极紫外相机电控单元检测系统的设计与实现

为了实现对月基极紫外相机电控单元功能和性能的检测,设计并实现了一种基于FPGA的检测系统。该检测系统以FPGA为核心单元,经过USB接口与上位机进行通讯,通过模拟电控单元各外部接口并对其采集后的遥测数据和图像数据进行分析,以此实现对电控单元各项功能和性能的检测。通过月基极紫外相机电控单元和检测系统的验证实验表明,检测系统的检测方法准确,测试结果正确有效。该检测系统具有实用、有效、便携的特点,在极紫外相机的研制过程中已经得到了充分的使用,对工程研制的顺利进行起到了重要的作用。     

基于FPGA的低成本虚拟测试系统实现

设计了一种基于FPGA的单板单片主控器件的低成本即插即用虚拟测试系统。系统包括两路分立信号源、一路虚拟存储示波器和16路高速虚拟逻辑分析仪,结合FPGA、高速DAC/ADC设计特点,采用降速缓存等技术实现了各功能单元。并实现USB2.0接口与上位机的通讯,通过上位机应用软件及驱动程序实现板卡和PC即时通讯、实时控制。根据测量场合不同。各功能单元可独立工作或协调工作。在设计中提出一种基于FPGA结构的改进型低资源消耗率DDS实现方法。     

月基极紫外相机软件系统的设计与实现

为了保证月基极紫外相机圆满完成工程任务,实现对地球周围等离子体层的观测研究,设计并实现了极紫外相机软件系统。首先,介绍了软件系统的构成及工作原理;其次,对软件系统的关键模块及工作模式进行详细设计;最后,对极紫外相机在月球表面长期探测的结果进行详细分析。探测结果表明:软件系统实现了精准的对地跟踪,误差≤0.1°,高压控制到2 850V时获得了高质量的图像数据,各功能及工作模式执行正确,各项性能测试结果满足极紫外相机技术指标要求,为极紫外相机在月球取得圆满成功的结果起到了重要作用。     

基于FPGA的固态硬盘高速桥接算法及实现

为实现CCD相机高清图像数据的处理,设计了一种基于FPGA的高速桥接平台,提出硬件模块的实现方案.在FPGA内部,使用Verilog HDL对底层电路进行描述;详细阐述了基于FPGA的SATAⅡ接口管理实现方案,给出主机端上电初始化模块和设备端上电初始化模块的状态机设计;说明利用DRP (Dynamic Reconfiguration Port)使SATAⅡ接口向下兼容SATA工接口的实现方法,设计了速度协商状态机.最后在实验平台上通过板级调试,固态硬盘和主机成功通讯,满足SATAⅡ接口的速度要求,可以用作高清图像处理算法的移植平台.     

极紫外光子计数成像仪图像快显系统设计与实现

为实现极紫外光子计数成像仪数字图像的实时获取,设计图像快显系统,完成数据的实时传输和图像的快速显示。设计了基于USB2.0的数据传输单元完成成像仪与PC工作机之间的数据交互,介绍了数据传输单元的工作原理与组成,采用FPGA+USB控制芯片的结构实现安全、高效的数据传输。对极紫外光子计数成像仪成像原理进行分析,在PC机中进行数据处理,完成图像的快速显示,实现极紫外光子计数成像仪的实时图像测试。经实验验证,本系统可以完成科学数据的实时接收与图像的快速显示功能,满足设备的调试与测试需求。     

MLS基带信号激励源的硬件设计

本文论述了MLS基带信号激励源的硬件设计,阐述了基于FPGA硬件架构的实现方法和基于PC104总线接口的通讯方式以及各单元电路的设计方案,实验结果满足设计要求,功能完整。     

一种基于DSP的远程接口单元设计

远程接口单元是飞机机电系统的重要组成部分,在新型飞机设计中,远程接口单元的应用越来越广泛。本文基于DSP,设计了一种远程接口单元。该远程接口单元,选择DSP作为处理器,FPGA作为IO管理单元,实现了模拟量采集、离散量采集、离散量输出、HB6096总线通讯和GJB289A总线通讯。经系统联试试验证明,远程接口单元工作稳定可靠,具备一定的工程实用价值。     

基于FPGA的HDLC协议实现

为了实现高速串行通讯,设计了基于FPGA的RS485总线的通讯接口,FPGA与DSP之间采用双FIFO进行数据缓存,并且通过DSP总线与DSP进行数据交换;开发了以FPGA和DSP为核心的原理图与印制电路板,使用VHDL语言开发了HDLC通讯协议的控制时序.实验结果表明:系统的持续存储速度可以达到1 Mbit/s,工作稳定可靠,没有丢帧、串帧等丢失数据现象.     

