FPGA/CPLD可编程逻辑器件的发展前景

1　引言可编程器件即部分功能可由软件程序更改的器件 ,主要有Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＦＰＧＡ器件系列和Ａｌｔｅｒａ公司的ＣＰＬＤ器件系列 ,它们开发较早 ,占用了较大的ＰＬＤ市场。随着数字逻辑系统功能复杂化的需求 ,集成电路本身在不断地进行更新换代。 10年前 ,其规模为每平方英寸 1万个门电路 ;现在已达到平均每平方英寸10 0万个门电路 ,因而出现了现场可编程逻辑器件(ＦＰＬＤ) ,其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(ＦＰＧＡ)和复杂可编程逻辑器件 (ＣＰＬＤ)。这里的ＦＰ ＧＡ/ＣＰＬＤ实际上就是一个子系统部件 ,这种芯片受到世…     

基于FPGA的任意波形发生器的设计与实现

提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）采用DDS（直接数字频率合成器）技术的任意波形发生器设计方案。该方案的硬件电路以FPGA为核心器件,辅以D／A转换器、程控放大和人机接口电路构成。其中FPGA内部控制电路采用8051单片机软核为核心进行设计,信号合成电路采用VHDL语言设计数控振荡器实现,低通滤波器为采用窗函数法设计的16阶线性FIR数字滤波器。     

基于FPGA的雷达测距设计

介绍了利用现场可编程门阵列(FPGA)技术来实现雷达测距的方式,论述了该系统的硬件结构组成和功能。针对测距处理的特点和要求,充分利用了FPGA的高速灵活的可编程资源,应用VHDL语言编程实现测距的硬件设计,既提高了处理速度和精度,又具有可编程的灵活性。经验证该设计能够完成测距处理,工作性能良好。     

基于FPGA的数字基带信号源设计

本文提出并实现了一种基于现场可编程门阵列FPGA的通用数字基带信号源实验演示系统。该系统采用正交调制方式,利用m序列作为信息源,星座映射后进行脉冲成形滤波,最终输出数字基带波形。教学实践表明,该综合实验演示系统可加强学生对数字基带的星座映射和成形滤波等概念的理解,为进一步学习数字通信理论奠定了基础。     

基于FPGA的CFAR设计与实现

简要介绍广泛应用于雷达信号处理中的恒虚警率(CFAR)的基本原理.通过对数据流的分析,依据CFAR算法规则简单的特点,提出一种基于FPGA的实现方案,并详细介绍用FPGA实现CFAR的原理、电路组成和各部分电路的设计方法.     

基于FPGA的CAN总线控制器设计

使用Verilog HDL硬件描述语言完成了对CAN总线控制器的设计,能够实现符合CAN2.0A协议的所有功能.本总线控制器的外部接口采用Altera公司开发的Avalon总线接口,增强了控制器的应用灵活性.本设计使用Modelsim软件完成了功能仿真和时序仿真.     

基于FPGA的BCH编码器的设计

BCH码是一种获得广泛应用的能够纠正多个错码的循环码。介绍了BCH编码原理,基于FPGA,利用VHDL硬件描述语言实现了一个BCH(15,11)码编码器。给出了仿真结果。仿真结果表明,达到了预期的设计要求,并用于实际项目中。     

基于FPGA的ADS-B信号解码的设计

文章介绍了基于1090ES数据链技术的广播式自动相关监视设备(ADS-B)的解码流程;给出了FPGA和DSP信息提取的实现方案。通过ADS-B标准解码方式,文章采用Verilog编程语言和C语言完成了其各个功能模块的设计。实验结果表明,该方案可以实现ADS-B信号信息的提取,并可以提取ADS-B信号所包含的信息。     

任意维矩阵求逆的FPGA设计与实现

矩阵运算广泛应用于各类电路计算中,矩阵运算的硬件实现能够充分发挥硬件的速度和并行性。其中矩阵求逆是矩阵运算中重要的运算,针对目前多维矩阵难以设计的情况,本文提出了一种任意维矩阵求逆的硬件实现方法,实验达到了预期目标。任意维矩阵求逆的硬件实现在数字信号处理领域将具有广泛的应用前景。     

基于FPGA的图像缩放算法设计

针对目前缩放插值算法中硬件实现比较复杂、资源消耗多、运算处理时间长、实时性较差等缺陷,介绍了一种基于图像的双线性插值缩放算法的设计方法,同时对算法中的浮点运算进行优化,节省了电路的硬件开销。最终搭建了FPGA验证平台,实现了图像的任意比缩放,证明了设计的可行性,达到了实验预期的目的。     

