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。

完全可编程阀门阵列生物芯片下容错导向的高阶综合算法

作为新一代流式微流控生物芯片,完全可编程阀门阵列(FPVA)生物芯片具有更高的灵活性和可编程性,已经成为一种流行的生物化学实验平台。然而,由于环境或人为因素,制造过程中通常存在一些物理故障,如通道阻塞和泄漏,这无疑会影响生化检测的结果。此外,高阶综合作为架构综合的首要阶段,其结果的质量直接影响着后续设计的优劣。因此,该文首次研究了FPVA生物芯片高阶综合过程中的容错问题,提出了单元功能转换方法、双向冗余方法、故障映射方法等动态容错技术,为实现高效的容错设计提供了技术保障。通过将这些技术集成到高阶综合设计中,进一步实现了一种高质量的FPVA生物芯片下容错导向的高阶综合算法,包括故障感知的实时绑定策略和故障感知的优先级调度策略,为实现芯片架构的鲁棒性和检测结果的准确性奠定了良好的基础。实验结果显示,所提算法能够得到一个FPVA生物芯片下高质量且容错的高阶综合方案,为后续实现容错物理设计方案提供了有力保障。

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。

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。

现场可编程门阵列（FPGA）及其在外差测量中的应用

本文介绍了当前专用集成电路（ＡＳＩＣ）领域中发展很快的一种可编程器件──现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）；并以双频激光干涉仪为例介绍了ＦＰＧＡ在外差测量中的应用。实践证明ＦＰＧＡ的应用使得双频激光干涉仪的性能得以大幅度提高，展示了ＦＰＧＡ在外差测量中广阔的应用前景。

利用现场可编程门阵列FPGA开发专用实时图像处理系统芯片

本文介绍了一个实时图像处理系统中，利用ＦＰＧＡ开发专用算法模块的范例，使人们对ＦＰＧＡ的应用方法有一个较完整的认识。

现场可编程门阵列 第一讲 现场可编程门阵列FPGA概述

IC技术讲座是本刊2005年推出的全新技术类栏目。为了让工程师在设计开发中完善和拓展基础理论与系统知识,丰富应用经验,《世界电子元器件》和中电网联合清华大学等知名院校共同创办了这个栏目,特约知名学者、教授以及著名半导体公司的应用工程师撰写,以系列讲座的方式对热点IC技术进行全面而系统的介绍,涵盖最新技术要点。最先开设的讲座将围绕三大课题:DSP、FPGA和嵌入式系统,每个课题都将连载6期。

PGA:可编程门阵列

本文从PGA的发展概况开始,以三个公司的PGA产品为背景,讨论了PGA的体系结构,可重构模块,以及可编程互连网等问题.

现场可编程门阵列 第二讲 现场可编程门阵列(FPGA)设计

概述 随着器件规模、功能以及可靠性的不断提高,FPGA在现代数字系统中的应用日渐广泛.采用FPGA设计数字电路已经成为数字电路系统领域的主要设计方式之一.

现场可编程门阵列 第三讲 FPGA高级应用与开发工具

IC技术讲座是本刊2005年推出的全新技术类栏目。为了让工程师在设计开发中完善和拓展基础理论与系统知识,丰富应用经验,《世界电子元器件》和中电网联合清华大学等知名院校共同创办了这个栏目,特约知名学者、教授以及著名半导体公司的应用工程师撰写,以系列讲座的方式对热点IC技术进行全面而系统的介绍,涵盖最新技术要点。最先开设的讲座将围绕三大课题:DSP、FPGA和嵌入式系统,每个课题都将连载6期。

现场可编程门阵列——第五讲 FPGA实现嵌入式系统

IC技术讲座是本刊2005年推出的全新技术类栏目。为了让工程师在设计开发中完善和拓展基础理论与系统知识，丰富应用经验，《世界电子元器件》和中电网联合清华大学等知名院校共同创办了这个栏目，特约知名学者、教授以及著名半导体公司的应用工程师撰写，以系列讲座的方式对热点IC技术进行全面而系统的介绍，涵盖最新技术要点。最先开设的讲座将围绕三大课题：DSP、FPGA和嵌入式系统，每个课题都将连载6期。

基于现场可编程门阵列的多路PWM波形发生器

研制了基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的多路PWM脉冲发生器。该脉冲发生器通过接口单元接收DSP写入的PWM脉冲宽度数据,然后产生PWM波形,其工作不受DSP影响。同时介绍了脉冲发生器的基本原理、硬件构成和实现方法。该PWM发生器既简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,又可保证逆变器功率元件触发的同步。

现场可编程门阵列（FPGA）技术在航空电子中的应用初探

本文介绍了ＦＰＧＡ技术在国内外数字电路领域内的应用情况阐述了Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＦＰＧＡ器件的体系结构特点、编程模式、应用范围以及开发设计系统的设计流程。此外，还结合具体实例探讨了使用ＦＰＧＡ器件的工作环境、设计技巧和其它注意事项。

