基于FPGA与Qsys的宽带高精度频率计的设计与实现

频率是电子信息领域中重要的物理量之一,为了实现对信号频率的宽频带、高精度测量,采用"三计数器同步并行计数法"设计了一种基于FPGA与Qsys的测量系统.首先通过信号调理电路对输入的信号进行整形处理,然后输入至FPGA进行脉冲计数,最后使用Qsys在FPGA上构建Nios II处理器对信号进行处理与运算,并在液晶屏上显示测量结果,实现了频率的宽频带、高精度测量,并增加了周期测量、正占空比测量和时间间隔测量等测量功能.经测试,系统可实现1Hz～300MHz正弦信号的频率测量,测量误差不大于0.002%.结果表明,与传统的频率测量方法相比,数据处理部分采用一片FPGA即可实现,系统测量精度高、测量迅速、稳定性高,可以应用在仪器仪表中.

采用Qsys实现的时间管理系统

设计在Qsys系统上搭建硬件的最小系统,依据功能按模块进行设计与实现,并通过加入液晶IP核和外围电路实现用户交互。设置锁相环控制SDRAM芯片,实现系统内容的存取,最终将各个模块整合,再在软核内进行数据处理和逻辑运算,实现时间管理的功能。设计给出整体的软硬件设计方案,以及FPGA芯片与外围电路的详细接口示意图,有效利用了Qsys强大的设计能力和直观易用的接口,充分发挥FPGA片上资源丰富、处理速度快且可移植性好的优点,在教学和日常生活中均有实际应用价值。

FPGA片上系统Qsys中的数据采集系统的设计

在Qsys系统环境下搭建了一套包含NIOSII软核处理器、片上RAM及ADC控制器在内的系统,这套系统能够达到数据采集系统的小型化、便携化及快速可重构的诸多特性和目的。

基于Qsys的HPS与FPGA数据通信接口IP核的实现

为了解决基于SoC技术的卫星导航接收机系统中HPS与FPGA内部其他基带处理单元数据通信问题,利用Qsys的组件定制工具,依据自定义的接口通信时序和Avalon总线规范,设计特定需求的通信接口组件,定制了HPS到FPGA数据通信传输接口组件,实现了HPS与FPGA内卫星导航基带信号处理单元的快速通信。测试结果表明,该组件能降低接口间通信的复杂度,同时保证了通信的高效。

一种基于Qsys的双IP核无人机飞行控制系统设计与实现

该文分析研究了当前国内外较先进无人机飞行控制系统各模块的原理和关键技术,采用Verilog HDL语言设计完成了传感器驱动模块、导航控制模块、飞行控制模块和Avalon总线控制等模块,并用Altera公司最先进的SOPC集成开发工具Qsys构建了导航控制IP核和飞行控制IP核,最终设计实现了一个以导航和控制双IP核为核心的无人机飞行控制系统。基于Qsys工具开发的双IP核无人机飞行控制系统不仅指令处理速度快、占用硬件资源少,且具有系统集成度高、成本低、鲁棒性好、重构性强等优点,其性能优于传统微控制器和普通DSP芯片构建的无人机飞行控制系统,具有一定的应用价值和实际意义。

Qsys平台的SoC图像传输控制器设计

介绍了用Altera公司的CylconeV系列SoC芯片来实现图像传输控制的方法。512×640像素点的图像数据存储于该芯片PL侧的ROM中,通过FIFO缓存和AXI总线实现PL部分和PS部分的图像数据的交互。整个SoC系统的搭建基于Qsys平台,HPS侧在Linux嵌入式系统基础上开发应用程序,以读取文件数据的形式将像素点的数据通过以太网发送给上位机。上位机通过Matlab软件实现原始图像的恢复。

基于Qsys的高速信号误码测试系统设计

随着高速数据传输广泛应用,在设计相关产品时需要测试其误码率。本文以FPGA平台,Qsys片上系统为手段,设计了一款以光纤为接口的高速信号误码测试系统。能实现4通道,速率为5Gbps的伪随机码误码测试。

