现场可编程门阵列在逆变器控制系统中的应用

介绍了现场可编程门阵列 (FPGA)器件的内部结构特点及其在三点式逆变器控制电路上的应用 ,给出了该设计的仿真波形 。

基于现场可编程门阵列的地铁直流保护装置母线采集模块设计

研究和开发了一种改进的地铁直流保护母线采集模块,用于地铁直流高压母线电压隔离、数据采集和传输。该模块应用FPGA(现场可编程门阵列)实现直流母线电压和电流等相关数据的采集,并且以光纤为媒介实现数据的传输。还详细介绍了该装置的实现方案、试验和试运行情况。实践表明,该装置不仅能够满足保护设备工作环境的高绝缘要求,也保证了数据传输的高速和高可靠性。

基于国产FPGA+DSP的接收机设计

在车载雷达接收机系统中,通常需要将接收到的数据进行处理与存储。基于国产FPGA+DSP架构的电路设计,接收机电路模块集成了AD采集和RSSD盘存储两个单元,实现了信号处理与数据存储于一体的功能,提高了接收机的集成度。该接收机已应用于某车载雷达系统中,实现了16位分辨率的100 MHz以下中频信号的AD采集与数据处理,能够存储高达2 TB容量的数据,极大提高了车载雷达接收机系统的数据处理与存储一体化性能,整个电路模块的功耗仅为8 W,器件全部实现国产,主要芯片均由笔者所在单位自主研发。

基于FPGA与ARM的智能合并单元设计

针对智能变电站信息数字化、功能集成化、结构紧凑化的要求,分析了IEC 60044-8、IEC 61850-9-1/2标准对合并单元的定义,在此基础上设计了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)与高级RISC微处理器(advanced RISC machines,ARM)的智能合并单元。辅处理器FPGA负责多路数据的同步接收,并集成逻辑判别机制软件实现母线的并列运行和切换;主处理器ARM负责FPGA的实时控制并将采样值按IEC 61850-9-2标准通过以太网发送,采用预配置采样值控制块实现采样值传输模型的灵活定义,避免了制造报文规范(manufacturing message specification,MMS)映射的实现困难。试验结果表明了设计方法的可行性和正确性。

基于FPGA的实时图像采集与Sobel边缘检测

运用现场可编程门阵列(FPGA)的流水线和并行技术,构建灵活高速的可编程图像采集与预处理系统。利用基于Quartus II提供的参数可设置宏功能模块,实现了Sobel边缘检测算法,并实时显示边缘检测后的图像,获得了很好的边缘检测效果,缩短了开发周期。

基于FPGA的直接数字频率合成器的设计和实现

介绍了利用Altera的FPGA器件(ACEXEP1K50)实现直接数字频率合成器的工作原理、设计思路、电路结构和改进优化方法。

消除CPLD/FPGA器件设计中的毛刺

复杂可编程逻辑器件CPLD和现场可编程门列阵FPGA在现代数字系统设计中起着越来越重要的作用 ,但系统设计中出现的毛刺往往成为系统设计成功与否的障碍。本文介绍了CPLD FPGA设计中毛刺产生的原因 ,详细分析了在EDA环境下对毛刺进行判断与定位的原理 ,论述了利用EDA工具消除毛刺的 3种方法与具体实现。通过实例分析表明 ,借助于功能强大的EDA工具 ,不仅可以在设计中十分方便地发现毛刺 ,而且可以精确定位 ,进而寻找消除毛刺的最佳方法和进行结果的验证。

高频感应加热全数字锁相环的分析与FPGA实现

全数字锁相环存在非线性部件,传递函数难以表达。通过Z域分析法选择合适的参数,分析了触发器型全数字锁相环的工作原理,得出Z域闭环传递函数,并以此研究了锁相环的全局稳定性和稳态误差,提出了各参数的约束条件。采用Xilinx ISim仿真与FPGA逻辑器件验证相结合的方法实现了一种单相全数字锁相环,并给出实验结果。结果表明,该锁相环具有锁相范围宽、动态响应快和稳态误差小的特点,具有一定的应用价值。

基于FPGA的FFT算法实现

针对在现场可编程门阵列上实现快速傅里叶变换算法的问题,优化设计出一种完整的总体实现方案,并结合系统的研制,详细地分析了其内部各功能模块的工作原理,提出了采用空间换时间技术和流水线技术加快系统运算速度的方法.利用硬件描述语言Verilog HDL对各功能模块进行编程,再进一步利用ISE和Modem-Sim工具对其进行综合和仿真,并对仿真结果进行了分析和验证.实验果表明,设计完成的系统能够在保证运算精度和实现复杂度的同时,切实可行地完成设计的总体要求.

