一种基于ADV212图像压缩的方法

高效的硬件图像压缩系统可以有效的减少图像数据的冗余度,在分析专用编解码芯片ADV212的基础上,设计了一种现场可编程门阵列(FPGA)组合ADV212的图像压缩系统,实现对720×288的静态图像进行JPEG2000压缩.FPGA用来实现时序控制和数据转换,ADV212则进行图像的压缩.本次实验主要是改变图像压缩倍数及小波变换级数,并采用峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)和均方误差(mean squared error,MSE)两个参数来衡量压缩图像的质量.实验结果表明,该系统可实现图像的有效压缩,并且压缩倍数越大图像失真越严重,小波变换级数在3级以上时图像质量较好.     

基于FPGA的PLC 高速计数模块设计

通过对传统可编程逻辑控制器(PLC)计数模块的分析研究,介绍了基于FPGA设计的PLC高速计数模块.计数模块的核心计数部分由FPGA来完成,然后CPU通过SPI接口读取计数结果,其响应延迟只会受FPGA内部的时钟延时及外部配置电路的影响.该高速计数模块可以实现频率计数、脉冲计数、编码计数等多种不同应用场景的计数功能;同时可以实现对高频率脉冲的高精度计数并提高实时响应性.另外该模块有8路差分数字量输出,输出口可由计数结果来控制.     

基于扩展格雷码的高速数据传输加固设计

星载雷达系统由于其工作环境和高速信号传输特性,在数据传输过程中无可避免的会因为各种干扰而出现误码.为了加固高速信号抵抗传输过程中的误码干扰,采用能纠错3位的完备码格雷码,经添加一位奇偶校验位扩展得到的扩展格雷码设计了编译码电路.根据扩展格雷码的生成矩阵和校验矩阵,以及一种硬判决译码算法,基于FPGA实现了扩展格雷码的并行信息编译码器以及串行信息编译码器.行为仿真结果表明该扩展格雷码编码器能正常实现连续编码,同时在模拟星载雷达系统因为干扰而出现的误码时,该译码器能自我纠正编码分组内3个以内的任意误码组合,达到了数据传输加固的目的.     

一种用于超声检漏探头激励的任意波形发生器

超声检漏作为一种新型检漏方法,越来越多地应用于工业现场.为满足超声检漏中超声探头激励的需要,介绍了一种任意波形发生器的设计,利用直接数字式频率合成(DDS)技术,以FPGA作为主要器件,并辅以必要的放大、滤波电路,实现任意波形的产生.通过串行接口,用单片机来设定频率和幅度的大小以及波形的选择;FPGA用来改变DDS频率控制字,并由FPGA来实现波形表生成和频率控制;将FPGA产生的波形数据送入到AD7524进行D/A转换,通过低通滤波器和集电极开路电路来提高输出波形质量并增强其带负载能力.最后给出了本设计产生的正弦信号与函数发生器产生的正弦信号的频谱分析比较.     

基于STM32和FPGA的PPI信息采集与复现系统设计

在实际作战过程中,平面位置显示器(PPI)是雷达装备显示空情信息的重要手段.为解决某高炮指挥员对空情信息无法实时获取的问题,结合某高炮火控系统PPI信息的特点,提出并设计了一种PPI信息采集与复现系统.该系统基于FPGA设计了一种软性状态机模块来控制MAX196的数据采集,以STM32F407为系统枢纽控制PPI信息采集与传输,利用OpenGL形象复现PPI显示信息.实验结果表明,该系统可以对多通道、多类型信号进行实时采集,采集误差小,实时性强,性能稳定,实现了PPI信息的远程重显,为空情信息的远距离采集、传输与显示提供了一套可行性方案.     

基于FPGA的多点温度无线采集系统

为了对国防、天文和工业领域内特殊场合进行多点实时温度监控,设计了基于可编程逻辑门阵列FPGA(field programmable gate array,FPGA)的多端口并行温度无线实时监控系统.该系统以FPGA为核心,包括温度信号采集、数据存储、数据传输、实时温度值的动态显示4个部分.系统采用多个智能温度传感器对多个测试点进行并行温度的采集,并将采集到的温度信号进行模数转换,同时缓存到FIFO(first in first out)中,FIFO里的数据在FPGA的控制下通过蓝牙模块传输到PC端.PC端完成对实时温度的显示和过温报警.各测试点的温度实时显示在PC界面上,工作人员不仅不用亲临现场就可以实时对各个监测点的温度进行监控,还可以通过记录的历史数据,进行数据分析.     

民用飞机单粒子翻转问题研究

单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)效应是机载复杂电子硬件设计所必须考虑的重要问题,对SEU效应进行了描述,分析了复杂电子设备经常用到的芯片类型(专用集成电路器件、反熔丝FPGA、SRAM型FPGA、Flash型FPGA)及其优缺点,总结了三模冗余、纠错码、擦洗、系统监控这四种常见的SEU减缓技术,对于国内民机机载复杂电子硬件的设计具有参考意义。     

基于FPGA的柔性直流实时仿真技术及试验系统

未来柔性直流输电技术大容量、高电压、远距离的发展趋势,对现有的柔性直流仿真建模技术提出了更高的要求。为了建立更符合控制保护装置测试需求的大容量、高电压、远距离柔性直流实时仿真模型,提出了适用于各种子模块拓扑结构且能灵活定义模块级故障的模块化多电平换流器(MMC)等效建模方法,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现灵活柔性直流换流器算法,通过双向高速通信板卡GTFPGA在实时数字仿真器(RTDS)中实现灵活自定义的柔性直流MMC仿真建模,为未来含新型子模块拓扑结构的大容量、高电压、远距离柔性直流工程的控制保护特性研究及其闭环试验,提供有效的实时仿真试验系统和重要的仿真技术支持。     

基于多FPGA的电力电子实时仿真系统

大功率复杂电力电子装置通常需要实时仿真系统来加速装置开发和功能验证。然而,商业化电力电子实时仿真系统均由国外公司垄断,价格昂贵,系统升级维护费用高,开放性差,仿真容量和接口数量也受限。为此,文中提出了一种基于多现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真系统的实现架构,以多片FPGA作为并行核心运算单元,有效增加仿真容量和缩短仿真步长。分析了数据实时传输的需求,并提出了一种满足通信需求的增强型串行外设接口(SPI)通信方式。基于该架构自主开发研制了实时仿真平台,并采用硬件描述语言构建10kV 12级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)电路模型进行系统实时仿真验证。实验结果表明:实时仿真步长可以达到2μs,实时仿真波形与MATLAB仿真波形误差在0.5%以内。     

基于FPGA的快速图像纹理特征提取方法的研究

图像特征的一个重要分支就是纹理特征,它体现了不同图像和物体的形态、大小、分布、方向等重要参数,对图像特征识别起到决定性因素。但是纹理特征提取的过程十分复杂且计算量巨大,为了解决这个难题,提出了一种在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台下实现纹理特征提取新方法。首先对基本图像特征算法做了并行化的优化,从算法的数值范围和表示精度两个角度,做了相应的分析和误差控制,从而适应FPGA的运行。然后对FPGA的数据流传输提出了一个高效率的解决办法,该方法对其中的主要模块采用了流水线优化,并采用寄存器配置模式,从而在线地修改参数,适应不同的图像大小和卷积核等环境变量。结果表明,在同等功耗条件下,可以达到10倍于CPU的性能,达到了快速提取特征的目的。