FPGA在多媒体终端中的应用

现场可编程门阵列（FPGA）包含有大量实现组合逻辑的资源，可以完成较大规模的组合逻辑电路设计，提高系统的集成化。首先简要介绍了可编程逻辑门阵列（FPGA）和电路设计的一般流程，并给出了FPGA在多媒体终端中应用的硬件设计两个例子。     

基于单片机控制的FPGA芯片数据加载

为了解决FPGA数据加载所面临的问题，提出了采用单片机控制的FPGA数据加载方法。并以80C188EC微处理器对Xilinx公司XCS10型FPGA芯片数据的串行加载为例，解决了采用单片机控制对FPGA芯片数据加载的软硬件设计问题。该设计已经成功地应用于实践中。     

FPGA在高频成像声纳中的应用

FPGA（现场可编程门阵列）是由掩膜可编程门阵列和PLD（可编程逻辑器件）演变而来的，FPGA既有掩膜可编程门阵列的高逻辑密度和通用性，又有PLD的可编程特必，FPGA技术的发展使得单个芯片上集成的逻辑门数越来越多，能实现的有越来越复杂。它具有抗干扰能力强、处理速度快、编程速度快、编程方便等特点。本将其应用于高频成像声纳设计中，完成数据采集与光纤传输的任务。     

基于FPGA的数字PID控制器研究

用常规的方法在FPGA上实现PID控制器,要消耗大量的乘法器、加法器和存储器,FPGA的硬件资源不能被合理地利用,而且能耗高。研究在FPGA上采用直接DA(DA-Ⅰ)及改进的DA(DA-Ⅱ)算法,实现数字PID控制器。DA-Ⅰ算法用的加法器、LUT单元和延时模块等,较常规方法要节省许多硬件资源;DA-Ⅱ算法,能进一步减少各单元模块的使用,并应用两级流水线技术,降低能耗。通过对DA-Ⅰ和DA-Ⅱ两种算法实现的PID控制器的比较,在硬件资源、处理速度、复杂程度和能耗等方面,探讨了改进后的PID控制器的性能。     

FPGA在步进电机任意细分驱动中的应用

介绍一种采用FPGA输出PWM控制信号对步进电机细分驱动的实现方法。利用FPGA中的嵌入式FAB构成LPM-ROM，存放步进电机各相细分电流所需的PWH控制波形数据表．并通过FPGA设计的数字比较器，同步产生多路PWM电流波形，实现对四相步进电机转角进行均匀细分控制。该设计简化了外围电路，控制精度高、效果好。     

一种基于FPGA的微处理器系统

介绍了一种基于FPGA芯片的微处理器系统，阐述了系统的组成与设计原理，给出了主要的仿真结果，该系统用VHDL语言设计，具有多种指令，可实现四位操作数的各种运算，可用于片上系统的控制模块，充分展示了FPGA的强大功能和优越特性。     

基于FPGA的多通道PWM控制器设计

介绍了基于Altera公司的CycloneII系列现场可编程门阵列(FPGA)的多通道删控制器的设计实现方法.PWM控制的基本原理是控制开关占空比,在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例.利用FPGA的多通道并行控制功能,在控制电路输出频率不变的情况下,达到了可依据不同通道电压反馈值对多个通道进行占空比调整的设计要求.利用Altera公司的QuartusⅡ开发平台验证了设计方案的可行性.     

基于FPGA的增量式PID控制器的研究与实现

PID控制器的可靠性与实时性是使运动控制系统精确定位的重要环节,本文在分析数字PID控制算法的基础上,采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA),应用自顶向下的设计方法,采用硬件设计语言VHDL语言进行编程,设计了增量式数字PID控制器.仿真结果表明,该设计方法是可行的,设计模块正确.     

高速SDRAM控制器设计的FPGA实现

同步动态存储器(SDRAM)控制器通常用有限状态机实现,对于一般的设计方法,由于状态数量多,状态转换通常伴随大的组合逻辑而影响运行速度,因此,SDRAM控制器的速度限制了SDRAM存储器的访问速度。该文从结构优化入手来优化方法,利用状态机分解的思想将大型SDRAM控制状态机用若干小的子状态机实现,达到简化逻辑的目的,不仅提高了速度还节省了资源,对该类大型SDRAM控制器的实现有一定参考意义。     

基于FPGA的万能试验机控制器的研制

文章对现场可编程门阵列(FPGA)在万能试验机控制器中的应用方面作了一些探索，主要包括A／D、D／A、串口通信、光电编码器等信号的处理。利用FPGA的高速性、高密度，以此来满足万能试验机控制器精度和控制速度等各方面的特殊性，同时也使整个系统性能得到大幅提高。     

主动队列管理算法的现场可编程门阵列硬件实现方案

提出了主动队列管理(AQM)算法的现场可编程门阵列(FPGA)硬件实现方案,以提高算法的执行速度和实时性,降低路由器的资源占用。编写了串口通信程序来实现FPGA与软路由器(IPCop)的数据传输,并将该实现方案应用于随机早期检验(RED)算法。实验结果表明,在硬件层面上实现了FPGA与路由器的通用通信接口以及RED算法快速、有效的拥塞控制功能,为FPGA实现其他AQM算法提供了一种有效可行的方案。     

基于FPGA的图像采集与远程传输系统设计

将油气田井口图像实时地传输到油气田基地,实现基地对现场多个分散目标的实时监控是现代化生产管理的重要手段.介绍了一种基于Cyclone系列EP1C12的FPGA图像采集与远程传输系统,阐述了系统的硬件组成、工作原理,并详细描述了图像解码单元、图像压缩处理单元、图像编码单元和图像输出单元等的结构和算法设计.实验证明系统性能稳定,完全满足现场实时性的要求.     

