光学模式识别实时硬件执行系统滤波器综合技术

本文介绍了一种光学模式识别（ＯＰＲ）实时硬件执行系统滤波器综合的新方法。采用该方法，在综合判别函数（ＳＤＦ）畸变不变相关滤波系统中实现了系统性能优化，得到了最小相关峰值方差及最佳Ｓ／Ｎ的相关输出。

面向新型电力系统的数字实时硬件在环仿真综述

随着新能源的接入比例不断升高与电力电子设备的广泛应用,数字实时硬件在环仿真已经成为新型电力系统仿真分析的重要手段。在此背景下,综述数字实时硬件在环仿真的国内外研究现状,讨论提高仿真效率与精确度的关键技术,以及该过程中存在的疑难点。从数字实时硬件在环仿真的发展历史出发,首先讨论数字实时仿真的元件建模,包括Ron/Roff与L/C两类器件建模方法;随后归纳戴维南等效、诺顿等效与频率相关网络等值三类接口电路等效方法;接着讨论高速率并行算法、基于不同计算单元的仿真平台架构与硬件在环仿真的类型;然后总结典型数字实时硬件在环仿真的基本流程及其在新型电力系统中的应用实例,最后总结各类架构与算法的优缺点、适用场景。

“北斗”三号B1C信号的硬件实时生成

从节省资源、提高实时性以及简化实现复杂度的角度出发,对"北斗"三号B1C信号进行硬件实时生成。首先,介绍了B1C生成相关理论并将B1C信号生成拆分成子模块进行研究和生成;其次,采用统一的系统时钟和精密的相位控制保证了B1C信号数据分量与导频分量及分量内部之间的严格对齐;最后,针对导频分量虚部,给出了一种硬件上可消除虚数运算的生成方式,解决了硬件上虚数信号难以生成这一难题,最终实时生成B1C信号。生成结果表明,理论仿真与硬件生成结果相吻合,验证了该B1C信号硬件生成方式的正确性,且该生成方式简单、灵活,占用资源少,易于工程实现。B1C信号的实时生成不仅可为接收终端基带信号处理提供模块设计参考,同时也可为信号接收处理提供测试用信号。

硬件实时操作系统的设计与实现

在阐述了硬件实时操作系统的结构和运行机制的基础上,着重论述了基于FPGA设计实现的硬件实时操作系统,并在Actel公司的APA075上实现了任务调度、中断管理、定时器管理等实时操作系统基本功能。该硬件实时操作系统具有强实时性、高确定性和低系统开销等优点。

硬件实时操作系统信号量管理的设计与实现

信号量管理是操作系统中频繁运行的程序段之一。为提高实时操作系统RTOS的响应能力,提出了基于FPGA硬件实现信号量管理的设计方案。采用片内寄存器实现事件控制块(ECB)、映射表等存储结构,使用组合逻辑电路实现信号量管理模块,提高了信号量创建、删除及P/V操作的执行速度。

航空发动机故障诊断装置硬件在环实时仿真平台

硬件在环仿真是将算法由理论转为实际应用的重要步骤,而针对航空发动机故障诊断算法的硬件在回路仿真平台的研制目前还处于初级阶段。基于已有的民用大涵道比涡扇发动机非线性模型,利用基于x PC的自动代码生成技术,搭建了基于工控机与DSP的故障诊断装置硬件在回路实时仿真系统,并对平台的性能参数、使用流程进行了说明。提出了1种故障诊断算法并进行了硬件在回路验证。针对搭建的平台,提出1种故障诊断算法的评价标准。

涡扇发动机故障诊断硬件在回路实时仿真平台

硬件在回路仿真是发动机故障诊断算法由理论转向实际工程应用的重要阶段,但目前航空发动机故障诊断算法的研究多数处于软件数字仿真阶段。构建民用涡扇发动机故障诊断算法硬件在回路实时仿真验证平台,开发考虑健康退化的民用涡扇发动机多维调度分段线性化模型,分析并模拟仿真民用涡扇发动机的四类典型常见故障。经过对相关诊断算法进行实验验证,表明该平台及使用的模型和方法都是行之有效的,具有一定的工程使用价值。

实时图像处理硬件平台的设计与实现

实时图像的数字化处理技术的出现,大大地拓展了图像处理技术应用领域的广度和深度。实时图像数字化处理技术广泛应用于社会各个领域,探讨实时图像处理硬件平台的设计与实现,具有很高的研究和实用价值。本文针对实时图像处理系统平台中的硬件平台的设计与实现,进行了解、分析,基于目前所有平台现状,提出一种优化的实时图像处理系统平台。

永磁直驱风电机组硬件在环实时仿真方法分析

基于RT-LAB仿真平台,分别搭建了永磁直驱风电机组的CPU仿真模型和CPU+FPGA仿真模型,对比了两种模型的差异,介绍了状态空间节点(SSN)算法、普约维奇方法及其提升仿真效率的原理,并就产生的不同仿真步长,对比分析了其对仿真结果的影响。定量研究了模型产生的接口延时,确定了接口延时与仿真器、仿真步长间的关系。仿真结果表明:对于开关频率较小的直驱风电机组,可通过CPU模型实现仿真,且引入SSN算法可进一步提升仿真效率;但CPU+FPGA模型的仿真步长更精细,接口延时更小,仿真结果更理想。

