基于ZYNQ7000的伺服控制平台设计

本文设计了基于ZYNQ7000的伺服控制平台,发挥APSoC异构多核架构的优势,将电机控制驱动器常用的控制、采集和算法功能封装成统一的定制化IP核,作为协处理器集成实现并行化硬件加速,详细描述了几种IP核的设计、集成、使用方法和波形测试验证,研制了产品实物,通过了机电伺服系统测试验证.对比目前基于DSP为核心的电机控制...     

基于PowerPC平台的FPGA驱动程序设计与实现

Ad hoc网络具有自组能力、良好的抗毁性、机动性、鲁棒性和易于构建,能很好满足在军事和应急通信等复杂环境中对无线通信系统的需求。基于PowerPC+FPGA的无线系统实现Ad hoc网络能很好的满足军事和应急通信对无线通信的要求。本文为无线系统设计并实现了一种FPGA驱动程序,包括定义设备私有数据结构、设备访问方法、模块注册与注销以及中断处理方法,同时介绍了设备树文件中FPGA子节点的设计。实验结果显示,FPGA驱动程序设计合理高效,实现了无线系统之间点对点的无线通信,多台无线系统实现了Ad hoc自组网,满足设计要求。     

基于ZYNQ的远程图像采集系统设计

针对传统图像采集系统远程图像传输延时长和数据丢失的缺点,设计了一种基于ZYNQ芯片开发的实时视频采集与图像传输系统;系统具有两个采集通道,模拟视频信号通过BNC(bayonet neill-concelman)信号线接入设备并经过ADC(analog-to-digital converter)完成信号的数字化;利用主控芯片内部的FPGA资源部署并行处理单元完成对数字化图像数据的低时延处理;通过驱动片内AXI(advanced eXtensible interface)总线以DMA(direct memory access)的方式将数据传输至DDR3存储器中;利用芯片内部的双核ARM Cortex-A9处理器高性能,在采集设备上移植嵌入式Linux系统,搭建Gstreamer流媒体应用服务器端,实现整个采集系统复杂任务调度和图像数据远程网络传输;与传统单ARM或DSP处理器的图像采集系统相比,该系统具有FPGA的并行处理能力和高带宽的内部互联总线的优势,提高了图像数据处理速度,降低了图像数据由采集端到存储器的传输延时,提供了稳定远程图像传输功能,经实验测试该系统实现了每秒25帧的视频信号...     

基于FPGA的在线重构设计方法

为了解决SRAM型FPGA和配置存储器中存在的单粒子反转现象导致的FPGA工作异常和配置失败问题,同时满足FPGA类产品在总装后可以通过和地面通信接口实现远程更新的需求,提出了三种基于Xilinx FPGA的软件重构方法。对于7 系列以下FPGA,采用ASIC在线重构技术,通过JTAG和SPI接口控制配置存储器读写实现在线重构,该方法简单,适用于多板卡应用场景;对于7系列FPGA,采用MultiBoot多镜像技术实现多镜像启动,通过直接更新M镜像的方式实现在线重构功能,该方法不需要外部控制芯片,电路简单,设计方便,适用于单芯片控制场合;针对ZYNQ类芯片,利用其内部的BootROM和FSBL功能,在配置存储器中通过多镜像方式实现在线重构设计,适用于高性能应用场景。三种方法保证了FPGA可靠启动,同时具备在线更新功能,可以保证在更新失败的情况下,依然可以运行旧版本或可以重新对其进行配置,增强了系统的安全性和可靠性。     

基于ZYNQ的高清图像显示及检测系统设计

针对当前基于ARM和DSP的嵌入式图像处理系统前端采集速度慢和图像处理算法不易加速的缺点,设计了一种基于HDMI接口的全高清(分辨率1920×1080)实时视频采集与图像处理系统;采用500万像素级别CMOS摄像头作为前端数据源,主芯片内部采用ARM+FPGA的异构架构,兼备FPGA的并行处理能力与ARM处理器任务调度功能;基于AXI协议设计了自定义数据存储传输的IP核,实现了处理速度与带宽最大化;利用HLS工具将图像预处理算法快速打包生成IP核,在FPGA中实现图像算法的硬件加速,完成图像处理系统平台原型机的设计;与传统的PC机和相机的机器视觉平台相比,该系统运行平均耗时在10 ms以内,实时检测效果令人满意,有效解决了低功耗与高数据带宽和处理速度之间的矛盾,为后端结果分析和边缘加速提供了良好支持。     

