一种基于FPGA技术的高速数据通讯卡

介绍一种基于ＦＰＧＡ技术的，用于单片机控制的人机与微计算机间交换信息的数据通讯卡，通讯卡的结构简单，体积小，采用ＩＳＡ１６总线，从机与主机并行传输数据，传输速度可达２００ｋｂｐｓ以上，设有Ｐａｓｓｗｏｒｄ判别、通讯卡识别、从机识别等多项功能，使用方便。     

FPGA的VHDL设计策略

大规模的可编程逻辑器件已经显著改变了数字系统的设计过程，并且VHDL语言在设计中的作用也日益显著．简要论述了关于FPGA的VHDL设计中一些注意事项，提高电路描述的正确性，从而提高FPGA设计的性能．     

基于FPGA的DPSK解调电路设计

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。本文讨论和仿真实现了基于FPGA的数字化DPSK解调系统。用Altera公司的FPGA开发平台QuartusⅡ实现了一个对基带信号的DPSK解调系统模型的仿真。     

基于ROM的FPGA多通道PWM调速策略研究

针对目前机电一体化系统中PWM信号通道多和难同步的问题,提出一种基于ROM的FPGA多通道PWM发生器的设计方法。利用FPGA内部ROM资源,通过软件的方法根据需要产生多路PWM信号。多路PWM发生器通过采用同一时基,可实现PWM信号的严格同步和不同调制策略。采用的FPGA数据采集速度达到1 MB/s,独有的NiosII核软处理器可以实现DSP的功能,可以完成复杂的数据处理。设计方法在机械臂控制系统中进行了实际的应用,初步设计了硬件电路并利用quartus II和modelsim给出了仿真结果。实验结果表明设计方案能很好满足系统功能和性能要求,同时设计又具有开放性,可以在此基础上进行扩展。     

基于FPGA的KLT特征点多层次归并排序

KLT算法已在多个领域得到成功的应用,其中特征点的排序是用来选择好的特征点跟踪的关键。针对传统排序算法计算耗时、实时性差的缺点,提出一种可并行的多层次归并排序算法并在FPGA中实现了其并行计算,同时分析了其周期精确的计算时间。结果表明该归并排序算法可以[O(N)]的时间复杂度完成特征点的排序,能够满足高清分辨率的图像/视频数据中KLT特征点排序的实时性要求。     

一种FPGA验证与测试的方法介绍

如何快速开发FPGA测试平台以实现FPGA验证与测试是本文的研究重点。基于PC、ATE与自制应用型DUT板,对FPGA验证与测试开发技术进行研究。PC主要完成测试程序下载与调试验证工作,自制应用型DUT板实现对FPGA的配置,ATE等待FPGA配置完成后进行信号输入与输出验证。基于该理论对Xilinx公司的XC2S200进行了实验,实验表明该方法可行并能快速实现测试开发与芯片验证,且具有很好的通用性,可用于其他FPGA芯片的测试、研究与验证。     

基于FPGA的直接数字频率合成技术研究

介绍了直接数字频率合成(DDS)技术的设计原理、方法及结论。重点介绍DDS技术在FPGA中的实现方法,采用该方法设计的DDS系统可以很容易地嵌入到其他系统中而不用外接专用DDS芯片,使电路具有结构简单、可编程控制等特点。     

基于FPGA的主机与多单片机快速通讯系统的设计

本文设计了一个基于ＦＰＧＡ的主机与多单片机快速通讯的系统，它将多片ＭＣＳ—５１系列单片机通过全互连的拓扑结构连接起来，以ＰＣ４８６／５８６系列微机为主机，构成一个主从分布式控制的多机系统。其中硬件设计在Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＣＡＤ软件上进行了模拟验证并得到了ＦＰＧＡ实现，实验表明这种方法可以提高系统的处理效率，提高实时性，对个子系统的编程及调试带来了很大方便     

基于FPGA的轮廓提取并行计算系统研究及实现

针对高质量的轮廓提取算法计算量大、实时性差的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的图像轮廓并行计算系统。通过设计适合的硬件结构及相应的算法改进,采用了多种不同的并行方式加速算法的计算。实现了一种高质量的轮廓提取算法--Pb（Probability Boundary）算法的高速计算。实验结果表明,在FPGA工作频率200 MHz时,被处理图像分辨率为481×321时,该系统处理速度可达39帧/s,为将Pb算法应用于实际系统提供了条件。     

基于分布式算法的高阶FIR滤波器及其FPGA实现

提出一种新的高阶FIR滤波器的FPGA实现方法。该方法运用多相分解结构对高阶FIR滤波器进行降阶处理,采用改进的分布式算法来实现降阶后的FIR滤波器。设计了一系列阶数从8到1 024的FIR滤波器,通过Quartus II 7.1的综合与仿真,以及在EP2S60F1020C4 FPGA目标器件上的实现结果表明,该方法能够有效地减少硬件资源的使用且满足高速实时性的要求。     

共轭梯度求解器的FPGA设计与实现

针对共轭梯度(CG)迭代算法软件执行效率低、实时性差的缺点,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台的CG迭代求解器。设计采用软硬件结合的方式构建整个系统,CG协处理器执行CG迭代算法中计算量大、控制简单的代码,以达到硬件加速的目的。控制复杂、计算量较少的代码则依旧在微处理上执行。设计采用行交错数据流,使得整个系统完全无停顿的运行,提高了计算性能。实验结果表明,与软件执行相比,硬件CG协处理器可以获得最高5.7倍的性能加速。     