一种基于Qsys系统雷达信号源设计

为了实现对雷达显示系统后端雷达信号处理板进行板级的检测、验证和调试,设计了一种基于Qsys系统的雷达信号源。采用Qsys系统软硬件协调设计方法,通过对基于Avalon总线PCI从设备IP核以及基于Avalon总线雷达信号源进行设计,与Nios Ⅱ软核处理器形成片上系统,并通过上位机软件对雷达信号源各种参数进行控制,实现一种灵活高效、可扩展、可移植的雷达信号源。该设计既满足了雷达信号处理板的测试需求,又因其软件可更改的特点,可以适应各种雷达信号应用需求。

硬件友好型合成指纹鉴别算法的研究

合成指纹是一种新出现的伪造指纹,对自动指纹识别系统(AFIS)的安全性造成巨大威胁。针对合成指纹提出了一种硬件友好型的鉴别算法。通过对真实和合成指纹图像的灰度均值、方差因子以及Harris角点数目因子的提取构建特征向量,得到基于多项式核函数支持向量机的智能计算模型,成功鉴别出合成指纹。以硬件友好的思路进行算法构架,充分发挥电路执行速度快的优势。经Qsys平台上的验证,可在18 ms内完成对一幅指纹图像的鉴别,相比传统软件方式极大地缩短了时间,鉴别准确率可达97%以上。

基于Nios Ⅱ双核处理器的数字水印系统设计

为了提高数字水印系统的处理速度,引入多核处理技术非常必要。提出一种基于NiosⅡ双核处理器的数字水印系统的设计方案。系统采用主从处理器架构,处理器之间通过Mutex互斥硬核和共享存储进行通信。利用栅障同步机制和有限状态机思想进行相关硬件系统搭建和软件程序设计。系统采用一种基于DCT变换和Arnold置乱的新型彩色图像水印算法。实验证明,与基于单个NiosⅡ处理器、ARM或者DSP实现的数字水印嵌入式系统相比,双核系统在没有增加过多硬件资源占用的基础上,有效提高了数字水印处理的执行效率,同时兼顾了很好的便携性。

基于SOPC平台远程机器人控制系统的设计

本设计基于SOPC嵌入式平台,提出了机器人远程控制系统的初级方案。该系统的硬件由DE1-SoC控制板、WiFi无线节点模块和履带机器人驱动电路等组成。软件基于Altera公司的Qsys平台,根据需要搭建控制器和外设框架,利用C语言采取模块化编程,驱动外围硬件电路,实现了机器人的运动控制。

基于SoC FPGA的CNC齿轮测量中心控制器设计

设计了一种基于Altera SoC的CNC齿轮测量中心控制器。该控制器通过以太网与计算机通信,内部的HPS与FPGA通过AXI总线通信。利用Qsys工具设计HPS与FPGA通信的命令解析组件,实现HPS与A/D控制模块、光栅计数模块、电机驱动模块通讯。设计HPS测试程序并进行测试,结果表明:基于SoC的控制器采样速度约为CAMAC控制器的10倍。

基于FPGA的PXI Express接口设计

PXI Express是一种高数据带宽的总线,并拥有多种高速差分时钟和触发信号;为了设计具有广泛适用性和易用性特点的PXIExpress接口,采用了高集成度、高性能的内嵌PCI Express IP硬核的FPGA作为本方案的核心控制芯片;PXI Express接口的逻辑部分采用了Qsys设计流程完成了针对各种不同应用情况,并具有不同功能和性能特点的接口逻辑子系统,以及相关IP核的设计;最后组建测试平台进行了测试,测试结果表明设计的PXI Express接口能正常工作。

电路特性测试系统的设计与实现

随着智能测量仪器的迅速发展,对处理信号的速度和精度也提出了更高要求。本文针对电路特性测量的准确性、实时性的特点,设计了一种基于FPGA的电路测试系统,在Qsys系统中构建Nios II软核处理器。实验证明,本电路测试系统具有较高准确性,能够实时采集电路数据。

