调频连续太赫兹成像信号采集系统

为满足调频连续太赫兹波成像系统探测器数据采集的需要,研究了一种太赫兹信号采集系统。系统选取ADI公司生产的具有速度快、效率高等优点的AD7626模数转换器,并采用Altera公司的Cyclone系列FPGA作为主控芯片。从数据采集可靠、稳定、高效的角度出发,用模块化的方法给出了系统的软硬件设计。实验结果表明,系统能有效地复现输入信号,满足太赫兹成像系统图像重建的需要。     

基于FPGA的核信号采集主控系统设计

介绍了以FPGA为控制核心的核信号采集主控系统的设计。FPGA内实现的功能包括与计算机的通信,对ADC采样的控制,对采样信号的数字甄别、存储等。可在线对阈值及ADC的寄存器进行设置。整个控制系统包括存储器(FIFO)在一片FPGA内实现,系统硬件结构简单,能有效地提升核分析仪器的性能并有利于其小型化。     

基于千兆以太网物理层的高速传输设计

大型传感器网络中,由于传感器节点众多,系统传输数据量大,需要一种稳定的高速数据传输。千兆以太网1000BASE-T采用非屏蔽双绞线作为传输介质,能在普通的5类线上实现100m以上的远距离高速传输。本文介绍利用千兆以太网物理层芯片(PHY)作为数据收发器的高速传输节点,通过FPGA(Field-Programmable Gate Array)产生MAC协议帧,再通过PHY实现高速数据传输。这种方法把FPGA的高速数据处理能力和PHY的驱动能力结合起来,可解决各种物理实验和仪器中的高速远距离数据交换问题,比常规的用CPU+MAC控制器+PHY的方式所实现的数据传输速率高得多,实验测试验证了设计的正确性和可靠性。     

脉冲X射线波形采集和剂量分析系统电子学设计

介绍了一种脉冲X射线波形采集和剂量分析系统。该系统采用Cs I耦合Si PD探测器,通过FPGA控制高速ADC快速采样脉冲X射线波形,实现在线实时分析X射线波形参数;通过与热释光探测器相互配合,实现单脉冲波形与剂量数值的可靠传递。经试验验证,脉冲X射线波形采集和剂量分析系统能够实现X射线波形的快速采集、实时分析和剂量传递,具有灵敏度高,一致性好等优点。     

海洋石油地震勘探拖缆模拟系统设计与实现

大容量数据模拟系统一方面用于对现有系统进行极端性测试,揭露被测试系统存在的问题,从而使得系统更加完善;另一方面为被测试系统应用于更加严格条件下的工作做前导性试验和准备.论文基于海上石油勘探实际应用中的一个拖缆模拟系统,详细介绍了基于FPGA的大容量数据模拟系统的设计思想和基本实现,可作为此类应用的设计典范,提出的结构框架也可作为数据采集类应用的设计参考模型.     

大型地震数据采集系统中的实时监视系统设计

针对大型数据获取系统对系统工作状态的实时监视需求,介绍了一种可以用于数据采集系统中监视子系统的设计.该监视系统用于实时获取数据采集系统的工作状态信息以及数据获取系统采集到的数据的质量.该监视系统根据监视数据实时性要求和数据量大小不同而设计相应数据传输路径,并在相应传输路径做相应优化.系统的长期稳定运行表明了该监视系统可以可靠稳定地实时监视整个数据采集系统.该监视系统设计结构简单,实时性较强,较好地结合使用了软硬件,该监视系统也可以应用于其他数据采集系统.     

用于同步辐射硅像素探测器的高速数据传输模块研究

文章概述了硅像素探测器特点及其重要性,介绍了测试系统中基于FPGA的光纤转USB3.0高速数据传输板的设计,包括整体结构,各模块具体实现方式以及硬件电路设计和部分软件设计。测试结果表明,该项目设计的数据传输板解决了计算机接收光纤数据问题,实现了2.5 Gbps的稳定传输速度,提高了硅像素探测器数据采集系统的数据传输能力。     

数字化电源控制器的PWM波同步

SSRF同一机柜的多台数字化电源,均采用基于FPGA和DSP器件下产生PWM波反馈到功率器件的数字化电源控制器,得到高精度,高稳定度的恒流电源。多路PWM波同时输出,由于其相距很近,频率相近的,会产生较大幅值的互扰,使得其之间原有相移产生漂移,导致ADC采样大扰动等致所得电源精度和稳定度急剧下降。在电源控制器中的FPGA中加载多路PWM波的同步措施后,能够在FPGA内生成多台电源所需的有着固定相移的PWM波,得到与单台电源一样高精度,高稳定度的恒流源。     

γ能谱分区采集可调同步脉冲控制电路设计

利用脉冲中子与被测物各反应在时间上的差异,同时考虑信号在传输过程中的延时,利用FPGA研制出一种针对γ能谱分区采集的控制与同步电路。该电路输出的脉冲信号可分别控制中子管产生中子和多道分析仪捕获反馈信号,通过改变脉冲延时大小,达到分区采集总γ谱和本底谱的要求,并采用双门减本底法计算得到净非弹散射γ谱。实验结果表明,采用50MHz时,输出脉冲信号的频率调节范围在0.1Hz～100k Hz之间,延迟时间最小调节步长为20ns,满足对γ能谱进行分区采集的要求。     

地震勘探中实时数据处理系统的设计与实现

针对地震勘探实时数据处理,设计了一套基于FPGA和ARM的高速大容量数据实时处理系统。系统充分利用了多处理器架构的优势,实现了高速数据的接收、大容量数据的存储、协议解析、数据拼接、时序转道序和无死时间乒乓存储功能,同时利用了嵌入式Linux操作系统保证了灵活性和可靠性。     