地面数字电视系统中内交织器的FPGA实现

在地面数字电视系统中，广播信道存在着突发噪声干扰和随机噪声干扰，而且前者的危害甚于后者。交织就是把集中的突发噪声引起的差错，按一定规律均匀分散给各码字，提高总体差错控制能力。该文介绍了DVB—T地面数字电视系统中内交织的原理和算法，并在此基础上，利用FPGA器件实现内交织器中的比特交织和符号交织。提出了一种新的数字信号测试方法-SignalTap。最后，经过仿真和硬件测试，得到预期的设计结果。     

基于FPGA的精密光栅尺图像采集与预处理设计

针对目前利用图像的方法来分析精密光栅尺位移采集速度不高的问题,设计了一种以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)为主控器件对光栅尺进行图像编解码和预处理的系统.系统主要包括SDRAM控制模块、CMOS传感器驱动模块、VGA显示模块以及图像算法模块.整个模块以Altera公司的Cyclone IV系列EP4CE10E22C8N作为主控芯片,Quartus II 15.0软件为开发平台,并经过反复测试实现各个模块功能,最终通过VGA实时显示预处理后的图像,为下一步DSP实现光栅尺位移的测量提供了可靠的预处理数据.     

Optimized Implementation for Wave Digital Filter Based Circuit Emulation on FPGA

A binary tree representation is designed in this paper for optimization of wave digital filter (WDF) implementation. To achieve this, an equivalent WDF model of the original circuit is converted into abinary tree representation at first. This WDF binary tree can then be transformed to several topologies with the same implication, since the WDF adaptors have a symmetrical behavior on their ports. Because the WDF implementation is related to field programmable gate array (FPGA) resource usage and the cycle time of emulation,choosing a proper binary tree topology for WDF implementation can help balance the complexity and performance quality of an emulation system. Both WDF-FPGA emulation and HSpice simulation on the same circuit are tested. There is no significant difference between these two simulations. However, in terms of time consumption, the WDF-FPGA emulation has an advantage over the other. Our experiment also demonstrates that the optimized WDF-FPGA emulation has an acceptable accuracy and feasibility.     

流水线技术在FPGA设计中的实现

在数字系统设计中，提高系统的运行速度是设计的一个难点．本文根据流水线设计的基本思想，介绍了利用VHDL语言描述流水线模块的方法，并以4位整数乘法器的设计为例阐述流水线技术设计的过程．通过流水线设计的不同乘法器在MAXPLUSⅡ中编译、综合下载到FPGA中后，对其特性进行统计分析，证明了流水线技术在提高运算速度方面的明显作用．     

视频画面分割器的FPGA实现

介绍一种在多点视频监控系统中基于FPGA的画面分割器的设计和实现方法,通过对视频画面分割器的系统结构的阐述,以及采用FPGA对ITU656格式的视频信号进行压缩和通过对双端口FIFO的读写操作,完成帧合成的软件设计过程.设计采用了无操作系统的纯硬件结构,利用FPGA的高速并行处理能力的优势,应用灵活的多画面合成方法实现了单屏幕上的实时多画面显示.     

Fast Rail Defect Inspection Based on Half-Cycle Power Demodulation Method and FPGA Implementation

In this paper, a fast-speed and real-time online rail inspection method based on half-cycle orthogonal power demodulation algorithm is proposed. For this method, the power characters of detection signal which represent the degree of rail track can be calculated using only half-cycle detection signal because of the symmetry characteristic of detected sine signal and reference signal. The theoretical analysis, simulation results and experiment results show that the demodulation precision of proposed method is almost equal to fast Fourier transform (FFT) demodulation method and orthogonal demodulation method, but has high demodulation efficiency and less FPGA resources cost. A high-speed experiment system based on three coils structured sensor is built for rail inspection experiment at a moving speed of 200 km/h. The experiment results show that proposed method is more effective for rail inspection and the time resolution of proposed method is double of classic method that based on FFT and orthogonal.     

基于FPGA的RF无线通信技术的研究及实现

详细阐述了基于FPGA的RF无线通信技术的原理及硬件设计.从系统的角度提出RF无线通信的完整设计方案,给出了基于Cyclone II芯片的Nios II的RF无线通信模块框图.实验结果表明,采用ALTERA的Cyclone II芯片设计实现RF无线通信具有明显优势.     

基于FPGA的控制算法定点化设计

运动控制算法在现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）上实现过程中,当数据类型由浮点转定点时,存在无法保证高精度的问题。为此使用simulink中的定点工具（Fixed-Point Tool）对算法内部各信号数据的范围进行分析,然后人为地对Fixed-Point Tool给出的建议位宽进行修正,从而使算法在保证较高精度的同时,也解决了采用统一较长位宽在FPGA上实现时造成的资源浪费问题。与传统的人为定义数据位宽相比,使用Fixed-Point Tool设置数据位宽,在输入数据范围发生变化时,能够更加灵活、动态地调整算法内部数据位宽。