基于USB PD 3.0协议的新型双相标记解码电路设计与验证

文章提出一种基于USB PD 3.0协议的新型双相标记解码电路设计并给予验证。通过状态机控制计数器的起始与停止,实现单个数据周期突变25%以内的解码结果的预测和产生;通过有限长单位冲激响应滤波器计算得到解码阈值,支持对周期在增减7.13%范围内变化的、连续13个数据的解码,增大解码范围;增加完善的错误检测机制,提高电路的安全性;增加门控,空闲时关闭解码电路,节约能耗。在Synopsys公司的DC开发平台下,对电路进行仿真验证,结果表明相较参考文献中的解码电路,该文的电路结构更简单,解码准确性更高,电路面积更小,功耗更低,解码的安全性更高。

基于FT601Q的超高速多模式智能存储系统

针对目前大多数存储系统数据传输速率慢,传输模式单一,存储操作过于依赖上位机的问题,设计了一种基于FT601Q的超高速多模式智能存储系统。系统采用FPGA主控芯片,RS422接口接收PCM数据码流,光耦指令解析模块进行智能数据存储操作,并实现断电续存功能,通过检测判读“FF”位置确定断电位置,保证意外断电时,原有数据不被覆盖,通过USB3.0接口或千兆以太网方式将数据高速传至上位机显示。测试结果表明:该系统传输速率能够达到370 Mbit/s,存储数据读取速度得到极大提高,且未发现数据丢失现象,满足存储系统传输速率快、可靠性高、智能存储设计需求。

基于FPGA + USB3.0的图像降噪系统

针对图像降噪过程中,图像边缘模糊和实时性差的问题,本文提出了一种基于FPGA和USB3.0的图像降噪系统,其中包括高斯滤波和双边滤波算法两种降噪算法,对这两种算法进行实验,并进行了对比分析。该系统的设计充分利用了FPGA的高度并行性和USB3.0的高速数据传输能力,为实时处理提供了强大的支持。实验结果表明双边滤波算法在降噪中,能更好地保留图像边缘信息,并且能够达到实时处理的要求,这一系统的创新性在于其综合运用了硬件加速和高速数据接口,为图像降噪提供了高效可靠的解决方案。

基于MLVDS和USB3.0的大数据高并发传输控制系统设计

为解决网络主机大数据样本单位并发量有限的问题,有效控制大数据高并发传输数据参量,设计了基于多点低压差分信号(MLVDS)和USB3.0的大数据高并发传输控制系统;在Web服务器架构中,接入MLVDS驱动器与并行接收器设备,并联合相关应用元件,调度可移动网关的主控模块,完成大数据高并发传输控制系统的硬件结构设计;利用USB3.0控制芯片,完善接口电路组织的连接回路,完成基于USB3.0的控制电路搭建;设置MySQL数据库表单,借助TCP/IP协议,处理大数据并发文本,再联合相关大数据参量,定义INF传输控制指令,实现对传输控制行为的分析;结合相关硬件结构,完成基于MLVDS和USB3.0的大数据高并发传输控制系统的设计;实验结果表明,设计系统可提升大数据样本顺序和逆序并发量的均值水平,解决了大数据样本单位并发量有限的问题,有效控制大数据高并发传输数据参量。

通用U盘加密系统的研究、设计与实现

U盘的广泛使用为计算机之间交换数据提供了极大的方便,但是在使用U盘的同时也存在着U盘可以未经允许而随意地读取的问题。针对这一问题,现有的技术手段主要通过软硬件加密的方式解决,但仍存在兼容性低、操作过程复杂、可移植性低等问题。为了解决这一问题,提出了一个基于单板计算机的U盘加密系统。该系统的设计以运行Linux操作系统的单板计算机为基本框架,采用了Linux统一密钥设置(LUKS)加密规范,按照高级加密标准(AES)为U盘上数据提供加密保护;通过媒体传输协议(MTP)为计算机提供安全的连接,为整套系统对计算机的连接提供极佳的兼容性。实验结果表明,该U盘加密系统可以为所有兼容USB大容量存储设备的U盘提供加密功能,也兼容Windows和Linux等常见操作系统,在确保安全性的同时具有极佳的通用性。

基于USB 3.0的NAND FLASH数据存储设计

由于目前采用的串口和USB 2.0检测坏块、实现数据读取的方法存在数据读取慢以及数据稳定性低的问题,而在高速大容量存储装置设计中,存储器通常采用NAND FLASH,故提出一种基于USB 3.0总线的NAND FLASH数据存储设计。采用FPGA作为逻辑主控单元,选用USB 3.0芯片CYUSB3014作为FPGA与上位机的通信桥梁,并在FPGA软件上设计ECC数据校验纠错以及NAND FLASH的坏块管理。用户可通过上位机实现数据读取、擦除以及分析。实验结果表明,所设计系统可通过USB 3.0接口将NAND FLASH中存储的数据传输到上位机,传输速度实际可达39 MB/s。

