FPGA的可重构测控系统应用设计

可重构器件技术的发展和测控系统结构模式的通用化是实现可重构测控系统的前提。通过对常规计算机测控系统存在的问题、结构模式和多任务特征以及可重构器件技术发展的分析,提出基于FPGA器件设计可重构测控系统平台的设想,对可重构测控系统设计原则、硬件结构单元设计和软件重构方法进行了分析,并给出应用于雷达信号实时侦测的基于CPCI总线的可重构测控系统硬件设计的实例。     

可重构安全系统建模与配置生成方法研究

以安全重构元为基础,能够提供高灵活性、适应性和可扩展性安全服务的可重构安全计算系统已成为当前安全研究领域的热点问题.目前,关于重构机理的研究主要采取基于功能候选集的静态重构配置生成方法,可重构安全系统作为一种主动安全防御手段,应具有动态自动重构的能力,避免人工介入导致的脆弱性.针对动态自动可重构安全系统的建模以及配置生成过程的描述问题,提出了一种基于直觉主义逻辑扩展的动态自动可重构安全系统逻辑模型SSPE,给出了逻辑模型SSPE上的语法和推理规则,设计了基于SSPE的等级化安全重构元和安全需求建模和表达方法,并给出了基于映射关系的安全重构元描述向逻辑语言的转换规则.最后,以IPSec协议为例,阐述了可重构安全系统重构配置的动态自动推理生成过程.基于直觉主义逻辑的可重构安全系统建模和配置生成方法,为研究可重构安全系统的重构机理提供了新的思路和方法,具有重要的意义.     

基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡设计

针对地震勘探大数据量的采集要求,设计了一种基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡。接口卡采用双CPCI总线结构,使用高性能的FPGA和DDR2 SDRAM进行数据处理和存储,实现地震数据的高速采集、预处理及CPCI总线传输等功能。重点介绍了双CPCI总线结构、存储器接口以及高速通信接口的设计和实现方案。海上生产应用结果表明,板卡满足海上地震勘探对接口卡的采集、处理和存储要求。     

FPGA动态可重构理论及其研究进展

近年来,随着微电子技术和计算机技术的发展,尤其是大规模现场可编程门阵列FPGA的出现,实时电路重构技术逐渐成为国际学术界的研究热点;基于FPGA的重构系统具有自适应、自主修复特性,在空间应用中具有非常重要的作用;文章介绍了基于FP-GA动态可重构技术的原理、分类,重点讨论了动态可重构的实现方法及两种技术,并给出了系统重构设计的流程,同时,介绍了基于FPGA动态可重构技术已取得的成功应用,最后展望了FPGA动态可重构技术的发展前景,并指出了有待解决的问题.     

可重构的卫星姿控仿真测试系统设计

对卫星姿控仿真测试系统的设计需求进行分析和整理,设计和实现一种采用CPCI总线、基于分层模块化的可重构的卫星姿控仿真测试系统,该系统完成了在差异较大的2个型号卫星姿控的仿真测试。仿真实验结果表明,该系统具有应用灵活、通用性和扩展性强等特点。     

基于XML的虚拟仪器语言技术研究

针对可重构的测试系统对虚拟仪器系统提出的在线升级和功能调整要求,提出了基于XML的虚拟仪器描述语言规范(XVIML,XML based virtual instrument markup language)的可装配重构的虚拟仪器系统。通过定义可重构虚拟仪器系统的描述规范和基于XVIML的芯片构件和连接关系描述,采用基于XVIML的动态解析器模型和基于构件的装配模型,实现了虚拟仪器系统的动态解析、构件的查找和装配;形成了一个测试功能可以根据测试任务快速重组的测试系统;解决了可重构测试系统对虚拟仪器提出的快速和在线重构要求。     

基于CPCI总线和DSP技术的多路智能采集卡

为了满足工业控制领域对数字信号智能化实时采集和处理的要求,以ADSP-21262 DSP为核心处理器,设计了一种基于CPCI总线接口的多路智能采集卡。高性能的DSP实现信号的实时采集和处理,处理后的结果通过CPCI总线与主机进行通信,结合高效的DSP算法,实现了一种实时性好、可靠性高的智能采集处理卡。应用结果表明,该采集卡工作稳定可靠,能很好地满足系统要求。     

一种基于构件的手机可重构虚拟仪器技术

针对手机测试系统对便携式测量提出的在线升级和功能调整的要求,提出了基于构件的手机动态可重构测试系统。采用动态XML解析器模型实现了手机端测试系统的动态解析、构件的查找和装配,形成一个测试功能可以根据测试任务快速重组的测试系统。提出了支持面向发布/订阅模式的仪器构件模型,在此基础上设计了系统数据模型和事件模型来实现构件之间消息的传递与数据的更新。以声音信号采集分析仪器和3种人体生理信号采集测试系统为应用例子,进行测试。结果证明了该平台的可实现性,并能够满足手机测试系统对便携式测量提出的在线重构和功能调整的要求。     

基于模块的动态可重构系统设计

可重构计算是介于通用处理器和ASIC之间的全新计算解决方案,是一种即保留了硬件计算的速度性能,又兼具软件编程情况灵活性的算法实现方式.介绍了基于模块的动态可重构系统设计方法和模块间的通信方式.实现了基于单片Xilinx Virtex-Ⅱ Pro FPGA片上动态自重构系统,可在系统运行时以较短的时间开销灵活加载所需的重构功能模块,充分体现了可重构计算的性能与速度的优势.     

