基于SOPC系统的多功能虚拟仪器设计

以FPGA为基础,融入SOPC技术,实现了1种嵌入Nios Ⅱ软核的多用虚拟仪器实验样机,具有双通道示波器、信号发生器、频率特性测试仪等多种功能.它利用FPGA平台和模拟信号调理电路对信号进行采集和数据输出,采用USB总线与上位机通信,并由上位机进行数据处理和显示.采用LabWindows/CVI编写上位机软件,很方便...     

基于SOPC系统的虚拟示波器设计

以LabWindowS/CVI为开发平台,利用嵌入NiosⅡ软核的FPGA构成的SOPC系统,设计了1种双通道虚拟示波器,详细阐述了虚拟示波器数据采集电路的设计方法、信息处理部分电路设计方法、SOPC系统的构建方法、USB通信接口的设计方法,完成了基于μC/OS-Ⅱ的NiosⅡ软件和基于LabWindows/CVI的虚...     

基于Nios Ⅱ软核的人脸定位系统设计

基于Nios Ⅱ软核的SOPC技术实施数字图像处理是当今的应用热点。本文依托于该技术应用于人脸图像定位系统,进行系统搭建,定位算法实现,软件编制。通过定制用户指令,应用成熟的人脸定位算法和使用友晶科技的DE-2高性能图像处理开发平台,显著的提高了系统的实时性和正确识别率,完成了系统硬件平台搭建、人脸定位算法的软硬件实现和开放IP核的应用的设计目的,也为后续的功能完善,性能提高及人脸识别提供了必要的理论与实践基础。     

基于SOPC的全彩色LED景观灯控制系统设计

针对全彩色LED景观灯控制系统的缺乏,结合SOPC嵌入式开发技术,以FPGA为核心开发了一款基于NiosⅡ嵌入式软核的灯控系统,通过μC／OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的多任务控制方式,实现了对LED灯群进行情景播放的控制。文中分析了系统的功能结构,给出了硬件系统总体设计方案,重点论述了系统中显示驱动单元的设计、PWMIP核的定制方法,对PWMIP核的功能进行了仿真,介绍了系统软件的设计思想和流程。仿真及实验结果表明,通过该系统控制的LED灯群,可以显示256种颜色,具有5种变化方式及全彩色动态变化效果。采用SOPC嵌入式开发技术,简化了系统结构,系统的处理能力、稳定性、功能扩展性显著增强。     

基于NiosⅡ的数字信号源的SOPC设计

研究了基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的全数字通用信号源的SOPC设计与实现方法,阐述了该信号源的总体设计方案,重点介绍了FPGA中自定义组件的设计,信号发生模块的设计,给出了信号发生模块的顶层设计原理图及时序仿真结果。该信号源可以灵活地实现任意波形输出,并且输出频率稳定、准确,波形质量好和输出频率范围宽,具有很高的应用价值。采用SOPC方案进行系统设计,充分利用FPGA的可编程性,整个开发过程变得灵活方便。     

基于SOPC的家居安防视频监控系统的设计

提出了以NiosⅡ软核处理器为核心,利用SOPC技术构建网络硬件平台,采用TCP/IP协议栈实现信息数据网络化传输的家居安防视频监控系统的设计方案。详细分析了系统的功能需求,确定了系统总体设计方案;对系统主要功能模块的设计、配置进行了分析,给出了部分电路的具体实现方法;提出了利用uClinux开放的TCP/IP协议代码实现信息数据网络化传输的方法,分析了图像采集部分的软件设计,给出了相应的设计流程。采用SOPC方案进行系统设计,充分利用了FPGA的可编程性,整个开发过程变得灵活方便;以嵌入式操作系统uClinux作为软件平台,图像的采集和网络传输更为稳定可靠。     

基于SOPC技术的串口通信模块的设计

本文利用嵌入式处理器NiosⅡ构建一个可编程片上系统（SOPC）,实现了FPGA片上串口通信模块的设计,避免了传统设计中专用串口扩展芯片进行串口扩展的设计。本文简要介绍了SOPC设计架构,从硬件、软件两个方面详细介绍了基于SOPC的串口数据采集系统的实现。并通过实验验证FPGA与外界系统的通讯的可靠行,有效提高了系统的集成性,降低了硬件成本。     

基于可编程系统芯片技术的电子式互感器数据采集

针对电子式互感器采集器设计中的一些问题,介绍了一种新型的采集器设计方法。采用可编程系统芯片技术在现场可编程门阵列（FPGA）内构造CPU处理器软核,通过单片FPGA实现了传统的CPU加FPGA才能实现的高速、高精度、高可靠性采集器功能,具有成本低、体积小、电路结构简单、人机交互好、电磁兼容特性高等特点。通过两层系数法,实现了采集器与传感头间的免调试更换,同时采集器可通过光串口实现程序在线配置,方便现场的维护和升级。整个系统通过验证证明,能解决现有采集器设计中的一些问题。     

基于FPGA的Modbus／TCP工业以太网控制器的设计

针对现有工业以太网控制器存在的不易扩展、实时性不足、固件不可升级和接口速率瓶颈问题,鉴于Modbus／TCP的开放和应用广泛的特点,提出基于FPGA和Modbus／TCP的工业以太网控制器设计方案。协议结构采用基于NiosⅡ软核处理器的SOPC技术实现整个硬件系统设计;在NiosⅡIDE完成基于TCP的Modbus／TCP协议,同时提供了多种标准网络接口功能。通过对实际采集数据进行传输验证,表明系统在保证Modbus／TCP通信的同时,具有处理速度快、可扩充、可升级等优点。     