一种CMOS微功耗硬件可编程变阻电路

变阻电路作为电路系统中的子功能块,应用范围极其广泛。SOC（片上系统）的发展对其提出了小体积、低功耗的要求。传统开关变阻电路体积大、功耗大,因此需要从结构的角度对变阻电路进行改进。文中基于三态输入的概念,提出一种新型微功耗硬件可编程变阻电路。仅用三端硬件可编程端口,实现了26级变阻电路。使用钟控锁存器结构,在3V电压、10％占空比时钟作用下,电路功耗仅为3μW。结合运放用于线性电压设置,设置电压精度±2％。     

基于FPGA的智能变送器的设计与实现

根据工业应用的实际需要以及网络通信发展的功能要求,提出了基于FPGA智能变送器控制系统的总体方案,设计了以XILINX公司的Spartan3系列XC3S4005PQ208C可编程逻辑器件为主控制器、DM9000A为以太网通信接口、SJA1000为CAN控制器的硬件系统,并给出了系统软件流程图,重点论述了数据采集和数据模拟输出控制电路的FPGA实现,结合ISE10.1设计软件给出了A/D、D/A的仿真结果。     

基于MCU和FPGA的三相高精度程控电源

简述了目前程控电源的现状和FPGA在实现闭环PID控制方面的优势,提出了将直接数字频率合成技术（DDS-Digital Direct Frequency Synthesis）和PID控制技术相结合来设计程控电源,介绍了系统各个模块,并分析了FPGA实现DDS和PID的原理与方法,通过实验测试证明该方法的可行性。实践证明...     

基于FPGA的可编程电压源系统设计

介绍一种基于FPGA的可编程电压源系统的设计与实现.采用FPGA为控制芯片,应用Quartus Ⅱ软件和硬件描述语言为工具,通过数/模转换和运放把数字信号转换成模拟电压信号.实验表明,该系统操作灵活方便,稳定性强,调压精度高,电压可调范围大(0～26 V),具有很好的实用性和工程参考价值.     

一种FPGA新型逻辑单元结构的设计

提出了一种FPGA可编程逻辑单元的新结构,该结构具有较多的输入端数和输出端数,并加入了专用的快速进位逻辑、专用级联链等功能,使得这种结构可用来实现任意4输入的逻辑函数和某些高达11个变量的输入函数;这种结构还可同时实现两个任意3输入的逻辑函数或最多5输入的某些函数,而且也能实现快速的进位计算和高扇入的逻辑运算.与目前一些商业FPGA的逻辑结构进行比较表明,本文提出的单元结构不仅具有较高的资源利用率,而且在性能和函数实现能力上都有较大的优势.     

可编程输入输出接口设计研究

针对输入输出接口设计中多电平标准兼容,宽输入输出电压范围,多驱动调节,翻转率控制,以及高速接口中信号反射等问题,提出一个易于扩展的可编程接口设计方案。实现了一个用于现场可编程门阵列（FPGA）的可编程输入输出接口,通过编程可实现多达16种接口电平标准,兼容5V电压的,TTL电平。测试结果表明,接口速度和国外同类产品接近,静态电流优于国外的同类产品。     

基于现场可编程门阵列的数控延时器的设计

给出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数控延时器的设计方法.首先详细介绍使用计数器的串联实现可控延时的方法,接着讨论不同延时范围下该数控延时器的改进方案,最后分析延时误差及延时精确度.延时器的外部接口仿照AD9501设计.     

单次可编程金属-分子-金属器件

提出了一种单次可编程的金属-分子-金属器件.该器件利用一种经过改良的Rotaxane LB膜作为功能层.可以和应用于场编程门阵列电路中的无机反熔丝器件相比拟,将在有机可编程电路和容错电路等方面有较广泛的应用.所有的加工工艺都是低温工艺,使得该器件可以和其他有机器件集成.电学测试表明该器件有良好的单次编程能力,其击穿电压为2.2V,关态电阻为15kΩ,而开态电阻为54Ω.据分析,这一特性是由非对称的电极结构和金属原子在高电场作用下穿透了分子薄膜所造成的.     

单次可编程金属-分子-金属器件

提出了一种单次可编程的金属-分子-金属器件. 该器件利用一种经过改良的Rotaxane LB膜作为功能层,可以和应用于场编程门阵列电路中的无机反熔丝器件相比拟,将在有机可编程电路和容错电路等方面有较广泛的应用. 所有的加工工艺都是低温工艺,使得该器件可以和其他有机器件集成. 电学测试表明该器件有良好的单次编程能力,其击穿电压为2.2V,关态电阻为15kΩ,而开态电阻为54Ω. 据分析,这一特性是由非对称的电极结构和金属原子在高电场作用下穿透了分子薄膜所造成的.     

基于FPGA的雷达视频融合设计

显示雷达视频是雷达显示终端的主要任务,本文介绍了一种视频融合的设计,采用stratixⅡ公司的可编程逻辑器件EP2S30F484C4及QuartusⅡ5.1开发系统实现。由于采用该器件,减少了设备体积,同时也使设备的可靠性和设计的灵活性大大提高。