基于FPGA的50MHz带宽数据实时播放系统设计

为解决信号发生器中数据长度受限于内存存储空间问题,本文以FPGA为核心,设计了一种数据实时播放系统,信号带宽能达到50MHz。在FPGA内首先设计了USB3.0芯片与FPGA的通信模块,实现读写通信功能;其次设计了一种DDR3数据调度机制,控制数据流读写,完成数据的实时读写。试验测试表明,该实时播放系统能够保证数据信号的实时连续播放,工作稳定可靠。

多波段天气雷达测试集成系统设计与实现

采用USB3.0集线器与合成仪器、高度集成射频收发硬件,并与开放式可扩展软件相结合,实现对S波段、C波段、X波段天气雷达自动测试。系统软件采用分层模式构架,将测试流程与业务模型相融合,实现了标准化、自动化的测试。通过对发射机输出脉冲包络和极限改善因子测量的对比,集成平台测试精度更高,不需人工记录和计算,对雷达性能的判断更为精准,解决了单一雷达系统测试平台和保障平台的局限性,提高了对全国多波段天气雷达系统的测试效率和敏捷性。

基于USB3.0的多通道叶尖间隙数据采集系统设计

动叶片与发动机机匣之间的叶尖间隙参数是反映航空发动机工作性能和运行安全的关键状态参数之一。多级多叶片叶尖间隙同时进行测量时,叶尖间隙测量数据量巨大,多通道数据快速处理与传输至关重要。设计了基于USB3.0的4通道叶尖间隙数据采集系统,提出了全采集和在板处理两种数据处理方法。利用FPGA高速并行处理多路ADC量化数据,通过USB3.0总线将预处理后数据传输至计算机,以进行数据后处理、显示与存储。通过实验验证了数据采集系统的有效性,USB3.0接口的数据传输带宽可达400 MB/s,系统理论上可扩展至32通道叶尖间隙信号输入。数据采集系统可同时满足叶尖间隙离线数据分析和实时在线监测的不同测量需求,设计方法在叶尖间隙测量工程应用方面具有重要意义。

机载高速数据回传系统设计

在航天飞行器交会仿真飞行试验中,不仅需要获取飞行数据,还要考虑产品回收后数据回传的实时性和可靠性。针对现有大容量数据回传系统速度慢、耗时长的问题,文中提出一种基于带宽高、容量大的FLASH阵列和支持USB 3.0接口的高速数据回传系统。该系统的硬件设计使用FT600芯片作为USB 3.0接口电路的控制芯片,采用流水线技术和并行总线工作方式的NAND FLASH阵列作为大容量存储器。软件设计中使用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控,控制FT600芯片高速读取FLASH阵列中的大容量数据,完成系统与上位机之间进行的数据交互。测试结果表明,FLASH阵列的数据读取速度达到225 MB/s,USB 3.0接口数据回传的平均速率达到187 MB/s,可以保证数据的快速传输和可靠性,能够有效地解决大容量数据高速回传问题。

基于国产FPGA的视频采集系统设计

近年来随着经济社会和科技生产力的快速发展,在民用、国防工业、航空航天等领域,利用高速相机实现对高帧频视频图像数据的实时采集,在水下探测、天文观测、地质勘探等领域应用广泛。为实现高速图像数据实时采集,采用FPGA作为主控制器,保证数据的实时高速传输最为关键。而FPGA芯片供应常年被美国Altera和Xilinx等公司垄断,为应对断供风险,实现系统自主可控要求,设计采用国产紫光同创生产的PGT180H作为FPGA主控,DDR3用于高速缓存,视频图像数据经由USB3.0接口实现PC显示的数据采集系统。经过USB3.0接口数据吞吐率测试和上位机视频图像采集测试表明,采用国产FPGA芯片并应用USB3.0接口技术可实现传输速率高达265 MB/s的视频采集系统设计。该设计具有传输速率高、通用性强、自主可控性高等特点。

高速大容量eMMC的数据读取与缓存系统设计

为了弥补传统的NAND Flash芯片存储容量小、速度低以及体积大的不足,设计了高速大容量eMMC的数据读取与缓存系统。该系统中eMMC芯片具有体积小、性能稳定以及存储速度快等特点,可用于实时存储接收到的外界数据信息。经过测试,存储容量可以达到60 GB,读写速度可以达到80 MB/s,实现了小型化、大容量、高速多信号数据采编、高传输速度以及高过载性。目前已经在某项目中得到应用。

基于多路USB3.0接口的高速图像处理平台设计

为解决复杂图像处理应用场景如全景视频拼接、多目标跟踪、环境感知等对于图像处理.设备的高实时性和灵活性需求,本文结合多路USB30接口的高吞吐性能与多核DSP+FPGA架构的高算力优势,提出了一种基于多路USB30接口的高速图像处理平台设计。该平台以8核IDSP芯片TMS320C6678为核心,辅以基于FPGA实现的6路USB30高速接口,搭配8片大容量的DDR3SDRAM和4通道的SRO与2通道的PCE高速通道,可实现最多同时对6路高清视频数据的实时传输与处理。经测试验证,该平台能以330MBps的速度稳定地传输多路视频数据,具有良好的灵活性和高吞吐率。

