基于Wishbone总线片上传感器控制系统的设计

该论文在对传统传感器节点结构的分析基础上,设计了一种基于Wishbone总线的传感器控制系统结构IP核,并在Xilinx Spantan3系列的FPGA芯片上进行了调试测试。论文首先设计了以SHT7X作为传感器模块和以CC2420作为无线通信模块的传感器节点控制系统架构,然后详细设计了系统各模块,包括MCU、各种接口模块和系统连接模块,这些模块均采用WISHBONE总线标准。最后对设计进行综合、实现和调试,结果显示该设计值占用了625个Slice,最高频率达78．740MHz。     

基于Wishbone总线片上传感器控制系统的设计

该论文在对传统传感器节点结构的分析基础上,设计了一种基于Wishbone总线的传感器控制系统结构IP核,并在XilinxSpantan 3系列的FPGA芯片上进行了调试测试。论文首先设计了以SHT7X作为传感器模块和以CC2420作为无线通信模块的传感器节点控制系统架构,然后详细设计了系统各模块,包括MCU、各种接口模块和系统连接模块,这些模块均采用WISHBONE总线标准。最后对设计进行综合、实现和调试,结果显示该设计值占用了625个Slice,最高频率达78.740MHz。     

基于QPSO算法的传感器动态补偿方法及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,提出了一种基于量子粒子群优化算法(Quantum-Behaved Particle Swarm Optimization,QPSO)的传感器动态补偿方法;该方法依据传感器校准时的输入和输出数据运用QPSO算法得到最优补偿器模型及参数;为了将获得的最优动态补偿器运用于实时在线测量,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高速并行FPGA实现。实验表明高速并行动态补偿器不但能够修正传感器的动态误差,而且其高速并行结构极大减少了对FPGA资源的占用率并有效的提高了系统等效吞吐率。     

一种QPSO的地下浅层震源定位方法

在一些传统的震源定位算法中,震源优化时对初始震源解的要求比较高,依赖性较大,且搜索范围具有一定的局限性,很难在群波混叠严重,频谱成分复杂的大区域范围内进行震源定位寻优.针对这一问题,提出了基于量子粒子群(QPSO)算法的地下浅层震源定位方法,并通过仿真实现了该算法,评估了该算法与传统算法的优劣.实验结果表明:在–100 m×100 m×–40 m范围内,基于QPSO的浅层单目标震源定位算法的定位精度明显高于传统的基于粒子群的震源定位算法,定位精度可达0.324 m,具有重要的实际应用价值.     

基于NiosⅡ的智能多接口片上系统设计

设计了一种基于NiosⅡ处理器的片上系统(SoC),集成了NiosⅡ处理器IP、PCI接口IP、网络接口IP以及基于Wishbone总线的串行接口IP核、CAN接口IP核等。系统具有可重配置、可扩展、灵活、兼容性高、功耗低等优点,适合于片上系统开发与应用。本设计使用Verilog HDL硬件描述语言在QuartusⅡ环境下进行IP软核设计、综合、布局布线,在Model Sim下完成功能、时序仿真,在SoPC下完成系统的定制与集成,在NiosⅡ IDE环境下完成片上系统软件程序的开发,最后在FPGA器件上实现了智能多接口功能的片上系统。     

基于NOIS处理器的定制硬件技术研究

基于系统级FPGA的SOPC嵌入式设计特点,采用SOPC Builder设计工具可以有选择地将处理器、存储器、I/O等系统设计所需的IP组件集成到FPGA器件上,也可以通过自定义用户逻辑集成到FPGA器件上,从而构建高效SOC。本文分析了嵌入式处理器NOIS软核特性,并给出了基于NOIS内核的SOPC软硬件开发流程和自定义用户逻辑的软硬件设计过程。     

基于相位一致性的遥感图像匹配方法

图像匹配的优劣是影响图像拼接质量的一个重要因素,而传统的图像匹配方法对辐射畸变敏感.为了解决这一问题,提出一种鲁棒的图像匹配方法.通过Log-Gabor滤波器与图像卷积计算得到能够检测图像特征的相位一致性模型,接着考虑在各方向上的Log-Gabor卷积结果构造出具有旋转不变的标准化的最大索引图,最后在最大索引图上使用分...     

