基于FPGA-DSP的GPS软件接收机算法研究

本文基于GPS信号跟踪、捕获的算法特点和FPGA与DSP的性能特点,给出了可配置处理算法的适应于高动态信号环境的高性能的CA码单频GPS软件接收算法的设计,并在实践应用中证实了算法的可靠性。

一种基于异构处理器的可动态布署设计与实现

针对卫星支持的多种生活服务需求实时切换、资源灵活智能调用需求,基于无线广域信号服务异构处理器,设计了一种即时高效、动态切换部署处理器功能的方案。通过对大资源FPGA及多片8核DSP多种功能定制结合动态部署设计,实现实时动态可重构处理器系统功能,将5种FPGA应用结合2种DSP应用程序动态组合,配合各功能任务架构需求重建控制、数据链路,完成多任务智能切换。

MRI梯度波形发生器研究进展

成像体素空间位置的准确编码对于磁共振成像(MRI)的空间定位至关重要.为了保证空间编码的准确性,获得高性能的梯度磁场是关键.梯度波形发生器是产生梯度磁场的核心部件,本文简要介绍了梯度波形发生器的工作原理和组成部分,总结了近二十年来基于不同设计方案设计的梯度波形发生器的研究进展,详细探讨了梯度波形预加重的实现方法,并对梯度波形发生器未来的研究和发展方向进行了展望.

面向卫星互联网信号的监测处理平台设计

在低轨卫星互联网迅猛发展的背景下,我国卫星监管机构围绕新型目标开展针对性监测的效果不佳,技术水平亟待提升。基于卫星互联网信号传输架构的研究结果,提出一种面向卫星互联网信号的针对性监测技术框架,设计并实现高速监测处理平台。典型卫星信号经过信号检测、识别、解调译码后,支持比特流级信号分析。实验结果表明,该平台能够实现典型卫星互联网信号监测处理流程并得到相关特征参数,对研制监测设备具有实用意义。

一种可级联的多通道实时阵列信号处理系统设计

随着数字波束形成(DBF)体制雷达的集成度要求越来越高,分体式信号处理系统架构已经很难满足要求。为了解决此问题,文中提出一种可级联的多通道实时阵列信号处理系统。首先,在同一块阵列信号处理板上采用24路的模数转换器(ADC)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等芯片,实现多通道ADC采样、下变频、波束控制、数字波束形成、信号处理等功能;然后,通过高速GTH总线、系统同步、系统校准、多级流水等技术实现级联不同数量的阵列信号处理板,可应用于不同规模的DBF体制雷达。

基于DSP28335的FPGA软件在线升级方法

在DSP+FPGA架构的嵌入式系统中,一些产品不具备拆卸外壳通过JTAG接口进行软件升级的条件。针对这一问题,提出了一种基于TMS320F28335的FPGA软件在线升级方法。该方法通过上位机将FPGA代码发送给TMS320F28335,TMS320F28335通过GPIO模拟JTAG时序,完成对配置PROM芯片的擦除、编程和校验操作,重新上电后FPGA从配置PROM加载新程序。在理论分析的基础上,给出了所提方法的硬件原理图和软件实现流程。大量实验结果表明,该方法具有较好的可行性、稳定性和可靠性,可以实现DSP+FPGA架构下不拆产品就可升级FPGA软件的目的。

基于DSP+FPGA的旋转平台自抗扰控制方法

旋转平台在低速运转过程中易产生非线性摩擦,由于非线性因素的影响,传统PID算法的控制效果远不能满足超精密运动平台定位精度高、响应快速等要求。因此,设计了基于DSP+FPGA的旋转平台自抗扰控制算法(active disturbance rejection control,ADRC),利用扩张状态观测器(extend states observer,ESO)对系统内外部未知扰动进行实时估计并予以补偿,提升系统响应速度,增强鲁棒性与抗干扰能力。最后,通过正弦扫描实验进行验证,PID对正弦输入信号无法及时响应,超调明显;ADRC响应迅速,稳态误差波动小。相比PID,ADRC最大跟踪误差降低79.5%,跟踪误差平均值降低65.4%。