Intel SoC处理器的I^2C总线IP核设计与应用

Intel SoC处理器E6x5C系列产品,作为多芯片的封装芯片,具有出色的灵活性。本文基于该处理器,利用Altera新一代集成开发工具Qsys,描述了I2 C总线IP核的设计过程,给出了IP核的系统接口和各个子模块的设计方法,并进行仿真和验证,最后将该IP核应用于模拟视频解码芯片SAA7113的配置及初始化。

利用EP3C16E144C7实现火灾探测机器人硬件电路的设计

介绍了以quartusl3．0为设计平台、以Qsys集成开发工具设计软核处理器、以EP3C16E144C7为核心控制器，详细论述了火灾探测机器人的硬件电路设计；结合所采用元器件的技术指标和应用特性、EP3C16E144C7的技术特性，以altiumdesigner为于台实现火灾探测及咎芦电路等外围硬件电路的设计，可实现一定范围内的小型火灾探测、火灾报警及火灾快速处理。该设计对于FPGA嵌入式处理器其他模块的开发具有借鉴意义。

利用EP4CE22F17C8实现无线输液监控系统硬件设计

Cyclone Ⅳ系列的FPGAS以其低成本、低功耗、高宽带在无线、工业、通信领域得到了广泛应用。本文以EP4CE22F17C8为核心处理器设计无线输液自动监测及报警系统硬件电路,以实现液位低某个位置时自控监测并以编码的方式通过无线射频电路传输液位信号至护士站,完成液位自动监测与报警。该硬件电路的设计极大地保护了临床输液病人安全,降低了值班护士的工作量,具有较强的使用价值。同时,无线输液自动监测及报警系统的设计,对于CycloneⅣ系列的FPGAS嵌入式处理器的设计与应用具有重要的借鉴价值。

一种基于SOPC技术的微电网谐波检测系统

针对目前实现谐波检测的系统集成度不高的缺陷,本文研究基于SOPC技术的微电网谐波检测系统。系统硬件的设计包括信号调理电路与Qsys系统硬件模块的设计。信号调理电路由电压互感器、放大输出路、滤波电路、抗干扰电路组成。通过在Qsys嵌入式开发平台上编写Verilog HDL代码文件进行ADC模块、显示模块与相关辅助模块等Qsys系统硬件模块设计。系统的软件设计在集成开发环境中进行,采用C语言编程实现数据处理、数据结果显示的功能,再通过FFT算法完成对谐波信号的数据分析。最后利用所设计的谐波检测系统对微电网信号进行检测,实验结果表明,本文所设计系统实现了对各次谐波含量的检测,具有的极强灵活性与可拓展性,可随时进行参数和结构修改,本文设计的系统具有强大的应用价值。

利用EP2C15AF256C6实现智能家居系统的设计

Cyclone Ⅱ系列的FPGA以高性能和低功耗在自动化、通信等方面得到了广泛的应用。本文以EP2C15AF256C6为核心处理器设计智能家居防盗报警系统,详细分析了处理器及外围硬件电路的设计原理,以实现家居全方位防盗报警系统的构建。该设计对于Cyclone Ⅱ系列的FPGA嵌入式处理器的开发与设计具有借鉴意义。

利用EP3C16E144C7实现火灾探测机器人硬件电路的设计

CycloneⅢ系列的FPGA嵌入式处理器以其设计的灵便性在自动控制领域中得到广泛应用。本文以quartus13．0为设计平台、以Qsys集成开发工具设计软核处理器、以EP3C16E144C7为核心控制器详细论述了火灾探测机器人的硬件电路设计；结合所采用元器件的技术指标和应用特性、EP3C16E144C7的技术特性，以altimn designer为平台实现火灾探测及处理电路等外围硬件电路的设计，可实现一定范围内的小型火灾探测、火灾报警及火灾快速处理。该设计对于FPGA嵌入式处理器其他模块的开发具有借鉴意义．