存区,通过中断机制实现缓存数据的同步交换。性能分析结果表明,该方法将SoC处理监控通信的时间百分比降低至0.002%,确保了监控数据传送的实时性,且使SoC能够获得更佳控制性能。在Altera的cycloneⅡ系列芯片开发板上验证了方案的可行性。

现场可编程逻辑门阵列（FPGA）技术及其应用

本文阐述了现场可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）技术的基本概念、原理及其进展，并介绍了作者在应用ＦＰＧＡ技术中所获得的点滴经验与体会。

FPGA/CPLD可编程逻辑器件的在系统配置方法

讨论了基于SRAM技术的CPLD/FPGA可编程逻辑器件的编程方法 ,并以ALTERA公司FLEX10系列器件为例 ,提出了一种利用微处理器对可编程逻辑器件进行在系统多方案配置的实用方法。该方法成本低廉、简单易行 ,能在系统复位或上电时自动对器件编程 ,不仅有效的解决了基于SRAM的CPLD/FPGA器件掉电易失性的问题 ,而且使单一芯片可以具有多种逻辑功能 ,实现了该类器件逻辑功能的在系统多方案的灵活配置。

用复杂可编程逻辑器件的嵌入式阵列实现逻辑设计

描述了复杂可编程逻辑器件 FLEX1 0 K1 0中的嵌入式阵列块 EAB的基本原理 ,分析了如何用多个 EAB实现更大规模的乘法器 。

适用于数据通路的可编程逻辑器件FDP100K

设计研制了一款适用于数据通路的10万门容量的FPGA器件FDP100K(FDP:FPGA for Data-Path),其主要特点为:可编程逻辑单元结构不同于国际上已有的可编程逻辑单元结构,是一种新颖的基于查询表LUT和多路选择器MUX的混合结构;连线资源结构采用新颖的层次式布线结构,提供高度灵活的布线能力.芯片采用SM IC 0.35μm CMOS工艺,包含1024个可编程逻辑单元和128个可编程IO单元.芯片配合自主开发的软件系统FDE(FPGA Development Environment)进行测试,结果表明:FDP100K芯片的可编程逻辑单元功能正常;芯片的各种连线资源功能正常;可以准确地实现数据通路型电路和其他类型的电路的功能.

可编程阵列逻辑器件在通信系统中的应用

近年来，可编程逻辑器件（ＰＬＤ） 已广泛应用于计算机系统、数据处理、接口技术和工业控制等领域中。文中阐述了可编程阵列逻辑（ＰＡＬ） 器件在差分四相移相键控（ＤＱＰＳＫ） 发送端中的应用，结果表明，与中小规模集成电路设计方法相比，采用可编程阵列逻辑器件的设计方法不仅体积小、功耗低、可靠性高，而且安装、调试过程更为简便。

基于应用可编程逻辑器件的真空联锁保护控制系统

本文给出了国家同步辐射实验室光束线真空保护的控制原理,以及该光束线真空联锁保护控制的逻辑及要点。与此同时也给出了应用可编程逻辑器件(CPLD)来实现此真空联锁保护控制系统的方法,使真空联锁保护系统的响应速度与可靠性得到提高。

基于可编程逻辑器件的可重构数控系统研究

根据可重构制造系统的发展要求 ,分析了数控系统重构的重要性 ,讨论了可重构制造系统、可重构数控系统和开放式数控系统之间的关系。在此基础上 ,总结了目前实现数控系统重构的软硬件途径 ,然后 ,重点结合可编程逻辑器件和硬件重构技术 ,提出将可编程逻辑器件应用于可重构数控系统的开发 ,并进行了可实现性、经济可行性分析。最后 ,通过一经济型可重构数控系统的研制 。

可编程逻辑器件设计中的亚稳态问题及解决方案

分析了可编程逻辑器件设计中亚稳态产生的原因及亚稳态评估方法,介绍了几种解决亚稳态问题的常用策略.针对这些常用方法不能彻底消除亚稳态的不足,提出了一种基于使能触发器构成的"高频时钟错位法",这种方法通过从外部引入一个高频脉冲,对原来互相独立的异步时钟信号同步在高频时钟的上升沿和下降沿,并且保持半周期的时间间隔.只要选择适当的高频时钟频率和电路参数,亚稳态可以得到完全消除.这种方法在数字系统设计中有广阔的应用前景.