基于FPGA自适应调光的指静脉成像及传输系统

随着指静脉技术的发展,指静脉识别技术运用于各种复杂场合,因此,指静脉成像质量的要求越来越高。根据近红外光对不同手指的穿透效果不一,提出一种由Xilinx Artix-7FPGA与MT9V034图像传感器以及近红外LED阵列组成的指静脉成像光源的自适应反馈调光方式,保证近红外光强度稳定在一定范围,并与USB3.0开发了一套高速图像采集传输系统。经实验测试结果表明,上位机图像显示稳定,测量不同的手指,其指静脉清晰可见,图像数据上传速率可达42 Mbps以上。

基于LabVIEW对NV色心的频率扫描设计

为实现对金刚石氮空位(Nitrogen-Vacancy,NV)色心的频率扫描,基于LabVIEW,通过USB协议进行通信,将原有测频的软件进行整改,设计了频率扫描系统,介绍了系统的整体结构以及一些关键的程序框图,验证了系统的性能。结果显示:系统可以满足在频率2.6 GHz~3.2 GHz,扫频步长最小0.1 MHz,扫频间隔时间0.1 ms的情况下进行扫频操作,已在项目中流畅稳定运行。LabVIEW开发周期较短,易于维护与拓展,后期可开发集成功率扫描模块,实现功率检测。

基于USB3.0和FPGA的弹载数据下载接口设计

弹载记录系统用于采集和存储导弹飞行过程中雷达、红外图像等各类数据信息,事后通过数据下载、分析、处理可以完整地获得飞行过程中导弹的各种技术数据和状态,为导弹研制和试验提供可靠的数据支持。本文从弹载记录系统的组成及原理出发,设计了一款基于USB3.0和FPGA的弹载数据下载接口。通过对USB3.0的接口设计、FPGA的逻辑控制设计和上位机软件设计,并经过试验测试,USB3.0接口的下载速度可达125MB/s,为弹载数据下载提供了新的解决方案。

基于ZYNQ的煤矿井壁应变测试系统设计

煤矿井壁变形过大存在较大的安全隐患,容易导致煤矿坍塌,影响煤矿开采的正常进行。传统的井壁变形监测方法依靠人工完成,无法实现全面监控。针对以上现状,设计了一种基于ZYNQ的煤矿井壁应变测试系统,系统设计有8个通道的数据采集节点,通过主控模块、微弱应变信号调理采集模块、电源健康管理模块、Flash存储模块、预警模块以及USB3.0通信模块建立了一整套井壁变形监测预警系统。实际应用表明,该系统稳定可靠,数据传输速度达到120 Mb/s以上,有助于井上数据监测中心人员对井壁进行提前加固处理,对于预防煤矿坍塌有较大意义。

SPICE桌面协议的研究与优化

云桌面技术是云计算的典型应用之一,其中桌面传输协议是为了提供良好的用户体验。分析了基于SPICE协议的虚拟桌面协议框架,包括客户端和服务端框架。针对播放视频时可能会出现延迟、丢帧和USB设备无法重定向等问题,重点分析了USB设备虚拟化框架、虚拟多通道技术和USBRedir技术等关键技术,并提出相应的解决方案,优化了SPICE协议的丢帧算法。

基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统

随着高速CMOS图像传感器分辨率和帧率的大幅度提升,无论在数据传输带宽方面还是缓存容量方面都需要图像采集系统能够应对巨大的实时数据量来满足使用要求。基于此,本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和USB 3.0的高速CMOS图像传感器的数据采集系统实现方式。本文依次从系统电路硬件设计、FPGA和USB 3.0芯片软件功能设计以及上位机软件设计进行阐述,最后对系统进行整体调试并给出了实验结论。测试结果表明本系统能够最大化利用USB 3.0芯片的传输能力,同时实现图像接收过程的零误码率。因此,该系统可较好地满足目前高速高分辨率CMOS图像传感器对数据采集的数据实时性和准确性要求。

低功耗可配置的USB3.0设备控制器IP核设计

为实现USB 3.0设备的单芯片应用,提出一种可配置的USB 3.0设备控制器架构和面向SoC集成的IP核设计方法。通过宏定义和寄存器IP配置,使得USB 3.0设备控制器支持系统总线、物理层接口、端点属性、缓冲以及低功耗策略可配,提高IP重用性。采用门控时钟技术对非工作状态逻辑进行时钟屏蔽以降低动态功耗,利用门控电源技术断开USB控制器电源,从而最大限度地降低挂起模式下的静态功耗。实验结果表明,使用门控时钟、门控电源技术后,USB 3.0设备控制器在U0状态下的动态功耗减少50%、在休眠模式下的总功耗比U3状态减少95.5%。