环境辐射监测数字伽玛谱仪设计

本文介绍了一种环境辐射监测数字伽玛谱仪设计方案。本设计采用Na I(Tl)探测器对伽玛射线进行探测,由FPGA控制可编程增益放大器对核脉冲信号进行调节,以适合后续模数转换输入要求。由FPGA控制高速模数转换器AD9235对核脉冲信号进行模数转换,然后采用海明窗低通FIR数字滤波器对数字核脉冲信号进行滤波,滤除高频噪声。本设计采用TMS320C6713对数字核脉冲信号进行梯形成形,改善弹道亏损和脉冲堆积,最后对其进行幅值判断形成能谱。谱仪经刻度后,不仅可以获得现场辐射计数总量还可以获取现场能谱对核素进行初步判别,这对于工业环境辐射监测非常有意义。本设计具有体积小、设计灵活、可扩展性好等特点,非常适合现场环境辐射监测。     

基于现场可编程门阵列的多路同步技术研究

介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路同步机的研制.该同步机以FPGA为核心,与集成电路、晶体管分立元件相结合,实现对输入脉冲触发转换、脉冲成形以及驱动输出,最终产生多路同步触发信号.经过实验验证与参数测试,技术指标达到了设计要求,证明基于FPGA设计的同步机具有较高的可靠性与工作稳定性,满足物理实验的要求     

反应堆用定标保护仪的设计

为了满足反应堆物理实验的特殊要求,本文提出了一种新的定标保护仪的设计方法.该方法采用以现场可编程门阵列(FPGA:Field Programmable Gate Array)为核心进行结构设计,结合信号处理、驱动输出以及动态显示等技术,实现了计数和保护2种功能,同时扩展了与PC机的通讯接口,使定标保护仪更加智能化.     

基于PCI Express工业CT数据传输卡的设计与实现

介绍了工业CT数据传输系统中的基于PCI Express(以下简称PCIE)总线的数据传输卡的设计和实现.工业CT数据传输系统以普通的基于PCIE总线架构的PC为开发平台,系统能实现的关键技术之一是实时地接收海量底层数据.PCIE数据传输卡实现将工业CT底层数据实时地传送到PC的内存共享缓冲区中,数据传输采用中断方式.采用xilinx公司的spartan-3系列FPGA来实现总线的逻辑接口控制,采用FIFO结构的数据缓存器做为数据缓冲区,PCIE数据传输卡工作转台稳定,读写速度可达到256MB/s,保证了数据传输的连续性和完整性.     

基于嵌入式系统的LHAASO WCDA中TCP/IP数据传输接口设计

针对大型高海拔空气簇射观测站水切伦科夫探测器阵列,开展了前端电子学数据传输接口设计。基于实验数据率大、数据可靠性要求高的特点,进行了千兆以太网下的TCP/IP数据传输模块的设计。本文主要介绍了基于FPGA嵌入式系统的TCP/IP数据传输技术在LHAASO WCDA中的应用研究。实验结果表明:此数据传输模块数据率可达237 Mbps,满足应用要求。同时,还对此模块进行了24小时的传输测试,数据传输率保持稳定。     

一种传感器动态误差实时修正方法及其FPGA实现

为了解决在测试系统中由于传感器动态特性引起测试数据失真的问题,提出了一种基于粒子群的传感器动态补偿方法。该方法依据实测的传感器输入和输出数据运用粒子群优化算法得到最优补偿器模型及参数。为了实现动态误差的实时修正在研制了以FPGA为控制核心的数据采集及存储系统的基础上,将分布式算法引入到动态补偿器的硬件结构设计中,完成了传感器动态补偿器的FPGA实现。最后研制了传感器模拟器并运用该系统对其输出的数据进行了采集,调试结果表明本系统能够准确地采集存储数据同时还能够修正由传感器模拟器引起的动态误差。     

基于FPGA的通用SPI总线IP核设计与实现

为了解决SPI协议中串行时钟的通用性问题,提出了一种基于FPGA实现SPI总线IP核的设计方法。以FPGA作为核心控制器对系统结构进行了模块化分解以适应自顶向下的设计方法并对各个模块进行阐述。在Quartus II开发平台中采用Verilog硬件描述语言利用有限状态机实现了SPI主机的设计方法并结合SPI时序给出了相应的数学模型。采用STMicro公司的M25P64串行FLASH结合该IP核设计了系统方案。最后在Modelsim环境下对FLASH的读、写操作进行仿真,并通过signaltap进行在线测试验证了该IP核设计的正确性和可靠性。     

一种高性能多通道海洋地震勘探数据读出系统的设计

介绍了一种用于海洋地震勘探的高性能、多通道数据读出系统,该系统基于先进的Compact PCI平台,由拖缆数据读出和预处理插件、系统同步插件以及数据汇聚传输插件组成,各模块之间通过高速背板总线进行数据交互,并通过千兆以太网将数据传输至数据获取系统。实验室测试和海上作业实验表明,本读出系统架构合理、配置灵活、工作可靠,能够完成高精度三维海洋地震勘探对读出系统的实时处理和传输的要求。     

数字多道中梯形成形算法的FPGA实现

针对数字多道核谱仪系统,研究并实现了数字滤波梯形成形算法。从数学理论上对算法可行性进行论证,并利用Matlab仿真验证;采用FPGA技术对该算法建模及Modelsim仿真分析,完成了数字多道的研制。通过NaI(TI)探测器进行55Fe源能谱实测结果表明,该算法能够达到最佳滤波成形效果,改善了数字多道的各方面性能,在自主研制的多道分析器中得到了成功应用。