基于现场可编程门阵列战术数据链中自适应轮询接入控制协议的设计与实现

在战术数据链系统中,战术单元随时都有可能被摧毁而引起网络拓扑结构动态变化,导致系统服务效率降低。为了解决这一问题,基于动态调整轮询顺序的思想,提出一种自适应轮询接入控制协议(APACP)。采用概率母函数的方法和嵌入式马尔可夫链理论对系统进行建模,得到系统平均排队队长和平均轮询周期的解析解;利用数学软件MATLAB和现场可编程门阵列仿真验证协议的正确性。仿真结果表明,APACP能够根据战术数据链网络拓扑结构的动态变化自动调整轮询顺序,明显降低系统平均排队队长和平均轮询周期,克服传统轮询接入控制协议中空轮询的问题,节约了服务时间,提高了服务效率,改善了系统性能。

基于现场可编程门阵列的高速光纤通信的实现

介绍了一种在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)平台上实现光纤通讯的方法.利用Xil-inx的EDK(Embedded Development Kit)开发包和Virtex-II Pro内部包含的Power PC硬核搭建起内部系统,然后利用Aurora IP核、高速串行收发器Rocket IO和SFP光模块实现高速串行光纤通信,并通过OPB-PCI桥实现系统和主机之间的数据传送.结果表明,这种实现方法简单、快捷、可靠,并且可以方便地实现数据的片上处理,具有很强的灵活性和可扩展能力,作为高速通信和数据处理的片上系统平台有良好的应用前景.

静态随机访问存储器型现场可编程门阵列辐照效应测试系统研制

在调研静态随机访问存储器型现场可编程门阵列(FPGA)器件空间辐照效应失效机理的基础上,详细论述FPGA辐照效应测试系统内部存储器测试、功能测试及功耗测试的实现原理,给出了系统的软硬件实现方法。所建立的系统可以测试FPGA器件的配置存储器翻转截面、块存储器翻转截面、功能失效截面、闭锁截面等多个参数,其长线传输距离达到50 m以上,最大可测门数达到了100万门,为FPGA辐照效应研究提供了测试平台。

基于现场可编程门阵列的高压脉冲电场设备控制器研制

为更加快速稳定有效地控制高压脉冲电场设备,提高设备的稳定性、可调性和易用性,研制了1套基于现场可编程门阵列（FPGA）的高压脉冲电场（PEF）设备控制器.控制器包括用于人机交互操作的工控计算机触摸屏终端、执行控制任务的FPGA控制器及其附属外围电路3部分.FPGA控制器采用Cyclone系列的高速处理芯片,附属电路包括触发信号电平转换、光电隔离部分以及电压电流反馈部分.控制器能够连续调节脉冲波形的频率、占空比,以及实现对于高压IGBT的触发和过流监控,控制脉冲电场的电压电流等功能.通过实验室测试证实,系统较好地实现了设计目标,研制出频率（10～104 Hz）、占空比（2～10μs）、电压（0～35kV）均可连续实时调节的高压脉冲电场发生器,同时其具有很强的扩展能力,能够配合新型脉冲发生器使用.

基于现场可编程门阵列的加速器同步控制器设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ的控制中对于同步触发信号的要求,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度同步控制器,它能为加速器设备提供同步工作所需的脉冲信号。控制器采用粗延时结合精延时的方式,FPGA实现粗延时,专用延时芯片实现精延时,提高了延时精度,同时增大了延时、脉宽及周期的调节范围。测试结果表明,该控制器输出脉冲的最小延时步距为0.25ns,延时、脉宽及周期调节范围为1μs^2s,周期抖动的标准偏差为70ps。该控制器输出信号满足要求,程序界面操作简便,通过串口RS-422远程控制稳定可靠。

基于现场可编程门阵列的分布式发电系统实时仿真相关问题研究

分布式发电系统在用户侧的大规模广泛接入对配电网的运行、控制与保护带来了革命性的影响与挑战,其暂态仿真和实时仿真的重要性日益凸显,其中实时仿真可借助现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)强大的硬件计算能力。提出并实现了基于FPGA的电气和控制系统异步通讯数据交互方法,缩短了实时仿真的计算步长;在交流源模块中,实现了基于FPGA的数值计算插值方法,在不增加较多计算资源的同时放宽了实时仿真的步长选择。通过搭建光蓄混合发电系统算例对实时仿真器进行验证,电气和控制系统的仿真步长分别为1.096?s以及1.696?s,通过与PSCAD/EMTDC的仿真结果比较,验证了设计方法的计算精度。

基于现场可编程门阵列的电能质量监测系统设计

提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的电能质量监测系统的设计方案。系统以FPGA为核心处理芯片,配以少量外围器件即可实现电压﹑电流﹑功率﹑频率等常规量监测,稳态谐波分析和电压上凸、下凹捕捉等功能,而且可以与上位机通信。与使用单片机进行电能质量监测相比,具有可靠性高、通用性好、成本低等优点。对设计进行了整体编译、综合与优化,将得到的配置数据下载到FPGA中,通过SignalTapⅡ逻辑分析仪对设计进行了验证。在实验室条件下,对频率、有效值和功率的监测结果表明,该监测系统能够满足电能质量监测的要求。