基于FPGA的线阵探测器非均匀校正的实现

充分利用了FPGA的硬件资源,提出一种采用电路逻辑设计的FPGA来实现两点校正;利用FPGA中的浮点加法器、浮点除法器、浮点乘法器,以及内部RAM、ROM存储器,可以实时计算校正系数,然后对线阵红外探测器进行非均匀性校正,保证了校正精度。同时,充分利用FPGA并行处理能力强的特点,使系数、图像数据的读取在一个时钟周期内完成。

循环冗余校验(CRC)编码器设计及FPGA实现

介绍了循环冗余校验(CRC)编码器的设计及FPGA实现过程,采用原理图输入法对整个系统进行了编译和仿真,并在芯片EP1K30TC144-3中对该设计的核心部分进行了测试验证。结果表明,试验数据与理论分析结果完全相符。

基于FPGA的图像中值滤波器的硬件实现

为了实现图像的实时处理,常采用现场可编程门列阵FPGA对采集的数字图像做预处理,在讨论中值滤波算法原理的基础上,利用VHDL硬件描述语言设计一个中值滤波模块对输入图像进行去噪处理,仿真结果说明该算法满足实时性要求,取得较好的仿真效果,并对中值滤波的改进算法进行了讨论。

二相混合式步进电机SPWM细分驱动器的FPGA设计

设计了基于SWM的二相混合式步进电机细分驱动器,采用现场可编程逻辑门列阵(FPGA)来实现步进电机的细分控制。采用电流矢量恒幅均匀旋转细分法来实现步进电机恒转矩细分,并利用脉宽调制(PWM)技术来控制步进电机励磁电流。测试表明,该细分驱动器工作稳定,有效克服了二相混合式步进电机的低频振动和高频失步等缺点,提高了步进电机运行性能,有较好的实用价值。

基于FPGA的高速五轴步进电机运动控制卡设计

利用现场可编程门列阵设计一款五轴步进电机运动控制卡,采用了NiosII软核CPU+FPGA的硬件设计方案:利用NiosII软核CPU运行控制程序,利用FPGA来实现数字差补算法和细分驱动;采用了数字积分算法和正弦波脉宽调制细分驱动技术。测试结果表明:该运动控制卡具有电路紧凑、性价比高而速度快、精度高和实时性强优点。

用FPGA实现嵌入式视频图像信号实时采集

提出了一种基于FPGA的嵌入式视频图像信号实时采集系统,采用SAA7111A对信号进行A/D变换,并用FPGA与SDRAM实现大容量的双帧缓存。详细说明双口存储器、有限状态机的实现及隔行扫描到逐行扫描的转换、乒乓互锁工作机制等。本系统可用在安全监控、工业图像检测、机器视觉等领域。

FPGA实现的FIR算法在汽车动态称重仪中的应用

介绍了用FPGA(现场可编程门陈列 )实现的FIR(有限冲击响应 )低通数字滤波器 ,把这种算法应用于汽车动态称重仪中并对算法结果做了分析。实践证明此算法用于动态称重具有良好的效果。

数字签名算法SHA-1的FPGA高速实现

随着网络的迅速发展,信息安全越来越重要,信息认证是验证收到信息来源和内容的基本技术。常用的信息验证码是使用单向散列函数生成验证码,安全散列算法SHA-1使用在是因特网协议安全性(IPSec)标准中。在设计中使用FPGA高速实现SHA-1认证算法,以PCI卡形式处理认证服务。

数字签名算法MD5的FPGA高速实现

信息安全在网络发展中非常重要。信息验证是验证信息来源的基本技术。常用的信息验证码是使用单向散列函数生成验证码。使用FPGA高速实现MD5认证算法,协处理器用Xilinx公司的Virtex系列FPGA,以PCI卡形式处理认证服务。

基于FPGA的视觉导航小车设计与实现

视觉导航作为新兴起的技术,受众多研究者的青睐.设计了以现场可编程门列阵(FPGA)为控制核心的自主导航小车,采用一种新颖的自适应路径识别算法实现路径的识别与提取,并结合圆弧路线规划和控制策略完成小车的自主导航控制.自适应路径识别算法使导航小车可以适应多种光照和路面条件.测试结果表明,小车能够在不同光照条件下的实验室和露天田径跑道环境中实现较好的导航效果,在田径跑道上的导航测试中,小车的最高运行速度达到3.5m/s.

FPGA布线算法优化

现场可编程门列阵(Field Programmable Gate Array,FPGA)是通过可编程互连接的可配置逻辑块(Configurable Logic Block,CLB)矩阵构成的可编程半导体器件,在电子产品设计及电子产品生产等方面具有广泛的应用。FPGA布线算法是整个EDA系统性能的决定性因素,这里对FPGA布线的Dijkstra算法进行了优化,大大加快了布线速度。