固态硬盘性能优化研究与实现

为了实现计算机内部硬盘存储数据的高速要求,通过在FPGA 芯片XC5VFX130T内部构建多通道并行架构的方法,设计了一种基于SATA3.0接口的多通道固态硬盘存储系统。在硬件方面,巧妙地采用了利用NAND Flash 的并行流水机制与有效配置数据缓存相结合的方法来解决系统的存储速度;在软件方面,采用数据补偿策略解决连续地址数据读写时存在的地址偏移问题;并对系统参数以及软硬件数据流程的优化进行了研究与实现。实验测试结果表明,该系统具有存储速度快,并行性和扩展性强等特点。     

基于Flash的高速大容量固态存储系统设计

介绍一个高速大容量固态存储系统的组成机制和实现技术.特点是使用固态存储芯片Flash(闪存)阵列作为存储介质,采用多级流水线和并行总线技术存储高速数据.通过FPGA(现场可编程门阵列)产生控制时序和进行数据缓冲,成功实现了4×4片Flash阵列对30 MB/s高速数据的实时存储,并可通过扩展Flash阵列满足更高速度和更大容量的存储要求.系统通过USB2.0与计算机进行数据通信.     

高速大容量固态存储器设计

为满足信息的高速大容量存储需求,提出基于闪存(FLASH)的固态存储器设计方法。介绍FLASH的结构、存储操作的实现方法和高速存储等相关技术。以通用串行总线和现场可编程门阵列(FPGA)可编程设计为基础,通过FPGA对多片FLASH的编程控制实现高速大容量存储。仿真结果证明,该方法能实现80 MB/s的数据记录速度和20 MB/s的数据回放速度,以及256 GB的存储容量。     

基于FPGA的激光条纹中心实时检测

为实现结构光激光线条纹中心的实时提取,将方向模板算法进行了适应硬件的改进,且提出并实现了一种专用硬件结构。基于流水线技术和并行技术的硬件设计保证了该算法的实时实现。利用现场可编程门阵列器件FPGA实现了结构光激光线图像条纹中心线的实时提取。试验表明采用FPGA实现视频处理的专用算法具有成本低、实时性好、研发周期短的优点。     

基于FPGA的视频图像高速处理技术——在钢轨动态检测中的应用

高速图像处理可用软件和硬件两种方案实现。软件方案成本低,灵活,但速度慢;硬件方案速度高,不够灵活且成本高。现场可编程门阵列(FPGA)正好能解决这一矛盾。介绍了一种基于FPGA的视频图像高速处理技术,它被成功地用于钢轨断面图像的实时动态监测系统中。该系统采用了投票表决算法,用VHDL语言(超高速集成电路硬件描述语言)编程,采用多语言协同仿真技术(FLI)。结果表明,该系统充分发挥了FPGA器件的并行特性,显著提高了图像处理速度,达到了动态监测的实时性要求。     

基于FPGA的高性能电动伺服系统设计

利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA),结合先进的可编程片上系统(SOPC)技术,设计并实现了多轴直流电机伺服控制系统.为了达到高速、并行控制的目的,利用Verilog硬件描述语言,采用基于有限状态机的方法,自行设计了硬件控制模块,以使核心控制部分最大程度地硬件化;同时,在硬件架构层面上采用并行化布置.整个控制系统具有快...     

基于FPGA的实时心电监护系统设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时心电监护系统。该系统采用FPGA为中央数字处理器,采用硬件描述语言(VHDL)进行结构化设计,实现了心电信号(ECG)的实时采集、处理和传送。同时还在芯片内集成了数字滤波和数据压缩存储算法,实现心电信号的实时处理和压缩。     

基于可重构的高速并行数据采集系统的设计与实现

本文介绍了一种基于可重构技术的高速并行数据采集系统的设计方案及实现方法。系统每个采集通道由一组A/D和双端RAM组成,多个采集通道模块组成多通道全并行采集系统;采用Altera公司的现场可编程门阵列(FPGA)EP1C6-8和软核CPU为数据处理与控制核心,异步双端RAM为数据缓冲区,USB控制器为CY7C68013。采集系统使数据采集、数据处理、数据传输并行执行,同时系统具有较强的容错能力。本文描述了设计方案的硬件和软件实现,实验表明系统具有高速、实时、能耗低、容错强等特点。     

基于FPGA的实时图像采集与Sobel边缘检测

运用现场可编程门阵列(FPGA)的流水线和并行技术,构建灵活高速的可编程图像采集与预处理系统.利用基于QuartusⅡ提供的参数可设置宏功能模块,实现了Sobel边缘检测算法,并实时显示边缘检测后的图像,获得了很好的边缘检测效果,缩短了开发周期.     

