FPGA在数字化稳控测试仪中的应用

正针对数字化稳控设备的测试需求,设计了基于ARM+FPGA架构的数字化测试仪。在测试仪中,使用FPGA完成报文编码、光以太网应用、SFP模块驱动等功能。在计算SMV报文的一次码值时,根据FPGA的特点使用了适合硬件计算的Cordic算法,很好地完成了多路SMV报文输出的功能。测试仪在工程中稳定应用,满足了数字化稳控设备的测试需求。     

像增强技术在水下微光环境中的应用

水下光电成像设备用于水下目标运动分析及实况监测.在深度较大的水下环境中,成像条件很差,因此需要采用像增强技术,提高系统的灵敏度,以得到水下微光环境中的实况图像.本文介绍了像增强器的工作原理和特性,以及像增强器与CCD的耦合技术,计算了在实际应用环境中光纤面板的耦合效率,最后针对需求,选择了应用于水下微光高速成像系统的像增强器.     

基于DSP与FPGA的变流器通用控制平台研究

提出一种基于DSP和现场可编程门阵列(FPGA)双CPU结构的新型变流器控制系统方案,其中DSP完成变流器控制策略的实现,主要包括:最大功率点跟踪、电压电流双闭环控制、低电压穿越控制、通信功能;FPGA完成三相锁相环控制、AD芯片采样控制、SVPWM波形控制、逻辑输出控制以及各类故障信号检测与停机保护功能,并采用了基于WIFI模块的风电故障信息传输系统。以双馈风电变流器为模型,设计了双馈风力发电变流器系统,完成了两电平与三电平SVPWM控制算法的FPGA实现。最后在自主研发的1.5 MW,2 MW双馈式变流器样机与光伏逆变器样机上进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了控制系统平台的可行性与实用性。     

用于像增强器的压控PWM发生器

压控PWM发生器来自于对改进第二代像增强器的电源系统,主要用于控制像增强器的工作模式,使像增强器在微光和强光的环境下均能良好的成像。本文着重介绍压控PWM发生器的原理和电路设计。该电路主要实现的功能是根据外部电压可以进行占空比调节,它是电源系统的重要组成部分。经使用结果表明该发生器不仅很好的控制了像增强器的工作模式,而且使夜视系统的各项指标都提高了。     

基于FPGA的多视频接口的紫外成像系统设计

设计的多视频接口紫外成像系统,支持通过USB3.0接口输出图像数据至PC上进行显示,并且创造性地提出通过MIPI CSI-2接口将图像数据输出至Hi3519处理器进行显示,同时提出了两种类型的接口转换方法。设计了成像系统的图像采集模块、通过现场可编程门阵列(FPGA)以硬件描述语言(Verilog)构建的图像处理模块、I2C通信模块以及接口桥接转换模块等,其中图像处理模块作为系统的主控核心模块,分别控制图像采集模块完成了图像信息的采集、控制I2C通信模块和接口桥接模块完成开发平台的实时显示,另外该系统针对平滑噪声的处理集成了双边滤波算法、并且设计了图像模式切换、HDR模式切换、图像缩放和图像翻转等多种功能。通过对系统进行测试和验证,结果系统能够稳定提供分辨率为2 048×2 040@44 fps的视频流,结果表明该系统且具备低功耗的优势,最终完成了紫外成像系统和专业领域应用的精准匹配。     

基于USB的数字电位器的控制

介绍了USB协议芯片FF245BM的工作原理以及它在数字电位器控制系统中的应用.该系统采用Altera公司的现场可编程门阵列(FPGA),运用VHDL语言自上而下进行FPGA设计以及实现硬件控制功能.以USB为接口实现FPGA与PC机之间的高速数据传输,从而实现了用PC机控制数字电位器的功能.文中对系统的各个模块进行了分析,详细介绍了PC端和FPGA的软件设计、各个模块的硬件搭建以及需要注意的问题.     

基于FPGA的UART电路的设计

本文分析了通用异步收发器(UART)的功能特点。利用FPGA设计实现了UART的核心功能,包括波特率发生模块、发送模块和接收模块,并给出了仿真结果。程序下载到FPGA芯片中,通信数据完全正确。该设计不仅实现了异步通讯的主要功能,而且电路简单,工作稳定、可靠,可以将其灵活地嵌入到各个通信系统中。     

基于FPGA的直流电机PWM控制器设计

利用FPGA可编程芯片及Verilog HDL[1]语言实现了对直流电机PWM控制器的设计,对直流电机速度进行控制.介绍了用Verilog HDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM产生模块、串口通信模块、转向调节模块等功能,该系统无须外接D/A转换器及模拟比较器,结构简单,控制精度高,有广泛的应用前景.同时,控制系统中引入上位机控制功能,可方便对电机进行远程控制.     

基于AVR单片机实现光纤连接测试

针对传统光纤测试设备体积较大、价格昂贵等问题，设计了以AVR单片机为核心的主、从通信终端，利用光电转换模块进行光纤与网线的连接转换，通过判断通信终端能否正确数据传输实现光纤连接测试仪功能。该测试仪具有电路结构简单、工作稳定可靠、性价比高、实时性强等优点。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十六）第7章基于FPGA架构交流电机数字控制系统集成设计

介绍了一种基于FPGA的全数字单芯片交流伺服驱动系统。采用现代EDA设计方法,使用VerilogHDL硬件描述语言完成了永磁同步电动机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）、电流环、速度环以及串行通讯等电机控制模块的编程,在Xilinx3S400FPGA芯片中实现了永磁同步电动机转子磁场定向控制。     

基于FPGA的高速线阵CCD图像采集系统

针对传统采集方式不灵活的特点设计了一种以FPGA为控制核心的高速图像采集系统.该系统选用线阵CCD作为图像信号采集芯片,采用FPGA产生与控制整个系统的时序,通过A/D对采集到的信号进行处理,最后通过以太网将信号传至上位机.此系统在图像数据的高速实时采集和处理上具有很大优势,且整体电路设计简单、直观、稳定、易修改,还具有设计灵活,传输速度快等特点.实验表明该系统可以有效地完成图像信号的采集,并且具备良好的稳定性与抗噪性.     