电能表中通讯接口电路的设计及实现

通过对电能表标准通讯接口电路的分析与设计,在FPGA上实现了通讯接口SPI电路,并通过对整个电能表的实验验证证明了该设计的正确性.     

CAN总线在测绘相机控制器中的应用设计

为了实现测绘相机控制器与星务计算机之间的可靠数据通讯,对CAN总线在测绘相机控制器中的应用方法进行研究。首先,根据CAN总线工作原理对硬件电路进行设计,然后在对CAN总线控制器和TSC695的接口逻辑进行分析比较的基础上,采用状态机设计法解决接口时序的不匹配性问题,并利用Modelsim软件对状态机进行时序仿真与验证。最后介绍了CAN总线控制器初始化配置流程和定时状态设计方法。实验结果表明:相机控制器通过CAN总线以307.2 kb/s波特率通讯时无错误,CAN总线接口状态机的时序余量能够达到20%,满足测绘相机控制器CAN总线通讯的可靠性要求。     

图像验证系统设计及FPGA实现

用于JPEG2000静止图像压缩编码FPGA实现的图像验证系统。整个系统平台是由一个并VICMOS电脑眼、两个FPGA芯片、UART接口以及外部缓存组成。为了对搭建的平台进行验证,将并口电脑眼采集的图像数据存储在外部SRAM中,然后通过UART接口传送到PC机中,并通过PC机端的串口接收程序把采集的图像显示出来。完成了图像采集模块和UART接口模块的verilog HDL模型描述,通过了仿真和逻辑综合,并下载到FPGA芯片中,编写了串口接收程序,成功地实现了系统的联机调试。     

高密度模块化TDI CCD成像系统设计

为提升遥感相机的高密度组装技术,采用厚膜集成电路技术设计了高集成度的TDI CCD成像系统,并对该成像系统中的具体设计做了详述。首先TDI CCD焦平面通过机械拼接方式拼凑成可复制的单元。然后,通过三极管射极跟随器增强CCD输出图像信号强度传送给模拟前端芯片LM98640中转换成14 bit的数字信号,再传给现场可编程门阵列芯片XC5VLX50T-1FFG1136C缓存和整合处理。最终,通过TLK2711高速LVDS输出芯片传输给数据采集卡并在计算机上成像。该成像系统中所有的驱动信号和处理时序都是通过现场可编程门阵列产生的,计算机可以通过RS422通信总线对成像系统进行控制和部分参数修改。该系统中的驱动电路和CCD二次电源电路采用厚膜集成电路技术设计,提高了系统的集成度。实验结果表明:整个系统基于厚膜技术,驱动电路PCB电路板减少了2/3的面积,同时采用了机电热一体化的设计,实现了相机的高密度组装。该系统总数据输出速度达到3.6 Gbps,饱和输出图像信噪比52.6 dB。     

基于Camera Link接口的图像跟踪系统的设计与实现

为了提高图像跟踪对小目标的跟踪精度,采用高帧频和高分辨率的数字相机作为输入。系统采用以DSP和FPGA以及大容量缓存的硬件架构,通过FPGA的逻辑编程灵活调配系统的资源,将图像采集、图像预处理、图像跟踪、图像显示等功能合理分配至各个硬件单元。经实验验证,各个功能单元达到预期效果。这里介绍的基于Carema Link接口的图像跟踪系统,其显著特点在于图像处理能力强,跟踪精度高。     

