FPGA芯片的多路模拟信号源设计

基于国产FPGA芯片FMK50设计了一种多路高精度模拟信号源。设计由FPGA控制14位高精度DAC完成D/A转换,将产生的信号通过高速模拟开关及采样保持电路实现96路输出;采用内部ADC配合上位机设计自检模块对96路输出信号进行回采与标定。测试结果表明,系统在100%国产化的基础上稳定输出可配置的0～5 V电压信号且精度优于0.2%FS,自检模块设计大大提高了系统的输出精度及自动化程度。     

基于FPGA的电机动态扭矩测量方法研究

为了提高光电式扭矩测量系统的灵敏度和系统的抗干扰的能力,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和多路状态比较的扭矩测量系统,利用光电式多码道编码盘的旋转角测量功能进行扭矩测量.介绍了多码道码盘输出的多路信号的特征和状态细分的方法,并分析了扭矩测量的原理.硬件上采用FPGA来实现逻辑控制和数据的计数、锁存,简化了系统电路.并且把计数和状态信号传输到上位机进行处理显示,以便实时分析扭矩信号的振动.试验结果验证了该方案可应用于大型机械的动态扭矩测量系统.     

多路测量信号的扩频通信同步系统研究

本文对多路测量信号的扩频通信系统进行了研究,重点分析了接收机同步系统中的捕捉模块和跟踪模块.利用捕捉电路实现粗同步后,再通过跟踪电路使相位完全同步以便于系统解扩恢复原信号.利用FPGA设计了多路测量信号扩频通信的同步系统,并对电路系统进行仿真,其结果满足系统要求.     

基于FPGA与ARM的多路时序控制系统设计与实现

介绍了基于FPGA与ARM7的多通道、多时间范围的同步时序控制系统,采用FPGA实现20路高精度的信号延时输出控制,通过ARM7的数据总线接口实现了ARM与FPGA的数据交互;重点介绍了系统的硬件电路设计、ARM与FPGA总线的设计和FPGA内部程序模块的设计;各通道的输出信号类型与延时时间等参数均可以通过人机接口现场配置,也可以通过上位机软件来配置;该设计可以保证各通道信号通过外触发信号为基准来进行延时输出,系统的延时时间精度小于2μs;ARM7处理器芯片采用PHILIPS公司的LPC2214,FPGA采用Altera公司Cyclone系列的EP1C12Q240;采用硬件描述语言Verilog HDL来设计延时模块,延时精度达到1μs;该系统在靶场测试中验证了其正确性和有效性。     

基于FPGA的多路矿用气体传感器智能调校系统

矿用气体传感器因煤矿安全被大量使用,国家规定必须定期进行调校,目前的传感器调校系统可同时对5-8台传感器进行调校,针对大中型煤矿生产过程中需要调校的矿用气体传感器数量大、调校耗时长的现状,提出了一种基于单片机与现场可编程门阵列（FPGA）的64路气体传感器调校系统,介绍了系统的整体设计并详细阐述了该系统的气路控制模块和传感器输出信号采集模块,使用Verilog语言在QuartusⅡ工具中实现FPGA的逻辑设计、仿真和综合。结果证明：该系统能有效地完成对64路气体传感器同时调校的目的,很大程度节省了人力消耗,提高了调校效率,节约了调校时间。     

采用可编程I/O接口的多路串行通讯模拟器设计

某航天器闭式贮箱增压控制系统的测试中,需要设计具有多路串行通讯接口的模拟器,用于模拟数字式压力传感器的输出信号。对于72路串行发送和10路串行接收功能,若采用传统商用的标准串行通讯接口板,则整个模拟器需要十多套板卡,系统复杂,体积大,且多个通道之间难以实现同步与实时控制。为此提出了一种采用多路可编程I/O接口板实现485通讯功能的方案,借助于LabVIEW软件开发平台,由FPGA编程实现通讯协议；并配置信号调理板以实现信号的隔离传输和驱动。最终仅用一台小型便携式设备和三块板卡就实现了模拟器的所有功能,可以灵活地根据系统设置的工作模式模拟传感器的输出,在增压系统的测试中表现优异。试验结果表明,此种设计方案具有较强的通用性和适应性,可以广泛推广到多种通讯应用场合。     

航空发动机高速振动智能检测监控系统设计与实现

设计了一种航空发动机高速振动智能检测监控系统,系统采用CPCI和模块化架构实现;针对航空发动机高速振动信号的特征,设计了基于DSP的信号采集与处理模块,实现同步采集多路振动信号并进行数据处理;利用FPGA和PowerPC设计信号智能检测与数据记录模块;通过多线程DSP软件实现振动数据的智能检测和监控;试验测试和验证结果表明,系统满足飞行安全实时检测监控工程应用的需求。     

