基于FPGA并行技术的多通道被动声呐信号模拟

利用FPGA并行技术,采用软实时的嵌入式处理器与高速硬实时的可编程FPGA模块结合方式实现了128路被动模拟信号的高速实时动态生成;系统由一路信号实时产生出具有不同相位和噪声的128路信号;实时系统将一路信号下发后,FPGA通过并行插值运算产生不同通道间的时延,叠加高斯背景噪声信号后经乒乓缓存输出;系统以192kHz输出采样率每333μs更新缓冲区数据,由此输出节拍控制装订参数与实时计算节拍;系统测试结果表明生成128路的模拟信号可编程FPGA工作时钟只需要12M即可保证连续输出,需要系统开辟的输出乒乓缓冲区大小为32K,可保证系统在最高采样速率下实时计算输出被动辐射噪声信号,满足系统实时性要求。

基于FPGA的SDIO接口并行扩展方法

SD卡(Secure Digital Menory Card,安全数字存储卡)是目前通用性较高的大容量、高速度flash存储设备,SDIO(Secure Digital I\O)接口是在SD卡接口上发展而来,为国内大多数处理器所支持。并行总线(Local Bus)接口简单可靠,在外扩RAM或者主从双口RAM通信中仍大量被采用。为了丰富通用SDIO接口的功能,通过FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)实现SDIO接口和Local Bus并行总线接口的桥接,通过SDIO和Local Bus协议的转换,使处理器对于不同的应用场合具有更高的适用性。

FPGA实现Hadamard矩阵的通信信号加解密算法

扩频通信技术一直是通信领域的研究热点,在军事和民用通信中被广泛应用,它具有良好的抗干扰能力、加密能力。现有的扩频加密算法在实际应用时往往会遇到软件和信道计算量大等限制,Hadamard变换简便的结构使其在数字信号通信方面有着广泛的应用,但其在软件实现上速度较慢,且延时大。FPGA的并行计算能力和其独特的结构可以提供一种新的高速实现方案。为此,研究运用FPGA实现一种基于Hadamard变换矩阵的直接序列扩频解扩、加密解密算法。在Xilinx Virtex⁃7690T的板级测试表明,对于32路的32位IQ两路语音复信号,解密后系统输出波形与加密前波形无明显失真,输出延迟约0.615μs,具有很好的准确性和实时性,满足实际工程要求。

5G低轨卫星两步随机接入方案及其FPGA实现

为了实现低轨卫星通信系统高效率低时延的用户接入,提出了适用于低轨卫星系统的两步随机接入方案,对随机接入信道的数据发送、信道结构、前导码设计以及映射关系进行了设计,并进行了现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现。针对传统MAX-LOG-MPA算法FPGA处理时延长的问题,提出了一种节点并行迭代更新的FPGA接收机设计来降低处理时延。仿真结果验证了所设计的信道结构以及FPGA实现的可行性,相比传统接入方式可接入的用户数量更多,同时采用并行节点迭代更新的接收机将迭代处理时延降低为1/6。

一种基于多级并行处理器的高速实时手势识别及指尖轨迹追踪系统

提出一种基于多级并行处理器的实时手势识别及指尖轨迹追踪系统.该系统包含64×64处理单元(PE)阵列,64个简化精简指令集(RISC)构架的协处理器组,以及一个RISC微处理器.PE阵列实现对原始图像数据的噪声消除、平滑滤波、形态学处理等预处理,协处理器组用于完成对预处理后图像的特征统计、提取,RISC中央处理器则用于对整个系统进行控制,完成复杂的数学运算,以及与系统外界进行交互的工作.该系统使用FPGA实现.由于采用多级并行处理器构架,使系统的运算处理能力大大提高.试验结果表明,本系统具有良好的鲁棒性,并且满足实时手势识别、指尖轨迹追踪的要求.

图像小面模型拟合的快速并行计算结构

提出了一种图像小面模型拟舍的快速并行计算结构。推导了以离散切比雪夫正交多项式为基底的图像小面模型拟合过程,分析了其计算结构和内在的并行性。计算结构包括滑动窗产生单元、多路卷积单元和拟合单元,整体为流水线结构,而后两者均采用空间并行结构。基于小面模型的序列图像插值实验结果表明,该计算结构占用存储空间少、数据延迟小、实时性强,提高了小面模型拟合的实用性。

CMOS数字摄像机内部控制系统设计与实现

针对高性能CMOS图像传感器的工业数字摄像机的设计与应用,介绍利用高档微控制器AT89LS8252,设计数字相机内部FPGA逻辑配置与初始化的控制硬件电路和软件编程。并应用AT89LS8252的SPI(SerialPeripheralInterface)串行外设接口扩展了多通道数模转换器、DataFlash存储器、温度传感器和MCU的Flash串行模式编程,可以作为多SPI接口外设的典型应用。

高光谱微波辐射计系统中2GHz带宽数字谱仪设计

高光谱微波辐射计是一种用于探测大气痕量气体的新型被动微波遥感器,数字谱仪是高光谱微波辐射计的核心部件.本文提出了一种新型宽带、实时数字谱仪的设计和实现方案,通过改进、结合快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的并行处理和复数处理,形成了核心的基16实时复数FFT算法,最终得到信号的功率谱结果.数字谱仪采样率4.8 GHz,采用8 bit量化,输入3 dB带宽2 GHz,实现了1 024(1k)个频谱通道的结果.本文利用大气辐射传输模拟器(Atmospheric Radiative Transfer Simulator,ARTS)模拟了真实大气亮温谱并进行了仿真分析,随后通过输入的点频信号进行了测试,结果表明,核心算法子带亮温偏差最大值为0.02 K左右,核心算法子带灵敏度与理想子带灵敏度相比恶化程度低于20%,数字谱仪的有效位数(Effective Number Of Bits,ENOB)优于3 bit,信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)优于20 dB,谱分辨率恒定为2.3 MHz,可以有效满足辐射计中高层大气谱线探测的需求.