基于集成射频芯片和Zynq SoC的下一代通信软件无线电平台

该文分析了下一代通信无线电平台需求和技术特征,提出了一种基于集成射频芯片和Zynq SoC的软件无线电平台解决方案,详细介绍了集成射频芯片和Zynq SoC内部组成原理和平台初始化流程,并且基于该平台进行了QPSK算法验证,结果表明该平台性能优越,满足下一代通信软件无线电平台需求。

基于SoC的列车制动系统MVB网关板卡的研制

在城轨车辆网络中,MVB通常用于车辆级数据的传递,而具体到制动子系统,则通常使用内部CAN网络进行数据的分发和收集,因此,制动系统需要具备网关功能,以实现MVB和内网CAN间的数据传递和协议转换。所研制的MVB网关板卡,以Xilinx Zynq SoC为协处理器,实现MVB协议处理;以NXP MPC系列MCU为主处理器,实现与协处理器间的主从通信,以及对报文数据的转发和对CAN协议的处理。通过对板卡的通信功能进行测试与第三方试验认证,证明板卡已经为装车运用做好准备。相较于传统地采用商业化MVB协议处理模块,代之以SoC协处理器实现MVB的协议处理,确保了设计的灵活性和自主可控,经济成本可降低到原来的约15%。

基于ZYNQ的HDLC与同步半双工RS485的实现

为了实现飞行管理模块与舵机、助推器等之间的高速串行通信,设计了基于全可编程片上系统(ZYNQ)的高级数据链路控制(HDLC)协议控制器。ZYNQ内部可编程逻辑(PL)与处理器系统(PS)之间通过高级可扩展接口(AXI)总线进行数据交互,采用双先入先出队列(FIFO)进行数据缓存;PL使用Verilog语言开发了HDLC通讯协议的控制时序,PS完成循环冗余检验(CRC);开发了以ZYNQ为核心的同步半双工RS485总线接口原理图和印制电路板。实际应用效果表明:系统的通信速率可以达到4Mbit/s,工作稳定可靠,没有误码、丢帧等现象。

ZYNQ架构多道脉冲幅度分析器优化设计

介绍了以ZYNQ架构为基础的多道脉冲幅度分析器的设计。采用ZYNQ Soc,其中FPGA核运用System Generator系统级模型开发工具搭建算法模型完成脉冲成形、堆积判弃、基线相减与幅值提取,ARM核将幅值数据通过TCP/IP协议传输至PC机;对仪器进行实测并使用ILA探头捕捉各测试数据,结果显示各个算法在ZYNQ中得到很好的应用,最终幅值误差在5%以内,且网口传输误码率为0,证明该设计具备实用性。

ZYNQ在SoC IP验证方案的设计与实现

随着SoC芯片设计的流行,各种各样的IP设计需求也日益增加,如何快速而又正确地验证这些IP功能的正确性考验着IC设计工程师和验证工程师们。针对这些需求,提出一种基于ZYNQ的SoC IP验证方案设计与实现。从传统的一些验证手段出发,列出在验证方面所遇到的问题,分别阐述了验证方案的总体框架,ZYNQ平台的硬件资源、软件优势,以及如何对所要验证的IP进行封装,集成到ZYNQ系统中,并利用SDK编写软件代码对所测试的IP进行测试,最后通过rdc IP的验证实例来说明此方案的可行性与优越性。

基于Zynq平台的弹载计算机设计

针对现代控制系统对弹载计算机提出的新要求,设计了一种以全可编程SoC芯片Zynq为核心处理器的弹载计算机,使其在运算性能、产品功耗、设备体积等方面产生了大幅提升。利用Zynq内嵌的ARM硬核来运行自检、装订、输出检查及导航制导控制算法等功能,通过芯片集成的可编程逻辑资源实现丰富的外围接口协议并设计为自定义IP,自定义IP通过标准的AXI总线连接到处理器的ARM内核上。给出了弹载计算机的硬件系统设计及软件系统设计方案,并详细分析介绍了各个电路模块的设计思路、软件系统模块化设计思路及系统工作流程。搭建了半实物仿真验证平台,通过试验,证明了该弹载计算机设计合理,各项功能工作正常,性能满足控制系统使用要求。

