基于FPGA的单光子时间数字转换器设计

针对单光子计数器对高速飞行光子时间测量的高分辨率要求,传统的TDC在时间测量上存在误差较大的不足。本文设计了一种利用FPGA内部逻辑延迟单元Carry4级联构建延迟链的TDC。该方法首先使用子链平均的方式进行数据采样,避免数据“气泡”。其次,结合码密度测试和bin-by-bin校准将各级延迟单元宽度校准至接近均匀宽度,提高系统的测量精度。最后,通过Vivado软件仿真并烧录至ZYNQ7000进行板级测试,实验结果表明,该TDC能够在3 ns的动态时间范围内实现时间分辨率10.91 ps,差分非线性(DNL)范围为[-0.75,1.01]LSB,积分非线性(INL)范围为[-1.74,2.19]LSB。

嵌入胸腔靶标的冲击波存储测试系统设计

针对目前面向人体胸腔的冲击波超压测试研究较少的问题,设计了模拟人体胸腔的圆筒形靶标,建立了一种嵌入胸腔靶标的冲击波超压存储测试系统,并对冲击波特征参数实时提取技术进行研究。测试系统由FPGA控制,选用ICP型压电式压力传感器,基于已有冲击波存储测试系统的基本功能,结合WiFi技术实现冲击波特征参数的实时提取功能,进行了实验室环境下系统功能检测和外场试验环境下的系统功能验证。结果表明,测试系统能完整记录胸腔靶标所受冲击波压力载荷的数据曲线并实时提取冲击波特征参数,为人体胸腔在冲击波压力载荷下的毁伤机理研究提供了新的手段。

基于新型BIST的LUT测试方法研究

针对FPGA内部的LUT资源覆盖测试,提出一种新型BIST的测试方法。通过改进的LFSR实现了全地址的伪随机向量输入,利用构造的黄金模块电路与被测模块进行输出比较,实现对被测模块功能的快速测试,并在Vivado 2018.3中完成了仿真测试。通过ATE测试平台,加载设计的BIST测试向量,验证结果与仿真完全一致,仅2次配置即可实现LUT的100%覆盖率测试。此外,还构建了LUT故障注入模拟电路,人为控制被测模块的输入故障,通过新型BIST的测试方法有效诊断出被测模块功能异常,实现了准确识别。以上结果表明,该方法不仅降低了测试配置次数,而且能够准确识别LUT功能故障,适用于大规模量产测试。

具有自检错功能的FPGA芯片配置方法设计及验证

SRAM型FPGA由于其较低的生产成本,可重复编程的灵活性,近年来在数字信号处理等领域越来越发挥出举足轻重的作用。但由于SRAM掉电后数据丢失的特性,SRAM型FPGA必须搭配外部储存对芯片进行配置。而在配置过程中,因为FPGA芯片工艺的复杂以及外界环境的干扰,难免导致配置信号在传输过程中出现错误。为了规避这种错误,提出一种基于CRC校验和回读技术来实现具有自动检错重配功能的FPGA配置方法。经过了功能验证、FPGA原型验证,在达到设计目的的同时,相较传统方法节约了60%的资源,并减少了近一半的配置时间。

电源电路性能验证综合测试装置研制探析

随着电力电子技术的快速发展,电源电路的性能验证成为确保电力系统稳定运行和高质量供电的关键环节。在模拟芯片电路开发项目中,为了满足对设计芯片模块验证的需要,本文对一种可以用于验证电源电路性能的综合测试装置进行了研究。该装置采用国产FPGA设定的控制信号,配合设计专用的测试板电路与治具,可以完成对模拟电路模块的测试验证,在电力电子技术领域具有重要的应用价值,能够为电源电路的研发、生产和维护提供有力的技术支持和保障。

基于Transformer的DC/DC板级验证状态识别

为满足航天产品的高精度、高可靠性需求,实现元器件自主可控、芯片国产化及应用适应性验证十分必要,设计一种基于FPGA的国产DC/DC板级综合测试平台。在长时间的热学环境适应性板级验证项目中,为实现DC/DC器件应用板卡工作状态的实时监测,提出一种基于Transformer的智能识别算法。分别使用空载、负载电流3 A、负载电流5 A、高输入电压、低输入电压、短路状态下的DC DC输出序列,输入到Transformer模型中并利用注意力机制提取各序列的全局注意力特征,并对深度学习模型进行训练。实验结果表明,对于此6种工作状态数据集,Transformer模型识别的准确率为99.2%,具备良好的分类和监测性能,具有一定的工程应用价值。