基于ZYNQ 7000的S波段USB应答机设计

文章目的在于在ZYNQ 7000的基础上设计一款小型的S波段USB应答机,以缩小应答机的体积,降低应答机的功耗;文章首先对于ZYNQ的优势做了简单的介绍,并基于ZYNQ 7000提出了USB应答机的设计方案,论述了调制、解调中的关键技术和工作原理。应答机工作过程如下：卫星进入在轨飞行段时,应答机接收地面测控站发射的上行遥控副载波信号,解调后将遥控PCM码流通过与卫星其他分系统接口发送至相关设备;接收地面测控站发射的上行测距信号,将变频后的测距基带信号进行本地上变频后对地发送;通过UART串口接收PCM遥测数据,将调制后的遥测数据通过遥测副载波发送至地面站;同时,将内部的遥测信息通过串口发送至其它分系统。即该应答机在非扩频模式下具有测距、解调遥控指令和发射遥测副载波的功能;应答机上下变频部分采用了集成的芯片,将电路进行了简化。ZYNQ及集成芯片的使用都大大地缩小了应答机的体积,降低了应答机的功耗。     

一种基于FPGA的SD卡控制器设计方法

针对使用SD卡实现高速大容量数据的存储问题,设计了一种基于FPGA的SD卡控制器。目前使用微处理器驱动SD卡时主要使用SPI模式,但SPI模式存储速度较低,若要实现高速大容量数据的存储,需要开发一种基于SD模式的SD卡控制器。本文选取FPGA进行控制器的设计,将控制器主要分为时钟分频模块、命令响应模块、数据传输模块以及CRC校验模块,并使用ZYNQ7010芯片的FPGA部分进行各个模块的仿真验证,充分利用FPGA的可扩展性及SD模式的存储速度优势,为使用SD卡实现高速大容量数据存储提供支持。     

基于ZYNQ平台的YOLOv3压缩和加速

高精度物体检测网络急剧增加的参数和计算量使得它们很难在车辆和无人机等端侧设备上直接部署使用.针对这一问题,从网络压缩和计算加速两方面入手,提出了一种面向残差网络的新型压缩方案来实现YOLOv3的压缩,并通过ZYNQ平台对这一压缩后的网络进行加速.首先,提出了包括网络裁剪和网络量化两方面的网络压缩算法.网络裁剪方面,给出...     

基于FPGA单片机外设接口电路优化设计

将FPGA应用于单片机系统可大幅度地提高MCU外设接口电路的集成度,减少系统体积,提高系统的可靠性。本文分别介绍系统各个功能模块的设计思路及实现方法。     

基于ZYNQ的千兆以太网数据记录器设计

针对航空航天领域飞行器传感数据信息采集、存储和传输等需求,设计了基于ZYNQ的千兆以太网数据记录器。以ZYNQ为主控芯片,通过以太网接口实时接收数据包,编码后写入缓存单元,逻辑端提取缓存数据写入eMMC存储单元,并可读取eMMC内存储数据经以太网接口传回电脑,用于数据验证、分析。试验结果表明,该记录器实现了千兆网TCP通信,读、写平均速率达到500 Mbit/s,以太网包解析后数据以60 MB/s平均速度写入存储单元,瞬时写入最大速度可达100 MB/s。系统将主控与存储单元分离,便于对存储单元进行过载保护,用于实验后回收数据,为高过载情况下飞行器数据记录提供解决方案。     

基于ZYNQ的双目视觉处理系统设计

针对现代工业需求,设计了一种基于ZYNQ的图像采集、畸变矫正、代价计算、代价聚合的双目视觉系统。实验结果表明,该系统仅以1.649 W功耗完成图像的采集矫正并最终得出视差图,计算速度较传统PC有极大提升,计算结果误差仅为0.121个像素。     