基于全可编程SOC的高速红外成像系统设计研究

针对传统嵌入式系统难以处理和显示高速大数据量的红外图像的问题,介绍了基于Xilinx公司集成了双核ARM和FPGA的全可编程Zynq SOC的高速红外成像系统,其FPGA实现探测器图像采集、非均匀校正、VDMA视频流传输等功能,ARM处理器运行Linux系统,完成通过USB Wi Fi或千兆以太网的网络视频传输。实验结果显示该系统能够实现高速率、高分辨率的红外成像,功耗低,结构简单,通用性强。

基于Zynq平台的Android操作系统移植

为了解决Zynq-7000在无操作系统情况下Processing System部分开发困难的问题,研究并给出了An⁃droid操作系统在Zynq-7000 All Programmable SoC平台上移植的具体方法。通过安装交叉编译器、移植Boot⁃Loader引导程序、配置和编译Linux内核、编译Android源码、生成Android文件系统和镜像文件等步骤,完成了Android系统的移植工作。将Android系统在Zynq-7000平台启动所需要的文件拷贝到SD卡中并进行系统启动,实验结果表明Android系统移植成功,这可以使得Zynq-7000平台的开发与使用更加广泛。

基于Zynq的PMSM驱动控制系统设计

本文介绍了基于ZynqSoC的PMSM驱动控制系统,该控制系统使用ARM和FPGA相结合的形式实现了高性能、高集成度的控制算法。本系统中FPGA部分实现了计算并行度高、计算性能要求高的PMSM电流环矢量控制算法,ARM部分实现了可移植性强、算法种类多的速度控制算法、位置控制算法等。实验结果表明,该系统具备高性能和可扩展性,能够方便地应用到不同的实际项目中。

基于Zynq的JPEG图像压缩系统设计

介绍了基于Zynq平台实现的JPEG图像压缩系统。该系统利用Zynq片上AXI总线实现了ARM与FPGA核间高吞吐率的数据交互操作,并结合了ARM和FPGA在嵌入式系统开发中各自的优势,对软硬件功能的实现进行了明确的划分。通过具体的实验测试,本系统的通用性及高效性得到了验证,并且该系统可方便地移植到不同的实际应用中。

ZedBoard开发板在片上系统(SoC)设计课程中的应用

Zedboard是基于Xilinx ZYNQ系列全可编程So C系统的FPGA开发板。它以ARM Cortex-A9处理器为核心,集成了一块可编程FPGA、存储器控制器和外设。配合Xilinx的开发软件,ZYNQ FPGA提供了一个方便、便捷的So C开发平台,使用者可以快速的建立一个初始的So C系统,并在此基础上进一步扩张相应的功能。这为高校So C实验课程提供了很好的平台。本文将基于Zedboard开发板,以培养学生对基本So C的组成结构、设计流程、设计方法的深入理解为目标,探索一种内容合适,易于理解的So C设计实验教学方法。

基于Zynq-7000的嵌入式Linux移植

针对Zynq-7000平台在无操作系统情况下,开发应用程序需对处理器硬件结构有一定的了解,存在开发难度大的问题。从全可编程器件的角度提出了一种Vivado+SDK+Linux的嵌入式系统移植方法。构建了基于Zynq-7000的Linux系统移植环境,生成Linux镜像并进行系统启动。结果表明,该方法提升了系统灵活性,降低了应用开发难度。

基于SoC的小型集成化视频采集处理系统研究

由于传统视频采集和处理系统很难解决小体积、低功耗与高数据带宽和处理速度之间的矛盾,同时针对智能武器装备、工业自动化生产等领域对视频采集与处理系统小型化、集成化发展需求,基于Xilinx公司高性能Zynq-7000系列SoC芯片,搭建了一种小型化、集成化、通用化视频采集处理平台系统;通过充分发挥SoC芯片集成ARM处理器软件可编程和FPGA硬件可编程优势,提出了利用HLS工具将图像预处理算法快速打包生成IP核,在FPGA中实现图像算法硬件加速的设计方法,不仅保证了视频采集和处理的实时性,而且实现了视频处理设备小型化、集成化、低功耗设计;对系统软硬件设计和各组成部分原理进行了介绍,并以Sobel边缘检测算子为实例,对系统功能和性能与传统处理方法进行了对比测试,验证了系统的有效性。

Zynq-7000最小系统设计及无DDR3固化运行方法

笔者首先介绍了Xilinx公司的Zynq-7000系列全可编程片上系统,了解其微处理器加可编程逻辑的结构特征,并根据控制应用需求,进行了以Zynq-7000为核心的最小系统设计工作,分析了Zynq SOC启动加载流程。该设计解决了在未使用DDR3外设情况下,通过更改ARM初始化文件,利用FPGA内部的OCM实现Zynq-7000应用系统固化、加载引导及运行。通过测试运行,结果表明该最小系统达到了预期的设计目标。