基于FPGA和LoRa的燃烧室振动信号无线测试装置设计

燃烧不稳定性问题可引起大幅的机械振动,严重影响发动机正常工作。为满足新型试验需求,针对传统燃烧室测试装置灵活性不足、可靠性差等问题,设计了一种基于FPGA和LoRa的燃烧室振动信号无线测试装置,以FPGA作为主控单元,将前端高速AD采集的振动传感器数据存入Flash,通过LoRa技术并结合以太网的高速运行,在PC端进行远程操控和数据处理。试验表明:该装置可以实现至少500 m开阔距离内待测燃烧室振动信号的可靠测试,工作稳定,实时性强。

基于FPGA的智能多路绝缘测试平台国产化设计

针对当下工业生产领域愈来愈繁复的电缆网与系统阻值的测试需求以及国内绝缘测试技术发展不够充分的现状,基于型号为HWD2V1000国产FPGA,提出了智能多路绝缘测试平台的国产化设计。绝缘测试平台具有静态、导通、绝缘3种测试模式,分别采用开尔文测试法和二线法,该绝缘测试平台全自动化、智能化,测试效率相较传统测试方法显著提升;能够对可拓展的多通道(>200点)中的任意测点设置3种阻值测试模式,测试阻值范围能覆盖至0.01~100 MΩ,测试误差在10%以内;全国产化设计,不依赖国外器件或模块,技术完全自主可控。

基于FPGA的电磁继电器在线测试系统设计

电磁继电器在现代国防军事、工业自动化以及交通运输等领域应用广泛,当系统中的电磁继电器发生失效时将影响整个电气系统的可靠运行。为了提高电气系统的可靠性,需要检测继电器的特性参数,以评估其工作性能并提高其稳定性。针对电磁继电器触点易失效问题,设计了一套基于FPGA的电磁继电器在线测试系统。采用铁路继电器作为试品,分析继电器的各项特性参数,并选取能反映其触点退化程度的时间参数进行测试。这种能够应用于多型号继电器的便携式在线测试系统,可实时检测继电器吸合和释放过程中的电压变化波形并进行数据存储,为后续继电器的性能状态评估提供了数据支撑,也为电磁继电器的维修维护提供了参考数据。

基于FPGA的R2R DAC设计与仿真

随着通信技术和数字信号处理技术的快速发展,对数模转换器(DAC)提出了更高的要求,尤其在转换速度和转换精度方面,为此,设计了一种高精度的数字DAC系统。该系统包括DAC模块、电源电路和模拟滤波模块。其中,DAC电路设计是基于R2R电阻网络的架构,使用分立元器件设计的一种16位高性能数模转换器。输入端采用的是I2S通信接口,将输入的串行数据转为并行数据,再传输至电阻网络,经过DAC完成数模转换。通过设计的模拟滤波器对输出的模拟信号进行滤波处理,可使整个系统满足高精度和高分辨率的要求。最后,使用FPGA测试和验证该系统,发现数据转换结果达到了预期目标。

基于光电标签的火箭橇全程测速技术研究

火箭橇试验在兵器研制和性能测试上起着至关重要的作用,现有火箭橇测速方法均存在一些不足之处,针对火箭橇试验中全程速度测量难题,提出了一种基于光电标签的火箭橇全程速度测量方法;建立了光电标签的探测模型,对光电标签的原向反射特性进行研究,分析并仿真了传感器在动态测量中的信号变化过程,基于信号的频率特性对光电探测器件与信号处理电路进行选型,设计并搭建出硬件测量电路,对系统进行了测试与验证;实验结果表明:传感器对光电标签的探测距离可达40 cm,系统速度测量范围满足了火箭橇试验在兵器靶场上的应用,与传统方法相比,光电标签法成本更低、易实现,在火箭橇全程速度测量中有更广泛的应用场景。

宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡设计

针对无人机综合测试领域对复杂温度环境下模拟量信号输出的精度以及通道数量的需求,设计了一种宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡。系统采用FPGA作为主控单元,使用分辨率为16位的D/A转换器AD5372,利用DS18B20温度传感器实时监测系统工作温度,进行模拟量输出的温度校准,最终实现在0~85℃条件下精准输出64路模拟量信号,输出范围在-10~10 V。为提高通用性和标准性,系统支持千兆以太网、LVDS、RS4223种数据通讯接口,并配备上位机软件实现人机交互。经实际工程验证,在0~85℃条件下输出的模拟量信号误差均在±0.5 mV以内,符合系统设计指标,为无人机测试领域产生多通道高质量的模拟量信号提供了成熟可靠的工程化解决方案。