基于RTHAL的Linux实时性研究和实现

研究嵌入式Linux操作系统实时性的扩展和实现。提出通过在底层硬件和操作系统之间增加实时硬件抽象层的方式来扩充和增强Linux实时性能。该方法对操作系统内核只需做微小修改,就能达到既保持Linux现有功能和资源又兼有硬实时能力,其进程切换延迟仅为3微秒左右。讨论了对Linux和实时硬件抽象层两方面的扩展过程,同时还提出了如何有效利用两者间的缓冲区的方法。最后在嵌入式MPEG4流媒体系统中应用和测试了该方法,结果表明该方法实时性能优异,使用简单有效。

基于μCLinux的操作系统实时性扩展和应用

本文提出一种基于实时硬件抽象层RTHAL的方法增强μCLinux实时性能以便应用于实时视频编码系统。具有硬实时性能的RTHAL运行于硬件层和μCLinux之间,通过尽可能少地修改μCLinux内核而获得完全的硬实时性能,平均任务调度延迟仅为3～4μs左右。本文还提出了如何计算和设置RTHAL和μCLinux之间FIFO缓冲区的大小以便实现实时数据稳定传输的方法。通过实时视频编码实例测试表明,该方法能够简单高效地提高μCLinux的实时性能。

嵌入式Linux硬实时性的研究与实现

着重论述了增强嵌入式Linux实时性的基本策略,在实际项目中提出并实现了在实时硬件抽象层(RTHAL)的架构下,应用双内核机制使嵌入式Linux支持硬实时性的一种新的方案。

基于FPGA的μC/OS-Ⅱ任务管理硬件设计

针对实时操作系统的开销导致应用程序可执行性降低的问题,提出了基于FPGA的硬件实时操作系统设计方案,并实现了μC/OS-II任务管理模块的硬件化。通过设计基于片内寄存器的TCB及基于组合电路的任务调度器,充分发挥了多任务潜在的并行性。整个设计采用VHDL硬件描述语言,通过ISE8.2软件进行时序仿真验证,并使用Xilinx公司的Virtex-II Pro FPGA板实现。

基于TMS320C6x.系列DSP/BIOS平台的实时电视跟踪系统设计

为解决实时目标识别和跟踪的硬件平台设计问题,本文以两片高性能DSP为核心处理器,设计了基于双DSP的实时图像处理系统.常见的目标跟踪系统算法包括重心跟踪法、相关跟踪法和边缘跟踪,在实时跟踪过程中,根据需要进行各个算法间的切换,为了提高实时电视跟踪系统设计的开发效率及实时跟踪性能,可以在双DSP平台上,在利用TMS320C6x内部自带的实时操作系统DSP/BIOS以及API函数,编写高效的多任务跟踪程序,缩短开发周期.试验证明,基于DSP/BIOS的实时跟踪系统设计可以很好的达到设计要求,不但增强了程序的可维护性,而且程序模块化,可移植性好.

基于IB-IWT实时图像压缩的FPGA设计与实现

针对内插双正交整数小波变换(IB-IWT)的实时图像压缩特点,提出了一种FPGA设计方案.首先通过分析IB-IWT算法的特点,给出了适合硬件实现的实时图像压缩方案.然后选取高端FPGA作为硬件处理平台,对图像压缩的小波变换、小波系数编码及其小波变换的边界处理和有限字长效应等关键技术进行了研究,提出了适合于FPGA的(5,3)小波变换的快速实现方法及其小波系数的编码方法.最后,利用FPGA对图像进行了压缩.该设计方案整合标志位图思想和并行SPIHT算法结构的优势,充分利用了FPGA内部的丰富资源.实验结果表明,该方案以其低计算复杂度、低内存需求量和高实时处理速度等特点成为实时压缩算法硬件实现的优选方案.

μC/OS-Ⅱ任务管理的硬件实现

针对实时操作系统的开销导致应用程序可执行性降低的问题,提出了基于FPGA的硬件实时操作系统设计方案,实现了μC/OS-Ⅱ任务管理模块的硬件化。采用FPGA片内寄存器实现等待任务列表,并设计了相应的硬件电路访问该表,节省了系统由于频繁访存而浪费的时间。通过设计基于片内寄存器的TCB及基于组合电路的任务调度器,充分发挥了多任务潜在的并行性。整个设计采用VHDL,通过ISE8.2软件时序仿真验证。仿真结果表明,利用硬件实现减少了任务运行时间,使其在一些实时性要求较高的场合得到应用成为可能。

无刷直流电机半实物实时仿真及测试

研究提高无刷直流电机(BLDCM)通用性的方法,基于电机和逆变器HIL建模的原理,设计硬件在环(HIL)实时仿真实验。采用标幺化建模方法,避免由于仿真电机的更换所造成的数据溢出;建立电机HIL模型,使用实物电机中的非理想反电势波形,模拟实物电机的输出;建立逆变器HIL模型,增加续流和关断过程,适用于多种运行状态;最后,搭建了电机参数实时发送上位机平台,方便电机参数的修改和实时加载,防止定点数重复计算,提高建模效率。将HIL平台与全实物实验平台进行了实验对比,结果表明,HIL实时平台能准确仿真出不同反电势波形的BLDCM在不同控制方式下的运行过程,在实时性、通用性和精度方面符合需求。

一种机载图像缩放引擎的设计与实现

针对机载前景与背景显示画面的不同特征,提出一种实用的航空电子图像缩放引擎的设计方法,通过配置不同的算法以及改变设计架构,解决了传统设计中画面叠加后处理算法难以统一优化的问题.首先利用软件仿真不基于和基于边缘的两种缩放算法,然后利用FPGA(现场可编程门阵列)的可重构特性,将两种核心算法实现在不同的图像处理通道上,最后进行了完整的基于FPGA的硬件实现.实验结果表明本文的设计在显示效果上要优于单一的双三次插值算法,兼具处理速度快和运算复杂度低的特点.