十二路脉冲信号源设计与实现

针对某型导弹测试设备电路板检测仪模拟惯性组合十二路脉冲信号源的设计,提出了基于“USB20C+FPGA”的设计方案,完成了该信号源在FPGA内部的逻辑设计,并通过USB20C接口模块,实现了主机和FPGA之间的通信.采用VC++6.0完成上位机通信应用软件的开发,并对该信号源进行了硬件验证.实验结果证明,采用该方案设计...     

基于FPGA的X射线脉冲信号数据采集系统设计

为研究脉冲星X射线辐射脉冲信号的特点,需要记录X射线脉冲信号的上升沿时刻与脉冲信号峰值.设计了基于FPGA的X射线脉冲信号数据采集系统.重点介绍了数据采集系统的组成、功能及硬件设计.其中,系统采用11片多通道高速串行ADC用于X射线脉冲信号的采集,利用数字电位计及高压电源模块实现探测器偏置电压的精细调节,利用数据存储校正电路等完成采集数据的校正处理,并可通过图像传输电路完成图像数据的传输与显示以及系统功能的调试.与上位机通信,完成指令的收发控制,调整采集系统的工作状态.     

术中神经监测系统设计与实现

在传统甲状腺手术中,临床医生凭借肉眼识别,很难有效判定喉返神经位置,容易导致喉返神经损伤,而喉返神经损伤会导致患者无法正常说话甚至危及生命。使用术中神经监测技术,有效识别神经信号,避免术中损伤神经,本文详细介绍术中神经监测系统的设计与实现方法。该系统主要由主控模块、电流刺激模块以及神经信号采集模块组成,主控模块采用了ARM+FPGA双核架构,实现了电流刺激模块输出脉冲电流以及信号采集模块中的A/D转化功能,同时对采集模块采集的数据进行处理;电流刺激模块以高精度D/A转化芯片为核心设计电流源电路,用来调控电流脉冲的强度和脉宽;采集模块以高精度A/D模数转化芯片为核心适配低噪放大电路,实现神经信号的采集功能。使用本系统进行小猪喉返神经模拟临床人体监测实验以及在医院进行临床实验验证,证明本系统能够有效激发喉返神经信号并识别到神经信号,满足临床医生需求。     

智能测控标准信号输入模板的设计

本文在基于现场总线和工业以太网技术的新型集散控制系统中,对智能测控标准信号输入模板进行了设计与研究。先叙述了标准信号输入模板的硬件设计,包括模板总体设计、信号采集电路设计和CAN总线通信接口设计等,然后介绍了该模板的软件设计流程。     

纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统

为了实现对磁流体的运动形态及磁微粒聚集离散位移量的测量,设计了一种纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统。采用激光器、CCD器件、差分放大器、高速A/D转换器及FPGA芯片等器件,完成了散斑信号高速采集系统,单通道信号采集速度达到3 Msps,8通道并行处理,实现了毫秒级图像采集要求;实现了USB2.0高速通信接口,使数据传输速率达到30 MB/s,完成了激光散斑信号的高速实时数据传输;设计了本系统硬件设备的驱动程序以及数据实时处理的Win32应用程序,完成了散斑信号的数据处理,测量分辨力达到纳米尺度。所实现的纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统达到了纳米磁流体表征检测对分辨力和系统响应时间的要求。     

多路高速同步数据采集系统的信号完整性仿真与优化设计

多路高速同步数据采集是实现阵列式传感测量系统的关键。文中针对大规模传感器阵列的测量需求,设计了一种具有数据缓存功能的多路高速同步数据采集系统。该采集系统基于菊花链结构,通过FPGA和背板网络协议,实现了信号流和数据流的双向通信。通过信号完整性仿真分析,对系统结构、网络布局、硬件设计进行优化。设计了相应的控制逻辑和通信协议,实现了384通道、50KSPS的高速同步数据采集。实验结果表明,所设计的数据采集系统能够实现多路同步测量并达到一定精度。     

一种新型远距离无线双向通信检测系统研究

为满足测井过程中需要实时准确获得井下温度压力等相关数据,以及测试人员对井下工作系统的远距离实时操作的需求,设计了一种新型远距离无线双向通信检测系统。该系统由井下模块与地面模块组成。针对井下通信信道复杂,上行下行信号需在同一信道中传输,信号衰减严重且信噪比低的难点,设计了基于时频分复用协议的低频电磁场信道,并采用小波去噪等方法解决微弱信号测量的难题。试验表明,该系统在实地工况下首次成功实现套管井中的双向通信,对测井等远距离检测技术发展具有积极意义。     

基于PCI总线的CCD数字相机采集系统设计

针对高速图像信号采集系统中数据传输量大的特点,提出了一种基于PCI总线的CCD数字相机采集系统的设计方法,给出了系统整体设计方案。采集系统以Camera Link和PCI总线为接口,结合FIFO、PCI9054和FPGA来实现计算机对CCD相机的设置和图像数据的采集。Camera link接口实现低压差分信号至TTL信号的转化和相机与图像采集卡之间的串行通信,PCI9054实现本地端与PCI端的桥接使用户接口设计简单,FIFO实现对高速采集后的海量数据进行缓存,FPGA实现整个系统的时序控制。这很好的解决了计算机与数字相机进行高速、大数据量传输的难题。