基于FPGA的FLASH存储器三温功能测试系统设计

由于大容量FLASH存储器全地址功能测试时间较长,在自动化测试设备(ATE)上进行高低温测试时,长时间使用热流罩会导致测试设备运行异常。为把存储器测试过程中耗时最长的全地址功能测试部分从ATE机台上分离出来,设计一个基于FPGA的驱动板卡,结合MSCAN和Checkerboard算法实现了对被测芯片激励信号的施加;然后,设计一个12工位的驱动板卡,实现了在三温条件下的多芯片同步测试;接着,设计一个基于Qt的上位机软件,实现了对测试结果的实时显示与存储;最后,对2 GB大容量FLASH存储器进行测试验证。测试结果表明,与传统的ATE测试相比,基于驱动板和工位板的测试系统可实现对大容量FLASH的全地址功能的高低温测试,且工位板具有的高可扩展性可实现多芯片的同步测试,大幅提高了测试效率。

安全级仪控系统FPGA模块功能仿真测试V&V探讨

在核电仪控系统安全软件开发过程中,为了保证软件的安全性和可靠性,必须在开发生命周期中各阶段执行V&V工作。本文初步研究了FPGA开发过程中,针对模块功能仿真测试的V&V工作,着重讨论了如何建立仿真测试环境、建立测试用例实施模块功能测试,保证测试的有效性、完整性,并以一个FPGA模块实例说明模块功能仿真测试的具体过程。

一种FPGA通用IO口的验证设计和简易测试方法

文章给出了一种FPGA通用IO的验证设计和简易测试方法,通过最小硬件原理设计对输入IO口、输出IO口、混合IO口提出了详细的软件设计示例,并对三种软件示例测试方法进行比对分析。

一种用于信息处理微系统DDR互连故障的自测试算法

为解决信息处理微系统中双倍速率同步动态随机存储器(Double Data Rate,DDR)复杂互连故障的检出效率和测试成本问题,通过分析DDR典型互连故障模式,将单个存储器件的自动测试设备(Auto Test Equipment,ATE)测试算法与板级系统的系统级测试(System Level Test,SLT)模式相结合,提出面向DDR类存储器的测试算法和实现技术途径。并基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)器件实现微系统内DDR互连故障的自测试,完成了典型算法的仿真模拟和实物测试验证。相较于使用ATE测试机台的存储器测试或通过用户层测试软件的测试方案,本文所采用的FPGA嵌入特定自测试算法方案可以实现典型DDR互连故障的高效覆盖,测试效率和测试成本均得到明显改善。

基于FPGA的数模混合传输系统设计

阐述AM-2FSK混合调制方案作为数模信号合路传输的实现方案,选用性能指标满足要求的器件组成收发端电路,进行FPGA程序设计和仿真,发送端程序、接收端程序的各模块逻辑功能正确,仿真结果符合预期。进行性能验证,结果表明该传输系统能同时传输和接收模拟信号和数字信号,接收到的信号波形规整无失真、接收端数码管显示的数据准确,数模混合传输系统得以实现并得到验证。

测试工装引起的单板FPGA失效分析及改进方案

针对某直流输电工程单板出现的FPGA失效故障,以故障FPGA失效表现为出发点,分析单板FPGA失效背景与原因,审视单板测试工装原理及测试方案,并针对问题提出整改措施。

基于FPGA的结构缺陷交流电磁场可视化实验系统

现有的无损检测仪器的信号直观表现能力差,且系统封闭不具备二次开发能力,无法满足当前无损检测教学和科研需求。该文以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,开发结构缺陷交流电磁场可视化实验系统,研制高灵敏度阵列交流电磁场检测探头,并在FPGA内部实现锁相放大、滤波和显示等逻辑算法,以实时可视化的方式显示金属结构缺陷形貌。实验结果表明:基于FPGA的结构缺陷交流电磁场可视化实验系统可实时显示缺陷形貌的彩色图像,具备灵活的信号处理算法二次开发能力,丰富了无损检测教学内容,提高了无损检测实验和教学品质,兼具实验教学与科研价值。

一种基于多卷保守混沌系统的伪随机信号发生器的设计及实现

为产生新的数字混沌伪随机序列,提出一个哈密顿能量与体积均保守的多卷保守混沌系统,且分别利用理论分析和数值分析的方法研究系统的保守性、稳定性、多卷特性等动力学特性。可以发现,系统具有很好的遍历性、复杂性以及较强的伪随机性。对系统进行美国国家标准技术研究所(NIST)测试,所有的测试指标均满足伪随机信号的标准条件。另外,还利用现场可编程门阵列(FPGA)技术设计实现了该多卷保守混沌系统,为混沌应用提供多卷保守混沌系统模型及伪随机信号发生器。