KLT织物疵点检测算法研究及FPGA实现

提出了一种基于FPGA的织物疵点检测系统的实现方案,设计在充分利用FPGA的并行体系架构和丰富的块存储资源的情况下引入KLT（Kanade-Lucas-Tomasi）特征点检测算法对织物疵点进行实时检测,以灵活的硬件可编程来满足KLT检测算法的调整以适应不同的检测要求。经验证,系统可以在实际的应用中准确地检测出织物上的疵点,且检测灵活方便。     

混沌吸引子及FPGA实现

提出了一个混沌系统,并利用理论和数值仿真的方法对系统的基本特性进行了分析。通过Lyapunov指数谱和分岔图,对系统在混沌、拟周期和周期轨之间的转换进行了分岔分析。为验证系统的混沌行为,在Matalab的Simulink下,利用DSP Builder设计了一个电路,并把它转换成VHDL语言程序,利用Quartus II下载到硬件电路中进行了实验,实验结果与计算机仿真结果完全一致。提出了一种基于FPGA平台和EDA开发工具的实现混沌吸引子的新方法。     

基于FPGA的NAND Flash坏块处理方法

针对NAND Flash在存储数据时对可靠性的要求,分析传统坏块管理方式的弊端,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的坏块处理方案,采用在FPGA内部建立屏蔽坏块函数的方法屏蔽坏块。该方法彻底屏蔽对坏块的操作,可以实现对Flash的可靠存储。实际工程应用证明其具有较高的可靠性。 关键词：     

可重构加密引擎设计及FPGA实现

针对网络安全加密系统中安全能力弱、开发成本高和实时能力差等问题,提出了一种基于FPGA的可重构加密引擎的设计方案,在详细论述了该加密引擎的总体设计结构的基础上,分析了FPGA实现中关键技术的解决方法。通过实验仿真表明：该引擎可以有效地提高FPGA器件的可重构性能,可重构资源比可以达到0.78,因此,该引擎在今后的嵌入式安全产品开发方面具有很好的速度和可重构应用前景。     

二维椭圆硬件加速算法研究及其FPGA实现

针对现有的嵌入式二维图形加速系统中椭圆加速功能缺失或者不足的缺陷,提出了一种支持椭圆绘制和填充的功能齐全的椭圆硬件加速单元设计方案。采用自顶向下的设计方法,根据功能需求定义了椭圆加速单元的总体结构及功能模块划分,内部各功能单元采用流水线控制,将图形分解成水平线段输出;提出了适用于本设计的图形硬件实现算法,用Verilog HDL语言编写代码完成各模块的逻辑设计;通过仿真后在FPGA上综合实现。仿真及调试结果表明：提出的图形算法切实可行;设计的椭圆硬件加速单元能够正确快速地完成各种椭圆参数配置组合的椭圆绘制和填充功能,能够很好地满足二维图形加速系统的需求。     

一种实现高速异步FIFO的FPGA方法

在跨时钟域传递数据的系统中,常采用异步FIFO（First In First Out,先进先出队列）口来缓冲传输的数据,以克服亚稳态产生的错误,保证数据的正确传输。但由于常规异步FIFO模块中的RAM存储器读写寻址指针常采用格雷码计数器以及“空满”控制逻辑的存在,将使通过这两个模块的信号通路延时对整个模块的工作频率造成制约。提出了一种在FPGA内实现高速异步FIFO的方法,该方法针对不可能产生满信号的高频系统,通过省略“满”信号产生模块和多余的存储器位深来简化常规的FIFO模块,而只保留“空”信号产生模块。仿真和综合设计结果表明,整个模块的工作频率得到一定提高。     

基于FPGA的高速采样缓存系统的设计与实现

为了提高高速数据采集系统的实时性,提出一种基于FPGA+DSP的嵌入式通用硬件结构。在该结构中,利用FPGA设计一种新型的高速采样缓存器作为高速A/D和高性能DSP之间数据通道,实现高速数据流的分流和降速。高速采样缓存器采用QuartusⅡ9.0 软件提供的软核双时钟FIFO构成乒乓操作结构,在DSP的外部存储器接口(EMIFA)接口的控制下,完成高速A/D的数据流的写入和读出。测试结果表明：在读写时钟相差较大的情况下,高速采样缓存器可以节省读取A/D采样数据时间,为DSP提供充足的信号处理时间,提高了整个系统的实时性能。     

卷积神经网络的FPGA并行加速方案设计

根据卷积神经网络的特点,提出了深度流水的FPGA加速方案,设计了卷积层的通用卷积电路。该卷积电路可以在一个时钟周期内获得一个计算结果。理论上,该方案对于MNIST数据集,在28×28个时钟周期内可以获得一幅图片的运算结果。针对网络训练过程的前向传播阶段,在网络结构和数据集相同的情况下,对GPU,FPGA,CPU进行了在计算效率和能耗之间的比较。其中在计算效率方面,50 MHz频率的FPGA就可以相较于GPU实现近5倍的加速,相较于12核的CPU实现8倍的加速。而在功耗方面,该FPGA的实现方案只有GPU版本的26.7%。     

MBE的分析与优化技术的研究

多带激励语音压缩（MBE）算法广泛应用于保密通信中,近来,随着语音压缩编解码技术的进步,信息隐藏载体的多样化发展,出现了以MBE为载体的密写文件。为了保障保密通信安全,提出了一种MBE算法的分析与优化技术。通过对算法的清浊音判决模块优化,浮点转定点,牛顿迭代法实现开平方,对超越函数查表实现等方法,并采用基于SOC/Leon3微处理器架构的现场可编程门阵列（FPGA）实现,减少了近45%硬件资源的消耗,并且运算实时性能提升了约29%,为针对MBE的隐写分析提供了一个很好的平台。