基于总线访问的片上调试方法研究

支持片上在线调试是嵌入式SoC设计目标之一;现有的片上调试系统多基于扫描链技术,SoC系统的功能设计和调试设计必须同步,这种紧耦合的设计方法移植性差、通用性弱,与SoC系统IP复用的理念不符;基于此,提出了一种基于片上标准总线的SoC在线调试方法,该方法引入调试主设备的概念,复用片上总线传输实时调试数据,实现了对SOC外围IP的在线调试,同时通过引入调试支持单元和调试处理模块实现了对处理器主设备的总线访问调试;该方法适用于以标准总线结构互联的SOC系统,具有适用性广、调试功能丰富、调试接口多样、调试效率高等优点;该方法在以SPARC处理器为处理核心、AMBA总线为互联的SoC系统中进行了实现和在线调试验证,实验表明满足SoC的调试需求。     

片上多核处理器存储一致性验证

存储一致性验证是片上多核处理器功能验证的重要部分.由于验证并行程序的执行结果是否符合存储一致性模型理论上是NP难问题,现有的验证方法中只能采用一些时间复杂度大于O(n3)的不完全方法.发现在支持写原子性的多处理器系统中,两条执行时间不重叠的操作之间存在确定的时间序.通过引入时间序的概念,设计并实现了一种线性时间复杂度的存储一致性验证工具LCHECK.LCHECK利用时间序将验证局部化,使得在表示程序执行结果的有向图中,序关系边的推导和正确性检测都被限定在有限范围内.与现有其他方法相比,LCHECK时间复杂度低,对程序长度和访存地址数没有限制,因此验证效率更高.作为国产片上多核处理器龙芯3号的重要验证工具, LCHECK发现了一些存储系统的设计错误.     

基于IP软核和FPGA的片上系统设计实例

围绕基于IP核和FPGA设计SoC片上系统这一主题,定义处理MORSE码的SoC的功能和MORSE码传输协议;根据定义的MORSE码传输协议,重点分析并设计MORSE码串行异步通信模块;对Core8051-IP核进行扩展、裁剪和修改,完成基于IP核的MORSE码处理的SoC设计。     

基于视频相位的拉索振动检测

作为斜拉桥的重要受力构件,斜拉索的振动检测对桥梁健康监测具有关键作用.在实验室理想条件下,传统的空间相位振动检测算法能够实现结构振动的高精度测量,然而在实际场景下,环境因素如车辆、风激励以及拉索与地面的角度等会对测量结果造成较大的误差,因此其不适用于实际场景下的拉索振动检测.针对此问题,本文提出了一种基于方向自适应复可控滤波器的拉索振动频率检测算法,用于实现在真实场景下拉索振动的精确测量.首先,利用拉索的直线特性检测拉索位置,并确定拉索主振方向;其次根据拉索的振动方向特性,设计方向自适应复可控滤波器组,对视频的每一帧图像进行分解处理,得到不同尺度同一方向的相位谱和幅度谱,并对拉索边缘区域相位进行增强;最后将每一帧图像处理得到的不同尺度的空间相位进行平均,按时间顺序排列生成相位序列,对提取到的相位序列进行傅里叶变换得到拉索振动主频频率.通过与加速度传感器测量结果比较,证明本文算法鲁棒性较高,能够满足真实场景下桥梁拉索振动测量的应用需求.     

基于FPGA的流水线LMS自适应滤波器设计

流水线自适应数字滤波器因为有反馈环路而不同于普通流水线滤波器,采用弛豫超前技术对最小均方（LMS）自适应滤波器的失调误差和自适应时间常数进行了流水线分析.利用MATLAB/Simulink中DSP Builder模块库设计了不同延迟参数下滤波器的性能.最后应用FPGA的设计软件QuartusⅡ分析了流水线自适应滤波器的时钟速度和消耗逻辑单元数.实验表明：选取合适的延迟参数可以显著提高自适应滤波系统的时钟速度.     