基于SoC的多轴驱控一体化平台设计

随着FPGA技术和电力电机技术的发展,FPGA+ARM的集成方式已经成为FPGA的发展方向。针对一体化多轴运动控制与驱动的特点,选用了集成双核ARMCPU与FPGA结合的XilinxZynq-7020全可编程System-on-chip(SoC)作为硬件平台,一个ARMCPU完成多轴的位置环、速度环和电流环的算法以及多轴轨迹生成,能同时完成伺服高级算法如谐振等,另一个ARMCPU完成交互功能,发挥FPGA高速运算的功能,完成6轴电流环流水线控制以及双采样双更新电流环算法。提高了系统整体带宽,实现多轴ns级同步精度以实现更精确的位置轨迹,驱控一体内部数据通过共享内存以及高速内部总线的方式进行交换,其传输速度更快、传输信息更加丰富。

基于Zynq-7000的工业网关通用平台设计

工业网关作为跨系统互联的关键设备,功能多样化,性能要求较高。传统的MCU解决方案难以很好应对工业网关的各种需求。提出了一种基于Zynq-7000 SoC平台的工业网关通用平台设计方案,可扩展用于各类工业网关设计,对Zynq-7000 SoC平台在工业控制领域的应用具有很好的借鉴意义。

正交混频式UHF局放在zynq7处理器上的实现

UHF(ulatr-high-frequency)局放传感设备中,混频在保留信号相位和幅度细节以及抗干扰方面比包络检波更有优势,但下变频后实信号直接混频必然引入3dB镜像频谱干扰。为了解决干扰问题,采用Xilinx公司主流的zynq7系列作为局放处理器,设计了一套正交混频型局放设备软硬件,提出了一种新型数字正交混频干扰消除方法。与传统哈特利(Hartley)镜像频谱抑制算法在模拟域I、Q路合并方法相比,在zynq处理器内实现了一种通用型的数字移相器,将相位超前的Q路信号数字移相90°后,再与缓存的I路信号进行合并,可完全消除镜像频率干扰,与现有的实数直接相乘混频的局放接收机相比,整体上有3dB灵敏度增益,还降低了硬件成本和冷门电桥芯片采购难题。

基于Zynq-7000平台的宽带卫星终端设计

介绍基于XILINX Zynq-7000平台的高速卫星终端的硬件设计方案,并根据终端的设计指标要求,结合Zynq-7000平台SoC的特性,设计终端整体软件架构。高速宽带卫星终端的低功耗及小型化设计需求,对硬件平台的选型及设计提出更高的要求。合理的软件架构设计为实现宽带卫星终端的功能及性能指标,向客户提供使用方便、稳定可靠的高性能终端至关重要。该技术方案已应用到某卫星终端研制,满足终端的低功耗及小型化设计需求,实际测试能够实现组网高速通信,对同类型的卫星终端设计具有借鉴意义。

基于FPGA开发平台的H.264视频编码系统设计

针对传统基于嵌入式平台或DSP构建的H.264编码系统编码性能差,可扩展性低的缺点,提出基于FPGA开发平台设计的H.264视频编码SoC系统。本文主要介绍了其中最重要的熵编码模块。实验结果表明,与传统的基于嵌入式处理器的编码系统相比,基于FPGA开发平台的编码系统可以实现视频采集、实时编码和存储,编码后视频播放流畅,无数据丢失或数据出错等情况,系统各项功能运行良好,并且系统具有很好的可移植性与可配置性,占用资源少、速度快、具有广泛的应用前景。

一种无人机飞控计算机硬件平台的设计实现

在对无人机飞控计算机技术发展应用叙述的基础上,设计了一款基于Zynq平台的应用于小型无人机的飞控计算机硬件平台。该硬件平台采用SOC处理架构,通过在单芯片上集成的双ARM硬核与外围FPGA实现了硬件外设的硬实时处理,极大地减轻了软件负担。对硬件平台的电源设计,气压高度、空速设计,接口设计等硬件单元进行了详细的描述。各项试验结果表明,此种架构的无人机飞控硬件平台集成度更高,尺寸更小,拓展能力极强,各设计单元均能实现预期目标且适用于恶劣的工作环境,对固定翼飞机具有很好的通用性。