基于DSP的图像目标跟踪算法设计与实现

为了准确地检测和定位图像中的目标,并在连续帧之间实现目标的持续跟踪,该文提出了一种基于数字信号处理(DSP)的图像目标跟踪算法的设计与实现。目标跟踪是计算机视觉领域中的重要任务之一,该文深入研究了图像目标跟踪技术,研究了MeanShift算法的理论和实现过程,以及用MeanShift算法进行目标跟踪的流程,根据设计方案的需求选择了DSP与FPGA相结合的总体架构,将目标跟踪算法与嵌入式硬件平台相结合。该文采用“先识别、后跟踪”的方式实现了图像的目标跟踪。通过实验证明,基于DSP的图像目标跟踪算法在实时性、准确性和稳定性方面都取得了较好的效果。

基于FPGA的DSP与ARINC429总线控制器接口设计

提出了一种基于FPGA的DSP与ARINC429总线控制器的接口设计方法和电路,该设计方法也适用于DSP与串口控制器、CAN控制器等接口的扩展设计。首先,分析了TMS320C6713 EMIF与HI-8582的主要信号与时序,表明通过FPGA实现译码逻辑和时序控制就可实现TMS320C6713与HI-8582之间的通信;接着,给出了详细的硬件设计和接口逻辑设计;然后,讨论了ARINC429总线驱动软件设计;最后,通过环境试验和实际应用验证了该接口电路工作稳定可靠。

低频超声测井仪主控系统设计与实现

针对低频超声测井仪声波发射、数据采集及数据传输于一体的控制要求,设计了一种基于DSP+FPGA异构控制技术的新型主控系统。该系统使用DSP作为主控制器,通过CAN总线与井下电缆遥传通信,根据接收的指令产生控制时序,使用有限状态机完成工作流程控制,创新性地采用基于加权马氏距离的健康度评估方法评判仪器工作状态。使用FPGA作为从控制器,采用指令数据通道独立控制方法实时转发控制指令,同步声波激发与采集,实时接收声波数据。采用基于自定义并口双口RAM的协同通信机制完成DSP与FPGA之间的数据传输。采用差分传输技术实现与发射系统、采集系统之间的通信。测试表明:该主控系统通信误码率低,控制实时性高,状态评估准确,具备声波发射、数据采集及数据传输一体化控制能力,满足低频超声测井仪控制要求。

混动钢轨车牵引辅助变流器的程序升级优化分析

在混动钢轨车的后期调试及维护过程中,针对升级多个程序时需拆除挡板,连接各自通信端口,使用各自软件操作导致费时费力的问题,提出了一种可同时升级DSP和FPGA程序的方法。介绍了目前产品采用升级程序的方法,根据DSP和FPGA均需存储在FLASH中这一特性,分别设计了底层程序和上位机程序,并给出了程序设计流程图,经过在产品上测试,证实该方法有效。该方法实现了远程升级DSP和FPGA程序,避免了改动硬件,保障了原有产品可靠性,缩短了维护时间,节省了大量时间和人力资源成本。

一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。

基于FPGA和DSP的核磁共振两相流采集系统

为了满足石油工业中核磁共振两相流采集系统的高精度、低成本、小型化等需求,实现对核磁共振FID信号的采集、存储、传输及显示,设计了基于DSP和FPGA的核磁共振两相流采集系统。系统采用模块化设计,主要包括AD信号采集模块、双核控制传输模块以及上位机显示模块。采集过程主要依靠FPGA控制ADC完成数据的采集、存储、传输。然后通过DSP设计最优滤波器完成对信号的去噪处理,再由串口将数据传输给上位机进行反演处理以及显示。实验结果表明:该系统能够实现FID信号的采集、存储、传输及显示,去噪后的信号信噪比提升了34.6%,反演处理后的T2谱可以识别出不同含水率下的两相流。

基于DSP+FPGA线性结构的计算机图像处理系统设计

以DSP为主要处理器的数字信号处理器加FPGA技术作为辅助工具的高性能实时图像处理系统,利用两种芯片各自的优点,将其中的算法分成两部分,分别交给DSP和FPGA进行处理。因此,该方法的性能得到极大提升。基于上述背景,文章设计了以DSP和FPGA线性结构为基础的计算机图像处理系统。该系统结构简单,而且运行容易,通过加入相关的程序,可以高效地对图像进行识别、跟踪及匹配等。试验表明:该方法实时性和实用性强,可以很好地满足实际应用的要求。

