高速实时数据采集智能控制器的设计与实现

文章以嵌入式和数据采集技术为基础,研究设计并实现了基于ARM+FPGA体系架构面向高速实时数据采集应用的一种实用新型智能控制器。本文阐述了主处理器ARM最小系统、协处理器FPGA最小系统和ARM与FPGA通信接口等硬件系统技术的实现,以及Linux FPGA字符设备驱动程序开发、协处理器FPGA控制程序和主处理器ARM应用程序设计。智能控制器运用FPGA并行运算处理结构的优势,控制ADC进行高速数据采集。FPGA还可配置成软核处理器-Nios II嵌入式处理器,与ARM构成双核处理器系统。智能控制器通过ARM实现对FPGA的管理控制、实时数据采集和丰富外围接口的通信。     

基于ARM＋FPGA的重构控制器设计

为满足可重配置系统的灵活性要求,介绍了一种“ARM处理器＋FPGA”结构的重构控制器的设计,提出由ARM微处理器通过模拟JTAG接口的FPGA在系统配置目标可编程器件的方法。给出系统设计的硬件结构,并详细介绍了JTAG在系统配置FPGA的时序要求,以及在此结构中如何利用IEEE JTAG 1149．1边界扫描测试技术和喵述JTAG总线标准的XSVF格式配置文件来实现对目标可编程器件进行在系统配置。     

多通道微量注射泵的设计与实现

微量注射泵广泛应用于临床医疗和生命科学研究中。旨在开发一套性能优越的自动化送液系统,要求系统具有精度高,能同时联动控制多台注射泵进行加减速注射,且计算机实时控制的特点。使用MicrosoftVisual C＋＋6．0开发工具设计一款上住机监控软件,以实现自动化处理。硬件采用ARM＋FPGA的组合,充分发挥FPGA优越的逻辑时序功能和并行处理的优点。步进电机驱动器的高细分提高了注射精度,应用多个传感器对注射状态进行检测,成功实现了智能精密注射和对注射器的保护。     

跳频电台中央控制单元及跳频单元的硬件设计

跳频技术具有很强的抗干扰性能,非常适用于战术电台.提出一种跳频电台的总体设计构想,采用ARM＋FPGA架构作为硬件平台系统,给出中央控制单元和跳频单元的硬件设计方案.     

多路同步串口的FPGA传输实现

为适应多路数据接收的需要,设计了一种基于FPGA的多路同步串行数据采集及发送系统.详细讨论了FPGA数据采集部分及发送部分的控制逻辑;FPGA与DSP的通讯,FPGA与ARM的通讯的设计和实现.本系统已成功用硬件实现,其性能和指标均达到应用要求.     

CAN总线检测系统的多接口设计研究

为了使得CAN总线网络通信更加便捷,提高CAN总线设备检测效率,基于ARM和FPGA设计了一种CAN总线检测系统。在设计硬件电路时采用了功能模块化方法,对ARM模块、FPGA模块和CAN总线接口电路分别进行具体的设计。在FPGA内部采用了自顶向下的方法进行逻辑设计。在设计中针对多接口集成问题,采用ARM微控制器设计了USB和以太网两种接口,且两个接口可独立工作并完成数据交互。完成设计后,进行了仿真验证和硬件调试,结果表明该检测系统可有效实现CAN总线数据的检测和相关测试。     

嵌入式无线编程器的研究

该文根据应答器的工作需求,基于嵌入式系统的设计理念,提出了一种便携的无线编程器的研究方法.硬件设计采用FPGA+ARM实现,调制和解调单元由FPGA来实现.中央控制单元由ARM来实现.软件基于μC/OS-Ⅱ技术实时多任务设计,实现了系统实时、安全、高效的要求.采用RS-232和蓝牙两种通信模式,方便用户的编程操作及数据...     

移动终端管控系统基带板卡硬件设计与实现

移动终端管控系统是一种关联紧密的多通道信号处理系统,基带板卡是其有效保障。给出了一种DSP+ARM+FPGA多通道基带板卡设计方案,进行基带板卡硬件架构、功能和技术需求设计,对系统硬件电路进行详细设计和实现。通过测试验证了硬件设计的可行性。     

红外偏振摄像机动目标检测跟踪系统（特邀）

基于红外偏振摄像的机动目标检测跟踪系统对实时性要求较高,而且在野外场景下需要具备低功耗的特点。FPGA具有并行计算的特性,能够极大的提高系统吞吐量和处理数据速度,能够满足实时性的要求,因此一种基于FPGA的目标检测跟踪系统被设计出来并得以实现。在硬件开发平台上采用模块化以及软硬件协同设计的方式,将具有不同计算特点的任务分别在PS端（ARM）以及PL端（FPGA）实现,其中PL部分负责部分算法的加速、FPGA和ARM处理器之间数据传输以及HDMI等接口逻辑控制等,PS部分负责实现较为复杂的检测跟踪算法,以及负责控制FPGA端的各个模块。最后,对目标检测跟踪系统进行实验测试和分析,给出系统的硬件资源消耗及功耗,结果表明该目标检测跟踪系统能够满足实时性的要求,并且具备低功耗的特点。     

基于单片机与FPGA控制的信号模拟器的设计

正本文介绍一种多参数、高性能、高精度、便携式的低功耗生物医学信号模拟器,可以模拟出人体生理参数的各种波形和数据。系统工作原理本系统主要应用于患者监护仪进行检测,采用双微处理器控制,一部分由ARM7-LPC2136实现,另一部分由FPGA控制实现DDS电路的波形转换。总体硬件结构单元包括:ARM7-LPC2136微处理器控制模块、SD卡存储模块、USB通信接口模块、键盘显     

