基于现场可编程门阵列的水果识别系统设计

针对目前大多数水果识别系统实时性差和成本较高的问题,本文提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的水果识别系统。整体硬件设计包含图像采集、检测识别和显示模块。软件部分通过图像采集平台将水果图像存储至双倍数据率同步动态随机存储器(DDR3)控制模块,进行图像灰度化处理,并创造性地提出背景帧差法对水果图像进行分割。通过融合水果颜色和几何特征,实现对水果数量、颜色和种类的识别。整个水果识别系统在不同光照下对常见水果进行了测试。实验结果表明,水果平均识别准确率达到93.25%,识别速度约为16.67 ms,FPGA硬件资源消耗率仅占28.02%,可以满足实时性需求。

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。

基于国产可编程逻辑门阵列的近钻头随钻测量系统设计

在地质勘探、煤矿开采、石油钻井以及地热资源开发中,近钻头随钻测量在实时探测工具姿态等工程参数和地层的地质参数、实施导向钻井中发挥着重要的作用。本文介绍了随钻测量系统的工作原理,重点描述了姿态角的物理模型以及解算方法;同时,基于国产化耐高温的可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片、三轴加速度传感器、三轴磁阻传感器,进行了近钻头随钻测量系统的设计。测试实验结果表明,系统性能指标可满足实际工程应用。

基于FPGA的高性能可编程数据平面研究综述

可编程数据平面(PDP)一方面支持网络应用的卸载与加速,给网络应用带来了革命性的发展机遇;另一方面支持新协议、新服务的快速实现和部署,促进了网络创新和演进,是近年来网络领域的研究热点.FPGA因其通用的计算架构、丰富的片内资源和扩展接口提供了多种可编程数据平面的具体实现,支持更广范围的应用场景.同时,FPGA还为探索更通用的可编程数据平面抽象提供了可能.因此,基于FPGA的可编程数据平面受到了学术界与产业界的广泛关注.首先分类别阐述基于FPGA的可编程数据平面(F-PDP)抽象.接着,介绍基于F-PDP快速构建网络应用的关键技术的研究进展.之后,介绍基于F-PDP的新型可编程网络设备.此外,从提升网络性能、构建网络测量框架以及部署网络安全应用这3个方面,详细梳理近年来基于F-PDP的应用研究成果.最后,探讨F-PDP未来可能的研究趋势.

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可编程逻辑单元时序功能的设计实现

本文主要研究高性能FPGA可编程逻辑单元中分布式RAM和移位寄存器两种时序功能的设计实现方法.运用静态Latch实现分布式RAM的写入同步,以降低对时序控制电路的要求;为克服电荷共享问题,提出通过隔断存储单元之间通路的方法实现移位寄存器.以含两个四输入LUT(Look Up Table)的多功能可编程逻辑单元为例,详细说明电路的设计思路以及实现方法.研究表明,本文提出的方法可以简化对时序控制电路的设计要求,克服电荷共享问题,减少芯片面积.

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。

基于现场可编程门阵列的可重构手势交互教学机器人设计

针对传统教学机器人可重构性差、系统综合应用性不足、人机交互功能简单等缺点,本文设计开发一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的可重构动静态手势交互教学机器人。该机器人以Xilinx的Spartan6为控制器,通过OV5640摄像头对手势图像信息进行识别传输,利用I2C总线与FPGA控制芯片进行通信,利用WiFi模块进行数据传输,从而对机器人进行相应的手势指令控制,实现人机手势交互、机械臂抓物、自动循迹、超声避障、运动除障、语音播报等多种功能。同时,该手势控制机器人对测试者的数字手势和动作手势识别正确率达95.1%,实时识别响应时间小于0.5s。本文设计的基于FPGA的可重构动静态手势交互教学机器人可应用于FPGA系统设计等研究类课程教学中,具有推广价值。

多值可编程逻辑阵列的优化设计技术

引入了一种多功能文字电路 ,并讨论了其基本实现。通过使用该电路 ,并以四值逻辑加法器的设计为例 ,进行了 I型和 II型的多值可编程逻辑阵列设计。这种电路减少了所设计多值可编程逻辑阵列的规模。

FPGA中的可编程逻辑模块CLB的设计

基于对商用FPGA的研究,分析设计了一种FPGA中的可编程逻辑模块CLB,并对自主研发设计的CLB的逻辑功能正确性进行了仿真验证.仿真的结果表明,所设计的CLB结构能够实现多达九输入的某些布尔函数和分布式随机存储器的功能,所实现的功能更为通用,所采用的查找表组合结构克服了传统查找表随输入端增加而芯片面积呈几何级数增大的缺点.