基于FPGA的宽带数据采集时钟相位校正方法

为了解决宽带数据采集中由于传输线延时不一致造成的数据误采集的问题,首先从数据传输线电平转换机理入手分析了这一问题的原因所在,在此基础上,给出了估算采集时钟相位失真程度的一种简便测试方法,并分析了基于FPGA实现的两种时钟相位校正方法,即DPLL法和Logic Cell法;最后,利用FPGA集成开发环境QuartusⅡ对这两种相位校正方法的性能进行了仿真和比较,结果表明,这两种方法都具有精确的可控性。     

一种基于QPSO的脉冲耦合神经网络参数的自适应确定方法

针对目前脉冲耦合神经网络(PCNN)神经元模型中的参数主要通过人工定义的问题,提出一种基于量子微粒群优化(QPSO)算法的PCNN参数自动确定方法,并分析该算法的时间复杂度。该方法利用PCNN分割后的图像熵作为QPSO算法的适应度函数,在解空间中自动搜索PCNN中待确定参数的最优值,提供一种PCNN神经元模型中的参数自动确定方法。将该方法应用于图像分割时,以互信息量作为图像分割评价标准。仿真结果表明文中方法实现正确的图像分割,其性能优于Otsu方法、人工调整PCNN参数方法、遗传算法优化方法和微粒群优化方法,表现出较好的鲁棒性。     

基于FPGA的电化学法化学需氧量测量仪的设计

为了达到简单、快速、无二次污染并且较准确地测量污水COD的目的,选用适合三电极传感器的羟基自由基氧化法测量COD,并利用SOPC技术在FPGA上建立集数据采集和数据计算与显示于一体的Nios Ⅱ双处理器系统,利用最小二乘法建立标准曲线,从而根据测得的电流值计算COD.利用NiosⅡ开发套件中的硬件互斥核来协调两个处理器对共享存储器的访问,实现两个处理器间数据的传输.最后,使用DE2-115开发板进行实验验证,基本达到设计要求.     

基带信号插值滤波器的设计及其FPGA实现

本文主要介绍了由内插滤波器特性较好的级联积分梳状滤波器CIC和补偿滤波器FIR级联的插值滤波器的结构。直接在FPGA中调用滤波器的IP核,采用多级级联的方式,这种结构的插值滤波器能有效地实现该设计提高基带信号采样率的要求。通过XILINX时序仿真验证了该结构的高效性和正确性,在实际矢量信号发生器研制中可推广应用。     

基于FPGA的扩频信号的相位解旋

GPS与GLONASS二合一卫星导航接收机中相位解旋(载波剥离)方案的选取和实现对基带信号处理的实现和定位解算的稳定度和精度有很大的影响,一般的相位解旋方案不能满足二合一接收机的实际情况.根据相位解旋的原理,针对二合一接收机的实际问题,选取复数对相位解旋方案,并在具体实现中对其结构进行改进.利用FPGA实现相位解旋的逻...     

基于QPSO的上证指数ARCH模型

介绍一种利用量子行为粒子群算法(QPSO)建立上证指数收益的 ARCH模型,利用不同的算法精确地估计模型中的参数,验证QPSO算法的优越性。利用得到的估计模型对指数收益进行预测,得到大致跟随指数实际走势的预测值。试验结果表明,QPSO算法比粒子群算法、遗传算法能更好地解决此类问题。     

基于惯性/磁力传感器与单目视觉融合的SLAM方法

针对单目视觉SLAM（同时定位与地图构建）算法没有尺度信息以及在相机移动过快时无法使用的问题,提出了一种IMU（惯性测量单元）!!/磁力传感器与单目视觉融合的SLAM方法．首先,提出了一种模糊自适应的九轴姿态融合算法,对IMU的航向角进行高精度估计．然后,采用单目ORB-SLAM2（oriented FAST and rotated BRIEF SLAM2）算法,通过IMU估计其尺度因子,并对其输出的位姿信息进行尺度转换．最后,采用松耦合方式,对IMU估计的位姿和ORB-SLAM2算法经过尺度转换后的位姿,进行卡尔曼滤波融合．在公开数据集EuRoC上进行了测试,测试结果表明本文方法总的位置均方根误差为5.73 cm．为了进一步在实际环境中验证,设计了全向移动平台,以平台上激光雷达所测的位姿数据为基准,测试结果表明本文方法的旋转角度误差小于5°,总的位置均方根误差为9.76 cm．