DSP+FPGA折反射全景视频处理系统中双核高速数据通信

对于嵌入式折反射全景视频处理系统,由于计算量大,一般采用多处理器协同的结构,但在该结构下多个处理器之间需要进行高速的数据通信。该文提出一种基于DSP+FPGA架构的双核高速数据通信方法,该方法通过基于地址总线的控制指令编码解析方法协同双核工作,通过逆向波形分析和基于乒乓缓存的间接DMA通信方式,实现DSP与FPGA之间的双核DMA数据通信。实验结果表明,使用上述方法实现的DSP与FPGA之间数据通信速度高达585 MBps。     

基于FPGA的数字中频信号处理平台的设计与实现

随着通信系统对信号处理的要求不断提高,传统芯片难以满足高速处理的要求。 FPGA 以并行处理能力强、集成度高、可系统重构等特点得到了广泛应用。本文设计了以高性能 FPGA 为核心,具有嵌入式 ARM 的 SOC 功能,结合 CPLD、DSP、ADC 等技术,组合 SDRAM、 FLSAH 存储器等外围电路构建一款中频数字信号处理和数据处理平台。经工程实践验证,系统设计可靠、运行稳定。     

超高速BCH码解码改进算法研究

为了满足高速光纤通信系统纠错编码(FEC)的要求,本文提出了一种简单的BCH码解码算法,省略了复杂的矩阵运算,除法运算,也避免了难以理解的迭代运算。其编译码速度快、效率高,并针对硬件特点做了一些优化,特别适合于硬件实现。同时,本文提出了并行算法,大大加快了编译码速度。利用可编程器件FPGA实现,仿真结果完全正确,且非常有效。该算法不仅可用于高速光纤通信系统中,也可以用于其他高速通信系统。     

基于Zynq的麦克风阵列同步高速采集系统设计

高速同步采样处理是麦克风阵列系统的基础。针对传统音频采集系统采集速率低、成本高、体积大及便携性差的问题,文中基于Xilinx Zynq-7000系列可扩展平台,设计了一款麦克风阵列同步高速采集系统。该系统采用FPGA+ARM软硬件协同的工作方式,通过AXI总线实现数据互通。由FPGA中模拟音频传输接口协议与系统的操作控制;在ARM上移植Linux操作系统,用千兆网口和高速SD卡两种方式对数据进行传输保存;利用Xilinx-Vivado套件设计制作系统。实验结果表明,该系统最高支持采样率为96 kHz的16路同步采集,整体重量为1.67 kg,续航约5小时,填补了千元级小型音频阵列采集空白。     

模块化高速计算机数据接口系统的设计和实现

为了满足高速数字系统的数据处理需求,实现数字前端与计算机之间的高速通信,设计并实现了一种基于FMC规范和PCI-Express协议的数据接口系统.对该接口系统的硬件系统的基本构成、在FPGA上实现基于PCI-E协议的高速数据传输及基于FMC规范的高度模块化硬件设计做了详细论述.该系统的传输速率可达34Gbps,且可以根据不同的数字前端进行通信接口模块调整.     

基于TMS320DM6446的嵌入式视频处理模块硬件设计

采用TI公司的DaVinci系列芯片TMS320DM6446为主芯片设计了一套视频处理模块,该模块通过高速视频解码电路对模拟视频信号进行数字化处理,由DSP（数字信号处理器）芯片对数据进行处理,从而实现实时处理和输出。详细介绍了视频处理模块的硬件设计方案,主要涉及到视频解码芯片TVP5150、FPGA（现场可编程门阵列）及DSP等,还包括视频协处理电路和网络通信及接口电路。所提出的系统设计方案满足嵌入式视频处理要求,可作为最小的独立视频处理系统运行。     

卫星图像数据高速传输与处理系统的设计与验证

传统星上系统开发与研制通常是基于特定的专用宇航器件,这使得其开发周期长且可移植性较差。针对该问题,提出了一种基于Xilinx ZYNQ UltraScale+平台的ARM+可编程逻辑的解决方案。该方案用Vivado配置FPGA硬件架构,采用SDK(Software Development Kit)配置ARM实现两者数据交互。在整个系统设计中,通过集成在芯片内部的高速串行收发器和Aurora协议作为载体进行高速片间传输;采用自定义帧协议保证传输可靠性及安全性;采用AXI-Stream接口使其具有各类算法即插即用的灵活性;最后为验证本系统可以支持各类算法进行星上实时图像处理,通过在逻辑侧添加 Sobel 边缘检测算法进行验证。测试结果表明该系统图像数据传输无误码,星上串行高速传输速率较高,系统总体传输延时较低,且系统具有较强的算法通用性。     

基于ARM和FPGA的红外系统数据交换驱动设计

首先对基于ARM和FPGA的红外监控系统的采集、处理、传输、显示模块进行简要介绍,重点对ARM模块和FPGA模块之间接口进行设计,然后在Linux操作系统下对ARM和FPGA之间数据交换驱动程序进行分析设计。对驱动设计的主要流程和具体实现过程进行详细介绍,提出等待队列和DMA传输结合的方式进行数据传输,经过实际性能测试,该方案极大提高系统效率。     

5 Gsps高速采样系统的设计与实现

现代通信领域对数据采集系统中的采样速率、传输速度与存储速度以及存储容量等技术指标的要求越来越高。针对高采样速率的需求,采用高速采样芯片EV10AQ190,设计并实现了5 Gsps高速数据采集系统。该系统实现的技术难点主要是高速采样器与FPGA之间的高速数据的传输,针对这一难点,采取了延时调整、串并转换以及数据训练对齐等技术手段,使FPGA能够准确地接收采样数据,为后续的数据处理奠定了基础。对采集系统进行了测试,采样速率达到了5 Gsps。