基于数字频率合成算法的硬件PWM模块设计

针对伺服电机的控制问题,对控制伺服电机的脉冲发送模块、计数模块、加减速模块进行了研究。通过分析脉冲信号产生过程,提出了一种基于FPGA的宽调频范围的脉冲产生方法。该方法采用数字频率合成算法,通过硬件描述语言Verilog HDL实现该算法的逻辑,并利用Quartus II仿真软件对所产生脉冲信号和加减计数模块进行仿真测试。在伺服电机控制平台上进行测试验证,研究结果表明该算法生成的脉冲频率可调范围为1 Hz~25 MHz,在整个脉冲段的波动不超过一个时钟周期。该脉冲发送模块具有脉冲输出均匀稳定、分辨率高、调频范围广的优点,可以满足多种伺服控制要求,为伺服电机提供稳定的控制脉冲,具有一定的应用前景。     

基于UWB的无线触发系统的设计与实现

为了获取炮弹落地前后的动作信息,同时为了克服手动预触发高速摄像机的不稳定性及存在的延时和记录完整性问题,以及内触发丢失信息的缺点,设计了基于UWB模块的无线触发系统;该系统以FPGA作为UWB模块的核心控制器,射频芯片DW1000为UWB模块核心,在炮弹与地面站分别放置UWB模块作为标签,通过TOA测距算法精确计算出两点距离,当小于给定距离时给出触发信号,实现高速摄像机的提前触发;对测距系统进行静态误差测量与靶场试验,静态误差在20~40 cm,靶场试验时给定距离300 m,测试结果分别为291.34 m,288.48 m,293.27 m;实验结果表明,该触发系统可以完成预触发,满足炮弹记录实验的预触发需求。     

基于FPGA的锁相放大器在多组分气体检测中的应用

该文介绍了基于光声光谱技术的多组分气体检测的基本原理,设计了基于FPGA的数字双相锁相放大器,完成了低通滤波器和DDS信号发生模块的仿真设计并应用于光声光谱多组分气体检测系统。通过对不同浓度的C2H2,CO2,CO混合气体的检测结果表明,该锁相放大器可以有效提取微弱的光声信号,检测出C2H2,CO2,CO这三种气体的浓度,系统检测相对误差小与5%,精度好且具有一定的稳定性,能广泛应用于气体检测中。     

Kalman滤波算法在自平衡机器人中的应用

针对两轮自平衡机器人系统的单一惯性传感器采集数据不够准确,且极易受到外界噪声信号的干扰的问题,提出了基于片上可编程系统的卡尔曼滤波算法来实现多惯性传感器的数据融合系统.介绍了卡尔曼滤波器的基本原理、特点和应用环境.利用FPGA控制器的硬件可重构特性,搭建了Nios软核处理器的SOPC系统硬件平台,在硬件平台上采用C语言实现多姿态传感器的卡尔曼滤波算法,为两轮自平衡机器人的多传感器姿态数据融合提供了有效工具,获得了自平衡机器人姿态数据的最优估计,解决了陀螺仪和加速度计惯性传感器的数据补偿问题.测试结果表明,采用FPGA硬件平台实现卡尔曼滤波算法效率高,姿态数据融合准确、可靠,能够满足自平衡机器人控制系统的姿态最优估计和倾角数据实时反馈要求,系统工作稳定.     

一种USB OHCI主机控制器的根集线器设计

USB OHCI根集线器的基本功能是根集线器设计的基础.由根集线器的基本功能需求确定其具体实现中采用的结构并对这种特定的实现方法加以验证是USB主机控制器根集线器设计的关键.根据USB规范和OHCI规范,根集线器在功能上划分为寄存器模块、端口状态机模块、端口接收模块、端口恢复模块以及端口多路复用器模块.下行端口在根集线器中具有核心作用,而下行端口状态机是下行端口设计中的难点,其运行机制通过状态图做了详细介绍.设计分别在虚拟仿真环境和FPGA验证平台上得到了验证,验证结果论证了设计的正确性.     

基于PCI总线的图像数据传输系统设计

针对数字图像数据大批量传输及PCI总线高数据吞吐率的特点,为同时实现计算机高速数字图像信息注入与回读,设计了一种基于PCI总线的硬件方案,该方案以PLX9054为PCI接口芯片、SDRAM为数据缓存模块、FPGA为控制单元,可用于数字微镜阵列(DMD)仿真数据注入及红外探测设备后端数据接收。详细分析了PCI接口芯片本地侧逻辑及SDRAM读写时序协调关系,利用双片内FIFO分别构成读写缓冲,给出了包括PLX9054单周期读写、DMA读写与SDRAM读写在内的VHDL状态机模型及SDRAM控制器结构。通过实验验证,该方案同时实现了基于PCI总线的DMA高速数据读写与单周期控制指令读写,在SDRAM缓存数据方式下,读写速度都能稳定在50MB/s,并且该系统结构简单,实用性强。     

基于SoC FPGA的数字荧光算法实现

数字荧光技术给电子工程师提供了一个全新的视角,相较于传统方法,它能够有效地减少波形观测的死区时间。由于波形捕获率得到极大提升,一些偶发的信号也更容易被捕获到。本文以SoC FPGA为平台构建了三维波形,并在片上系统上实现了整体设计。系统使用FPGA实现数字荧光核心算法,并通过片上总线与硬核 ARM CPU构成片上系统,最后,在ARM上加载Qt界面实现波形显示和用户交互。经过测试,系统波形捕获率可以达到50000 wfms／s以上,并能直观地观察到传统测量方法中难以看到的突发信号。