基于FPGA的感应移相式扭矩测量系统

扭矩测量装置的研制是建立机械传动系统保障体系的关键技术之一,设计了一种基于FPGA的感应移相式扭矩测量系统.系统由感应移相式扭矩传感器和基于FPGA的信号处理器两部分组成,扭矩传感器由励磁绕组建立脉振磁通,通过电磁耦合和外接输出电路参数的合理匹配,将负载扭矩转化成励磁电压和输出电压的相位差;FPGA对两路信号进行采集,并采用高频脉冲对两路信号的相位差进行插值,将其转化成脉冲数,处理后即可得到精确的相位差.最后采用高精度扭力扳手对传感器进行了标定,实验结果表明测量系统的相对误差约为0.51%,迟滞误差约为0.6%,线性误差约为0.57%,重复性误差约为0.84%.     

基于北斗/iNEMO的航姿测量系统设计

基于北斗接收机和i NEMO惯性传感器模块,设计了一种可用于载体运动姿态方位解算的传感信息采集微系统。针对两个导航单元存在输出数据格式、速率和接口完全不同的问题,采用双CPU+FPGA+Flash的硬件架构,并由两个处理器协同工作完成了多路大容量导航参数的实时采集、处理和存储。同步计数器将北斗输出的1PPS脉冲作为清零信号,同时考虑到i NEMO没有固定的时间参考系,在i NEMO数据中加入北斗时标信息,由硬件逻辑电路实现了子单元数据在整秒时刻的同步。试验验证了北斗1PPS秒脉冲信号的同步偏差不会影响后续滤波的精度,且该模块能稳定地输出带时间标记的三轴加速度、陀螺传感器和磁传感器数据。通过解算可得到载体位置、速度、姿态等信息。该系统体积小、功耗低、鲁棒性好,设备可重复使用,不仅能够满足单一飞航装备测试的要求,还可以结合多传感器信息融合技术,进一步提高多目标导航定位的时空精度。     

基于ADS8568的八路数据采集系统设计

为了提高某惯性测量单元的精度,需对其输出信号进行大量采集以建立误差模型.该惯性测量单元不仅包含6路惯性传感器信号(3路陀螺和3路加速度计),还包括两路温度传感器输出以提供温度补偿,所以设计了基于ADS8568的八路数据采集系统.该系统采用AD芯片ADS8568,实现8路模拟信号的同步采集;以FPGA为主控芯片,控制信号的采集存储;以8G bit FLASH为存储芯片,实现大容量数据的实时存储.经实验验证,该采集系统可以正确采集传感器输出数据,采集到的数据正确有效,可用于误差建模的分析,具有一定的工程实用价值.     

模块式可扩展的高速同步采集记录系统设计

为解决多通道高速同步采集记录系统中的通道扩展、采集同步等问题,建立一个采用通用接口、模块化可扩展的高速同步记录系统。由时钟模块输出同步时钟并触发信号控制采集模块,数据在主板控制器下通过 PCIE接口写入存储模块,时钟模块一级级联实现128路采集记录。在此架构下,设计采集模块上的FPGA逻辑结构,实现多种触发和采集功能。经实例测试验证,该系统实现了14 bit 180 M Hz连续采样,同步性能稳定,通带较平坦。     

基于FPGA的多路信号智能集成测控系统设计

设计了一种基于FPGA的多路信号智能集成测控系统电路,其系统电路采用模块化设计,包括电源模块、多通道模块、信号隔离模块、ADC模块、FPGA主控模块、通信模块和电平转换模块等。所设计的电路将多路信号检测系统和多路信号控制系统集成在一起,解决了一些需要检测和控制联合应用的案例,且设备操作简单,系统应用广泛,尤其适合于汽车信号控制及检测等情形。通过对该电路进行仿真和实际电路的测试,达到了对多路信号智能检测和控制的目的。     

基于SmartFusion的飞控系统设计

针对小型无人机控制需求,给出了基于SmartFusion的飞控系统设计方案,重点介绍了基于FPGA的设计,其中包括片内总线接口(APB Bus)的读写模块,陀螺仪加速度计等信号的多路同步数据采集系统以及驱动执行机构的PWM模块等,系统充分利用了FPGA资源提高了系统的紧凑程度,缩小了系统体积。     