基于ZYNQ的POWERLINK双协议组网研究与实现

动力定位系统主要用来解决船舶深海动力定位问题,系统对网络实时性和安全性有着极高的要求。同时动力定位系统网络节点多且网络结构复杂,部分单元控制器和数据采集器往往需要收发两个网络的数据。在深入比较分析各种实时以太网的基础上,选择了具有实时性和安全性的工业以太网POWERLINK为研究对象,采用ZYNQ为硬件平台,提出了在ZYNQ上建立两个MicroBlaze软核分别运行两个独立POWERLINK协议的新方法。该方法能解决控制器双网络平台复用问题,同时还能实现POWERLINK主从站的任意组合,达到优化网络结构和降低成本的效果。最后组建了POWERLINK双协议网络并利用wireshark进行抓包测试,测得两组网络实际参数与设计参数相同且数据交互传输正确,实验结果证明了该方案的可靠性和正确性。     

基于ZYNQ平台的测发控无线供电系统的设计与实现

针对地面测发控系统电能有线传输的局限性,以及人工操作带来的不便,设计一种基于ZYNQ平台的无线供电系统。系统采用感应式无线输电基本原理,设计系统结构由发送端和接收端组成。电能通过发送端传输到接收端,经过ZYNQ-7000平台的控制管理,将电能合理分配到负载,由上位机进行电能配置和信息显示。经实验测试实现了发送端12V输入下与接收端50W的负载在距离12mm以内系统功率稳定传输,并且负载电压在4-10V范围可调,效率可达75%以上,并能够实现信息监测和智能化管理,适用于测发控系统设备。     

基于ZYNQ和CNN模型的服装识别系统

商品检索是电商行业智能化发展的一个重要的问题.本设计实现了基于ZYNQ和CNN模型的服装识别系统.利用TensorFlow训练自定义网络,定点化处理权重参数.利用ZYNQ器件的ARM+FPGA软硬件协同的特点搭建系统,使用ARM端OpenCV进行图像预处理,FPGA端CNN IP进行实时识别.ARM与FPGA之间实现了权重可重加载结构,无需修改FPGA硬件而实现在线升级.系统采用fashion-minist数据集作为网络训练样本,根据系统资源配置CNN IP的加速引擎的数量来提高卷积运算的并行性.实验表明,本系统针对电商平台下的图片能够实时准确识别和显示,准确率达92.39%.在100 MHz工作频率下,图像处理速度每帧可达到1.361 ms,功耗仅为0.53 W.     

ZYNQ主控芯片的高速数据采集系统设计

传统的数据采集系统一般在FPGA平台或ARM平台进行研发.对于系统的两大研发重点:时序驱动设计以及传输控制设计,采用单一平台的方案均存在不足.为此,本文提出了 一种灵活的开发思路,联合FPGA与ARM的固有优势,采用ZYNQ作为主控芯片.ZYNQ的PL(FPGA)部分完成A/D驱动开发,ZYNQ的PS(ARM)部分搭载...     

基于ZYNQ的Retinex实时图像去雾

雾霾天气严重影响户外视频系统的图像质量。随着户外视频系统的广泛和深入的应用,迫切需要能够进行实时处理的小型化的嵌入式图像去雾系统。提出一种基于ZYNQ的Retinex实时图像去雾方法,在HSV颜色空间对亮度分量V进行Retinex算法去雾处理;采用ARM+FPGA软硬件协同的方式,由ARM完成算法控制功能及图像的颜色空间转换、对数等简单运算;在FPGA中采用高斯核函数与二维图像卷积的并行算法估计环境光的照度。实验结果表明,提出的方法在保证去雾效果的情况下,具有处理速度快、小型化、可嵌入、可移植和功耗低等优点,能够满足户外视频系统的性能要求。     

基于IP的Linux外设驱动生成

SOPC片上可编程系统可以方便地集成丰富的IP组件。IP组件可以由供应商提供,或者是用户自定义,具有使用灵活、可配置、紧耦合、高效率、低功耗等特性.Linux操作系统及其各种嵌入式版本广泛应用于嵌入式系统中。针对SOPC系统中IP组件使用灵活、可配置的特点,文章提出的驱动程序生成方法可以提高Linux操作系统驱动程序开发的效率和可复用性。     

应用FPGA动态配置技术实现uClinux动态外设

本文提出了在uClinux嵌入式操作系统中应用MCU实现对FPGA的一种配置方案。该方案实现了FPGA配置数据的加密、压缩,减少了配置文件对嵌入式存储资源的占用,并且实现了FPGA资源的在系统动态配置,本文还介绍了动态配置技术在多编码支持VOIP终端上的应用实例。