可重构RFID信息采集系统设计与实现

设计并实现了一种可重构RFID信息采集系统.该系统建立在软件总线之上,各部件可以灵活地实现加入、替换或移除.通过系统配置表可以对系统结构进行动态改变.使用总控制器可以及时响应用户的暂时性和周期性重构需求.该系统可以动态地对系统进行重构,适应各种标准和用户需求的变化.     

虚拟多核数据采集技术的研究和应用

提出了一种主要通过软件来拓宽数据采集仪动态范围的新方法——虚拟多核数据采集技术。本方法利用1个A/D,对同一个输入信号进行多路连续扫描采集;然后由软件按照一定的规则对所采集到的数据再进行2次重采样,达到拓宽动态范围的目的。相比多核数据采集方法,本方法主要由软件来间接提高A/D的分辨率,具有成本低、可修改性强等优点;相比单核数据采集仪,本方法可使采集仪在高采样率工作时也能得到高的分辨率和大的动态范围。实验仿真结果表明本方法理论上是可行的。基于此方法和16位A/D芯片开发出了虚拟3核数据采集仪。其噪声和实际动态范围测试结果表明虚拟多核数据采集技术在实际应用中也是可行的。     

基于FPGA的动态可重配置短波收发机

使用基于模块化的动态部分重配置技术,构建了基于FPGA的动态可重配置软件无线电系统平台,并在该平台上设计了动态可重配置MIL-STD-188-110B短波收发机系统。与传统的全局静态重配置系统相比,动态可重配置系统扩展性好,配置速度快,用于存储配置比特流所需的空间较少,配置控制方式比较灵活。     

可重构系统的调度算法研究

根据重构系统的需要,提出了一种适合动态可重构系统的混合调度映射算法。采用图分割理论的方式对任务进行描述,并建立了动态可重构模式。该算法是一种在可重构硬件平台上多核应用的混合调度映射算法,即将每一个应用程序看作一个程序核,利用程序核之间的相关信息,尽可能减少可重构造成的系统时间开销。实验结果证明,所提出的算法能够有效地完成图分割到可重构系统的时空映射,与其他算法相比性能较高。     

可重构密码处理结构中重构机制及对性能的影响

重构机制对可重构密码处理系统的性能有着重要的影响,该文从全局、局部、静态、动态几方面提出了流水化可重构密码处理结构中重构机制的分类,给出了各种机制的吞吐率和延迟公式,并分析了几种机制的性能和实现代价,最后给出了在采用局部动态重构机制的可重构密码处理结构中密码处理的性能。     

基于PCI数据采集卡的虚拟采集系统设计

阐述了开放式虚拟仪器平台LabVIEW的特点,介绍了PCI总线技术。利用图形化编程语言LabVIEW的虚拟仪器和动态特性,在计算机上构成用户界面动态显示和交互,使用LabVIEW动态链接库,调用板卡函数开发出了一个由计算机控制的FIFO半满式32路数字量采集系统,并且进行了软件可行性的测试。数据采集卡配合虚拟仪器中的LabVIEW编程,就能完成数据采集过程。实验证明,采用这种方法省去了复杂的语言编程,缩短了软件的开发时间,简化了开发过程,同时也增加了应用的灵活性。     

模块化可重构机器人动力学研究进展

模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点. 模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等. 模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇. 本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括：(1)系统整体动力学建模;(2)结合面以及对接机构动力学建模;(3)基于动力学模型的控制方法. 本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.     

嵌入式单片自重构平台体系结构的实现

讨论了在Xilinx开发平台上利用FPGA动态重构技术实现自重构系统的方法以及流程。系统中包含静态和动态两种模块,采用Xilinx的基于模块的动态重构设计方法实现。静态模块和动态模块通过一个称为总线宏的结构通信,由嵌入式硬核处理器PPC405控制Xilinx的内部访问接口(ICAP)完成重构。实验表明采用自重构技术可以在单片FPGA上实现复杂的可重构系统。     

基于过程级编程模型的软硬件协同设计框架

当前动态可重构计算系统对程序员编程不透明,且动态可重构资源难以有效利用。针对上述问题,提出一种基于过程级透明编程模型的软硬件协同设计框架。在该框架内,软件开发人员对软硬件协同函数库进行调用,即可用C语言完成系统功能描述。动态软硬件划分算法在程序运行时进行划分,自动选择并调度需要转换到软件或硬件的库函数,通过动态链接器实时切换函数的运行方式,实现由功能描述到系统实现的自动化流程。     

可重构飞行控制律设计的混合特征结构配置方法研究

将特征结构配置与模糊控制理论相结合对飞机侧向飞行重构控制律进行设计.首先介绍了重构控制律中特征结构配置的原理和反馈增益矩阵的算法实现,在此基础上结合带优化修正参数的无量化模糊控制方法对闭环系统进行鲁棒控制器设计.该控制策略以特征结构配置作为故障后系统的内环控制器,模糊控制器作为外环控制器,使系统获得较好的动态性能和较强的鲁棒性.仿真结果表明系统有效抑制了内部参数摄动对飞行任务的不良影响.     

大动态范围高精度AFE程控调理的经典实现方法

工程实践对数据采集系统提出了越来越高的要求：大动态输入范围、高精度、自动控制等；文章分析了影响数据采集系统性能指标的两大主要因素：ADC转换位数和ADC模拟信号输入的动态范围，从实现ADC最佳输入范围出发，基于PGA（程控增益放大器）、DCP（数控电位）、PGAF（程控增益放大器和滤波器）等新器件技术，提出了大动态范围、高精度AFE（模拟前端）程控调理的经典实现方法；为提高系统精度，简要探讨了实现系统自动校准（包括自动凋零和自动标定）的方法和其它一些抑制噪声的措施，在测控领域具有广泛的适用性和可移植性。