虚拟化EMIF总线DSP软件设计方法

针对传统DSP+FPGA平台上EMIF总线速率低的问题,提出一种采用ZYNQ+FPGA硬件架构设计,使用Aurora高速串行总线互连通信。通过对Aurora总线进行编码,以软件虚拟化方式实现PS单元对FPGA端任意寄存器以及RAM或FIFO中的数据读写访问。相比传统EMIF总线,传输速率有大幅提升,设计具有很强的通用性和可移植性。

基于FPGA+DSP的光纤数据传输电路设计

随着信息传输技术的推陈出新和航天技术的更新迭代,系统内数据总量越来越大,带宽需求和速度要求越来越高。这对传输效率提出了更高的要求,传统传输方式已不满足高速数据传输要求的现状。而光纤传输凭借大容量、宽频带、抗干扰强等优势,使光纤数据传输电路成为重点研究课题之一。光纤数据传输电路属于外系统等效器项目的硬件平台,文中依据项目设计要求、电路试验需求和数据传输的研究现状,设计一种基于FPGA+DSP的光纤数据传输电路,符合FC⁃AE⁃1553光纤总线标准。各类模拟信号通过多模光纤、光接口转换器和光电模块向测量设备接收和发送信号,数据处理通过FPGA与DSP间异步通信EMIF总线进行实时交互。搭建电路测试平台对光纤数据传输电路各功能进行验证,实现外系统等效器的光信号传输和处理测试。结果表明:所设计电路工作稳定,向测量设备传输光信号满足2.5 Gb/s速率,没有出现漏采、漏传、重复采集、重复传输的现象。

MEMS水听器信号FPGA自适应滤波处理

为提高MEMS水听器自主定向能力,需要硬件处理水声信号。由于水下环境系统复杂,水听器工作中经常受到各种噪声的强烈干扰,对目标定位的准确性产生极大影响。为获得优质水声数据以提高目标定位精度,基于自适应滤波原理,以FPGA为核心对水听器接收到的信号进行自适应滤波处理,将LMS自适应算法集成到硬件电路中,对接收到的原始信号进行滤波后保存至SD卡,采集完成后通过USB接口将数据传输至上位机。经验证该系统在水下工作稳定,可以对原始水声信号进行自适应滤波处理和存储,获得稳定目标信号,对后续MEMS水听器的离线目标定位有重要作用。

兼容音频播放的多通道有源噪声控制系统设计

多通道局部有源噪声控制系统由于输入传感器和输出扬声器的通道数多,且要求能自适应外部环境变化,因而存在系统实现复杂度大等问题。此外,用户在使用如有源头靠等有源噪声控制系统以降低低频噪声时,往往希望利用系统播放次级声源的扬声器同时播放音频,这增加了系统设计和实现的复杂度。文中结合ARM、FPGA以及DSP处理器各自的优缺点,设计了一种兼容音频播放功能的多通道自适应有源噪声控制系统。该系统能够在对采样点进行多通道自适应有源噪声控制的同时,利用播放次级声源的扬声器实现音频播放,并采用回声抵消技术降低音频播放对噪声控制造成的影响。

DSP+FPGA的EMIF通信系统设计与实现

数字信号处理(Digital Signal Process,DSP)+可编程阵列逻辑(Field Program Gate Way,FPGA)正在广泛应用于复杂的数字信号处理领域。针对DSP与FPGA单个处理器性能有限、不够灵活等问题.提出DSP+FPGA架构的系统设计方案.基于TMS320C6748(DSP)和EP3C40Q240C8N(FPGA)芯片的外部存储器接口(External Memory Interface,EMIF)实现了DSP+FPGA的协同处理系统。该系统利用FPGA在底层算法的优势与DSP在复杂算法的优势,具有硬件结构灵活、通用性强等特点,相较于单个芯片提高了系统性能,经过测试该系统运行稳定,无误码时通信速率可达到20 MB/s.

基于FPGA与DSP架构的接收机设计

该文以接收机设计和实现为目标,介绍了全球导航卫星系统测量原理、工程设计方案、测试方法和测试结果。在硬件架构上,采用了基于软件无线电思想的FPGA+DPS平台来实现接收机定位算法。其中,射频前端采用MAX2769单芯片解决方案,FPGA完成基带信号处理,DSP完成控制和定位解算功能。采用了GSS6560导航星模拟器对设计方案进行验证,经过数据统计在理想情况下位置测量均方误差为6.49 m,速度测量均方误差为0.17 m/s,测试结果证明了该设计方案的可行性。