基于FPGA和单片机的多路信号光纤传输系统设计

基于FPGA和单片机技术,设计了多路信号光纤传输系统,利用单片机实现了模拟数据的高精度采集和通信信号的双向传输,利用FPGA实现了多路复杂信号的处理与传输;实验证明:该系统不仅能传输多路模拟与数字信号,以及低速数字信号与高速脉冲信号,还能实现双向CAN通信;与现有光纤传输系统相比,多路信号光纤传输系统不仅实现了多路复杂信号的采集,而且使用一根光纤实现了大容量多数据的双向传输,一方面减小了产品体积,另一方面降低了产品成本。     

全数字化PET系统时间信号基准模块设计

为了满足为全数字化PET（正电子发射断层扫描仪）系统中前端电子学模块提供时间信号基准的时钟信号的要求,采用FPGA和AD9516-4芯片设计了一种时间信号基准模块。针对时间信号基准的要求,提出了通过参考基准频率由锁相环产生高频信号,同时利用分频器实现了对高频时钟信号的分频,并用LVDS（低电压差分信号）模式对生成的多路时钟信号进行输出,从而获得了多路频率、相位、幅值均相同的同步时钟信号的方法。相比于其他方法实现的时钟分配模块,本方法具有高精确度,低功耗和高稳定性的特点。该模块已经在全数字化PET系统中使用,验证了该模块具有高精确度和高稳定性的特点。     

基于ARM和FPGA的多通道信号模拟系统设计

信号模拟系统在设备测试、数据处理等领域都有重要的意义;为了解决设备测试对多通道同步信号的需求,提出了一种基于ARM和FPGA的多通道信号模拟系统设计方法,主要介绍了以FPGA为核心的模拟输出控制模块,其中采用ARM进行多任务管理,用FPGA实现时序转换和控制,FPGA的控制逻辑采用VHDL和原理图相结合的方法设计,使用FPGA提高了系统性能并简化了外围电路设计,最后给出了模拟系统的实验结果,整个设计系统可模拟输出多路0.01Hz~40MHz的任意信号,说明了这种设计方案的有效性。     

惯导输出模拟器设计

针对惯导组件产品测试中多种信号的输出,设计一种基于FPGA惯导组件输出模拟系统;以FPGA芯片为核心,在Quartus II软件开发平台上使用Verilog语言进行编程然后生成原理图,设计DDS(direct digital synthesizer)信号发生器来输出48路脉冲信号,实现对4个惯导组件输出的48路脉冲信号模拟;在FPGA中采用Verilog硬件描述语言编写8串口发送代码生成原理图,实现对8个惯导组件输出8路串口数据的模拟;通过人机交互界面的按键和液晶对脉冲输出和串口发送的参数进行调节,实现脉冲输出和串口发送的设定;利用DDS技术设计48路脉冲较其他方法精度更高,利用FPGA的并行运算特点实现8路串口数据的并行发送;设计降低了各种测试信号连接时的复杂度,提高了测试信号的稳定度和惯导组件标定的效率。     

环形空间阵列扭矩传感器信号处理

环形空间阵列扭矩传感器是一种基于交流电磁感应技术,应用于极端恶劣环境下扭矩动态测量的非接触式传感器.针对环形空间阵列扭矩传感器的特点,设计和实现了控制和信号处理系统.着重对传感器的信号处理部分进行分析和研究,设计了相应的信号处理电路,采用数字移相技术提高信号相位差测量结果的精度,通过在FPGA芯片上配置NiosII软核...     

基于ARM和FPGA的旋转叶片振动信号仿真系统设计

设计了一种脉冲信号发生器,作为高速旋转叶片振动测量系统中的测试环节,实时模拟现场光纤传感器产生的多路脉冲信号,用以测试和验证上位机软件算法的可靠性.对旋转叶片进行数学建模,提取影响叶片振动的相关参数,计算出各传感器脉冲信号产生的时间;实现了基于ARM和FPGA的硬件方案,使用ARM进行外设的控制,使用FPGA进行主要运算和脉冲信号的输出.将该设备应用于叶片振动测量系统,能够产生准确的脉冲信号,完全满足系统高速、高精度的要求,通过自带键盘或串口输入参数,该设备具有足够的可调范围,且同时做到便携性.     

FPGA的数据链路通信模块与数据传输设计

针对飞行器在发射前需要对传感器进行模拟单元测试来验证各功能的正常工作，设计了一种以FPGA为控制核心，HDLC通信协议与UART通信协议相结合的数据链路通信模块，模块包含2路基于HDLC通信协议的同步RS-422通信接口、2路基于UART通信协议的数据通信接口以及2路无源指令接口。实验结果表明，各通信接口功能均可以实现数字量数据的精准传输。