空间相机图像压缩模拟源的设计与实现

为了解决在CCD与地面实时压缩系统对接时造成的时间和物力的浪费,提高地面实时压缩系统测试效率,文章设计了一种图像压缩模拟源系统,可以模拟CCD相机输出,来代替CCD相机与地面实时压缩系统进行对接。该系统采用FPGA实现模拟源的时序与逻辑控制,利用内部逻辑生成自校图像,或通过USB2.0总线接口与PC机进行数据通信,将模拟源图像通过缓存SDRAM下载到FLASH中。采用同步串行LVDS接口,高速Gbps接口和Camera Link接口,实现数据与压缩存储单元的高速传输。实验表明,该图像压缩模拟源从USB接口下载速度达40Mbyte/s,在与以上3种接口传输数据时,无误码和数据丢失,该系统稳定可靠。     

基于FPGA的视频采集显示系统

设计实现一种基于FPGA的视频采集显示系统,包括视频图像的采集、处理与显示3个部分。视频图像部分采用CCD摄像头OV7670作为视频数据的采集,利用在FPGA中构建FIFO并配合SDRAM高速读写实现视频图像数据的高速缓存处理,使用FPGA中构建的Nios II嵌入式内核,实现对SDRAM的控制以及视频数据的TFT液晶实时显示。整个系统获得了较好图像采集、显示效果。     

高速弹丸位置坐标自动测量系统设计

为了精确测量高速弹丸穿越光幕靶瞬间的位置坐标,设计一种基于FPGA加DSP的实时图像处理板卡,采用处理板卡与嵌入式软件算法相结合的方式组成高速弹丸位置坐标自动测量系统。该系统可以设置相机面阵和线阵工作,使测量前端自动互瞄、自动组成光幕靶,提高系统自动化程度。设计基于FPGA的SATA硬盘阵列控制方法,保证高速图像的实时记录和回放。利用FPGA实现的PCIe接口保证上位机与板卡数据交换和通信的实时性。实验结果表明,本系统能够自动完成测量前的准备工作,高速弹丸的捕获概率超过99%,以中心点为原点的200mm直径范围内的测量精度优于1mm。本系统能够满足高速弹丸位置坐标的测量需求,具有捕获率高、精度高、实时性好等特点,有很高的实用价值。     

月基极紫外相机指向机构控制系统

为了保证月基极紫外相机能够准确地对地指向，实现对地球周围等离子体层产生的30.4 nm辐射进行全方位、长期的观测研究，设计并研制了指向机构控制系统。首先介绍了指向机构控制系统的构成及工作原理；其次对系统的关键模块进行详细设计；然后提出了一种基于霍尔传感器定位的控制算法；最后对系统的误差源进行详细分析。误差计算和月球表面工作的结果表明:基于霍尔传感器定位的控制算法正确、有效，指向机构控制系统对地指向的控制误差 0.1，满足极紫外相机技术指标要求。     

基于FPGA的GPS模块和电子罗盘模块驱动设计

GPS和电子罗盘是定位系统的重要组成部分。在实际应用中通常采用定制的GPS模块和电子罗盘模块,以简化产品设计和缩短设计周期。但是采用DSP直接控制它们效率较低且费时,必将拖累系统性能。本文提出了一种采用FPGA驱动GPS模块和电子罗盘模块的解决方法。该方法通过FPGA控制GPS模块和电子罗盘模块,采用一个高速的SPI接口与DSP进行通信.该方法已成功在硬件平台上实现,并使DSP的软件控制更简单,效率更高。     

百皮秒级三维选通成像时序控制系统

为克服传统选通成像控制系统功能简单、结构单一、时序控制精度不高的不足,提出了一种基于FPGA和延时线应用技术的百ps级三维选通成像控制系统,其中,FPGA控制精度为10 ns,延时线精度高达150 ps。为提高系统的可操作性,设计了上位机界面程序,可灵活改变系统各控制参数。通过微控制器的程序设计,完成USB上下位机的通信和系统各部件的控制,通过FPGA硬件语言描述产生ns级时序粗调信号,延时线产生百ps级精调信号。另外增加了像增强器MCP增益控制和脉冲激光器功率控制,并对控制信息进行实时显示。实验室测试和整机实验均表明系统设计正确,USB传输稳定,可有效产生时序触发信号,并完成MCP增益、激光器功率控制,可稳定工作于三维选通成像等技术领域。