基于FPGA的实时数据采集系统设计

基于Windows操作系统的计算机,难以满足长时间、大数据量的实时稳定测量与控制要求。针对该问题,在反射差分光谱仪的电子控制部分,提出基于现场可编程门阵列（FPGA）的实时控制与数据采集系统设计方案。采用硬件描述语言和NiosII软核处理器系统相结合的设计方式,实现FPGA与计算机、探测器的高速USB通信,与角度编码器的同步串行通信,以及探测器和角度编码器之间的精确同步控制等功能,完成角度数据和光谱数据的实时采集。实验结果表明,该系统的同步控制和数据采集性能较好,仪器的实时性能提升显著。     

一种宽带信号调理通道设计

在高速数据采集系统中,对模拟信号调理通道带宽的要求越来越高。本文结合无源衰减网络、高增益可变增益放大器（VGA）、高速电流反馈放大器（CFA）,设计并实现了一种宽带模拟信号调理电路,并给出了实验结果与分析。该电路具有高带宽、动态范围大、低噪声等特性,能满足数据采集系统高带宽的要求,也可以应用于宽带电子测量仪器的前端信号调理电路。     

基于TDC_GP2的高速数据采集系统设计

随着现代测试技术的发展,对数据采集系统的采样速率、采样精度、存储量等提出了越来越高的要求。针对这种发展趋势,选用了美国模拟器件公司（ADI）Black—fin系列的BF531DSP芯片、Xilinx公司Virtex-5系列的XC5VLX30FPGA芯片,以及德国ACAM公司的TDC—GP2芯片,构建了一种基于DSP＋F...     

基于脉动阵列的HMMer加速系统

HMMer是用PHMM来对蛋白质或氨基酸序列查询进行分类和匹配的生物信息学软件工具包,但是由于HMMer的并行特性,HMMer在传统的串行化CPU平台上运行十分耗时。采用FPGA对HMMer的核心算法P7Viterbi进行加速,在P7Viterbi算法中存在一个限制并行性的多层循环的迭代间数据依赖关系,以前的工作都是忽略该循环反馈或者串行化这部分程序,从而导致精度和效率的降低。提出了一种基于FPGA的可以适应P7Viterbi的数据依赖特性的基于脉动阵列的并行运算结构,采用自动重算机制来解决阻碍计算并行的回边问题。在FPGA中通过并行流水技术实现的加速系统能够有效地提高HMMer的运算效率。实验结果表明,提出的带有20个运算单元的结构和Intel Core2 Duo 2.33 GHz CPU平台相比,加速比能够达到56.8倍。     

基于FPGA和ARM的多用户测试系统

针对现有异步转移模式测试仪器通用性弱、成本高等局限性,设计基于现场可编程门列阵和嵌入式ARM的多用户测试系统。采用基于Web的监控台,使得用户只要接入网络就能通过Web页面对待测设备进行测试,从而解决专用测试仪表不能多地多人同时测试的问题。测试结果表明,该设计具有体积小、成本低、设计灵活等特点,可以满足专用高速传输和交换设备的测试需求。     

一种混合映射闪存转换层的设计与实现

使用NAND Flash作为存储媒介的存储设备常需要闪存转换层(FTL)对NAND进行管理。页映射是一种常见的映射方式,但需要很大的内存存放页映射表,在嵌入式环境下这一条件往往无法满足。针对该问题,提出一种基于超级块的混合映射FTL,包括坏块管理、地址翻译、垃圾回收、上电恢复,使用的SRAM空间不到128 KB,远小于页映射,同时不需要存储映射表,程序在固态硬盘开发板上成功运行,实现固态硬盘基本读写功能。测试结果表明,该混合映射FTL方案具有较好的顺序读写性能。     

基于FPGA+GPU的图像采集处理系统设计

随着嵌入式图像处理系统的快速发展,对于前端图像采集模块的需求越来越高。图像采集的速度、分辨率、可靠性以及集成度对后续设计的准确度由极大的影响。通过对数字图像采集系统进行研究,设计出了基于FPGA和GPU架构的图像采集处理系统,重点研究了图像采集处理系统的硬件设计过程和软件设计过程。在基于FPGA+GPU的图像采集处理系统中,让具有强大运算处理能力的GPU专注于数据存储、用户交互以及后续的图像处理。系统中,FPGA则负责图像的采集、外设控制、任务调度。GPU与FPGA之间通过高速PCIE总线进行通信,分别设计编写基于Linux系统的驱动程序和FPGA端PCIE程序。实验结果表明,所设计基于FPGA+GPU的图像采集处理系统可实现437.5Mbps的实时图像采集存储速度,传输过程实时稳定,数据传输完整。     

边缘增强图像互相关模板匹配的并行架构

基于归一化互相关测度(NCC)的模板匹配已经在图像处理领域得到了广泛的应用。对图像进行边缘检测然后进行模板匹配,可充分利用图像的空间相关性,锐化模板匹配结果的相关峰,提高匹配的准确度,可以获得更高的定位精度。为了有效提高定位精度,考虑到导弹制导系统的算法实时性、体积以及为适应战场不同任务阶段采用不同匹配策略的灵活性要求,基于FPGA,通过结合Sobel边缘检测,进一步改进了提出的图像归一化互相关模板匹配高速并行实现架构。对边缘检测前后图像模板匹配的仿真比较结果表明,边缘检测处理可有效锐化相关峰;基于Altera的FPGA芯片EP2S90和开发软件Quartus Ⅱ 8.0的并行实现架构功能与时序仿真及在实际目标识别系统中的应用表明,这种方案可有效地提高系统的运算速度和定位精度,FPGA实现本身也进一步缩小了系统的体积。     

基于FPGA和USB接口的多通道导航信号采集系统设计

针对无线电导航系统中多通道信号处理需求,设计了一种基于FPGA和USB接口的低成本、快速、和高可靠性的多通道数据采集系统;详细介绍了系统结构以及FPGA控制SRAM芯片实现数据缓存的关键技术,运用FPGA内部的硬件调试工具(SignalTapⅡ)验证了系统数据传输的可靠性能;系统可靠传输速度可达20Mbytes/s,可广泛用于多路、高速信号采集场合,已投入到实际应用。