嵌入式处理器Nios Ⅱ与液晶显示模块的接口及应用

文中介绍了一种基于嵌入式Nios Ⅱ软核处理器的SOPC（System On Programmable Chip）的设计方法,给出了软核处理器Nios Ⅱ与液晶显示模块的接口和图形显示的编程技术,以及Bresenham画线算法的Nios Ⅱ应用程序。     

基于SOPC的通用故障注入控制技术研究

故障建模仿真中,对故障注入的可控性提出了较高的要求。通过构建故障控制模型,提出了基于SOPC的通用性、柔性化的故障仿真方案,设计了SOPC通用控制系统,解决了复杂系统多态、动态故障同步控制的工程难题,提高了故障注入的通用性、开放性及可移植性,达到了故障注入的＂可控性＂。     

UPFC控制系统的SOPC设计

针对统一潮流控制器(UPFC)的物理模型控制系统实现时要求频率跟踪电网、幅值和相位连续可调的关键技术问题,采用可编程片上系统(SOPC)的设计方法,给出了UPFC物理模型控制系统的SOPC解决方案.阐述了其软硬件设计思想和方法,利用Altera公司的EDA开发工具Quartus Ⅱ,采用SPWM方法设计了一个基于Avalon总线接口的统一潮流控制器的IP核,给出了UPFC IP核的功能及其结构,对正弦波幅值和相位设置、正弦波寻址、数据查找及幅值计算等子模块进行了详细描述,并利用Simulator和嵌入式逻辑分析仪SignalTap Ⅱ进行了仿真验证.UPFC的SOPC解决方案使其整体性能大幅度提高.     

基于SOPC的远程可重构系统设计方法研究

为解决基于FPGA的嵌入式系统远程重构问题,基于SOPC技术,提出了一种利用单片FPGA的嵌入式系统远程软、硬件资源重构的设计方法。同时,提出了一种软硬件镜像缓存机制,以有效地提高重构效率。实际测试证明,新方法是一种开发高性能、低成本远程可重构嵌入式系统的高效模式。     

适应大容量直流接入弱受端的直流极控系统优化控制方法

大容量直流接入较弱受端系统,换流母线电压相对敏感,故障扰动易引起直流换相失败甚至发生连续换相失败。针对弱受端交流故障恢复过程中可能出现的连续换相失败问题,提出了根据交流系统和直流系统关键变量,在线计算调整低压限流功能直流电压上限值的方法,使直流的恢复速度能适应交流系统的恢复状态,避免连续换相失败的发生;提出了逆变站调节器配合和分接头控制的优化方法,使逆变站进入定直流电压控制模式,能在一定程度上减小远端故障引发换相失败的概率。利用与实际直流工程极控系统完全一致的仿真模型进行仿真验证,仿真结果表明:所提出的优化方法可行、有效,能适应弱受端系统对于抵御换相失败的需求,有利于改善交直流系统运行稳定性。     

空间多通道激光雷达回波信号数据采集系统设计

为满足大气环境要素探测激光雷达回波信号检测及实时处理的需求,设计并实现了高精度、大动态范围的多通道高速数据采集系统。系统采用FPGA芯片控制系列芯片间的通信,并结合了USB固件及LabVIEW上位机开发。4通道采样率均达到50 Mb/s,实测系统信噪比SNR≥63.756dBc、有效位ENOB≥9.66,USB上传速率可达12.63Mb/s。结果表明,系统集成度高,可连续稳定工作,满足既定技术指标,现已投入相关应用中。     

An atmosphere protection subsystem in the thermal power station automated process control system

Matters concerned with development of methodical and mathematical support for an atmosphere protection subsystem in the thermal power station automated process control system are considered taking as an example the problem of controlling nitrogen oxide emissions at a gas-and-oil-fired thermal power station. The combined environmental-and-economic characteristics of boilers, which correlate the costs for suppressing emissions with the boiler steam load and mass discharge of nitrogen oxides in analytic form, are used as the main tool for optimal control. A procedure for constructing and applying environmental-and-economic characteristics on the basis of technical facilities available in modern instrumentation and control systems is presented.     

Diagnostics of the information subsystem of an automatic process control system using artificial intelligence technologies

A method for diagnosing partial failures of the measuring-and-information channels of an automatic process control system is considered on the basis of modern artificial intelligence technologies. The algorithm proposed for correcting the results of measurements is based on the information redundancy of a technological process. The possibility of using neural network technologies, evolution optimization algorithms, and fuzzy logic elements is investigated.     

Bifurcation subsystem and its application in power system analysis

The paper extends the concept of a bifurcation subsystem that experiences, produces, and causes the bifurcation in the full system model, and systematically describes a bifurcation subsystem method. The motivation for finding a bifurcation subsystem and its advantages over model reduction, slaving, and finding the center manifold dynamics are discussed. By using the theoretical results of the persistence on saddle-node and Hopf bifurcation of a full system model with both fast and slow singularly perturbed dynamics, a more precise definition of what constitutes a bifurcation subsystem for both saddle-node and Hopf bifurcation is given. Persistence of the center manifold for the reduced models of singularly perturbed fast and slow external dynamics thus is shown. These results are then used to show that the center manifold of the saddle-node and Hopf bifurcation lies in the bifurcation subsystem or is contained within the bifurcation subsystem if additional conditions are satisfied. The test conditions for the existence of a bifurcation subsystem are: 1) quickly reviewed and 2) then applied to compute a saddle-node and a Hopf bifurcation subsystem for a multiple machine differential algebraic example system. The results computationally validate the bifurcation subsystem method.