采用嵌入式处理器与可编程逻辑阵列的分布式圆机控制系统设计

为提高国产高档针织圆机的控制技术,针对现有圆机控制系统因采用集中式控制方式而存在系统扩展性较差,稳定性不够,控制对象复杂多样等问题,采用集中管理分散控制的分布式层次化结构体系,运用嵌入式控制技术,使用模块化电路设计方法,开发了一种基于嵌入式处理器STM32与可编程逻辑阵列(FPGA)的分布式圆机控制系统。实际应用表明,该系统不仅实现了圆机控制系统的所有功能,而且具有系统稳定性高,可扩展性好,控制容易等特点,从而极大地提高了控制系统的实时性。

基于小波和可编程逻辑阵列的爆震控制

为提高汽油机爆震检测和控制精度,将离散小波变换算法和基于FPGA(Field-Program-mable Gate Array)的数字信号处理技术应用于爆震控制中.利用离散小波变换从汽油机的振动信号中提取出了轻微爆震特征,提出一种根据小波子带信号相对能量大小来评价爆震强度的指标和一种基于爆震反馈的点火提前角的控制策略.建立了基于小波算法的爆震控制模型,并进行了仿真实验验证,且将该模型在FPGA硬件上实现.结果表明:基于小波和FPGA的爆震控制方法能准确诊断出爆震,且适合于实时控制,能使汽油机在轻微爆震区工作,有利于提高汽油机的性能.

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。

一种密码专用可编程逻辑阵列的分组密码能效模型及其映射算法

密码专用可编程逻辑阵列(CSPLA)是一种数据流驱动的密码处理结构,该文针对不同规模的阵列结构和密码算法映射实现能效关系的问题,首先以CSPLA的特定硬件结构为基础,以分组密码的高能效实现为切入点,建立基于该结构的分组密码算法映射能效模型并分析影响能效的相关因素,然后进一步根据阵列结构上算法映射的基本过程提出映射算法,最后选取几种典型的分组密码算法分别在不同规模的阵列进行映射实验。结果表明越大的规模并不一定能够带来越高的能效,为取得映射的最佳能效,阵列的规模参数应当与具体的硬件资源限制和密码算法运算需求相匹配,C S P L A规模为4×4~4×6时映射取得最优能效,A E S算法最优能效为33.68 Mbps/mW,对比其它密码处理结构,CSPLA具有较优的能效特性。

FPGA可编程逻辑模块的BIST测试方法

提出了一种针对FPGA可编程逻辑模块的离线BIST测试方法。测试向量生成器(TPG)采用伪穷举法来生成测试向量,输出响应分析器(ORA)采用多输入特征寄存器(Multi-Input Shift Register,MISR)捕获原始输出并进行压缩。在QuatusⅡ9.0中进行了测试实现与仿真。结果表明,该方法不仅能够检测出电路中存在的故障,而且大大提高了测试效率。

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。

基于可编程逻辑阵列的RS232至RS422的串行口扩展电路

介绍了利用可编程逻辑阵列把1路RS232扩展至4路RS422的串行口电路设计方法。该扩展电路不占用PC系统资源 ,同时具有结构简单 ,使用方便 ,通用性和可补性强等特点 ,可广泛应用于主从式多机通讯系统中。

大规模现场可编程门阵列(FPGA)开发系统电源设计研究

以 Xilinx 的 FPGA 为例,介绍了 FPGA 开发系统的电源要求和功耗,并给出了采用线性低压降(LDO)稳压器,DC/DC 调整器,DC/DC 控制器和电源模块等几种电源解决方案。

基于可编程逻辑阵列的SMT检测步进电机控制设计实现

对SMT检测定位高精度的要求,提出步进电机运动控制方案,以AT89C55单片机为控制核心,利用可编程逻辑阵列器件G A L 1 6 V 8作为环形脉冲分配器,控制步进电机。给出了软硬件设计实现方法。

基于可编程逻辑阵列的SMT检测步进电机脉冲分配器的设计与实现

针对SMT检测定位高精度的要求,提出了步进电机运动控制方案,以AT89C55单片机为控制核心,利用可编程逻辑阵列器件GAL16V8作为环形脉冲分配器,实现步进电机的控制。给出了软硬件设计方法。