FPGA是通过逻辑组合电路来实现各种功能的器件。由于FPGA内部集成了大量的逻辑资源和可配置的I/O引脚,加上独特的并行处理架构,可以轻松实现同时对多个外部设备的配置和管理,以及内外各种接口数据的传输。现在开发厂商又在FPGA内部加入了大量的DSP和Block RAM资源,非常适合图像处理、数字信号处理等运算密集的应用,因此在这些领域取得了广泛的应用。但是由于FPGA程序编写的灵活性和功能的多样性,使得它在一个复杂工程中对各个程序的使用调度、统筹管理上有很大的局限性,这样就必须引入操作系统进行统一的管理。Linux系统则因为其良好的可裁减、可配置等特点在嵌入式领域应用广泛。Linux操作系统提供了许多系统级的应用,例如网络协议的实现、进程调度、内存管理等,同时Linux是一个成熟的开源操作系统,有丰富的应用资源,利用这些资源和强大的系统功能,用户可以快速地开发基于嵌入式环境复杂系统。因此,结合FPGA和Linux双方优势,可以很好地满足嵌入式系统设计需求,量体裁衣,去除冗余。本文给出了一种基于Xilinx FPGA的嵌入式Linux操作系统解决方案。
CAN总线是现场总线的一种,因为其成本低、容错能力强、支持分布式控制、通信速率高等优点在汽车、工业控制、航天等领域得到广泛应用。但是计算机没有CAN总线接口,为了进行CAN总线的调试,必须具有专用的适配卡才能实现与计算机的通信。目前常用的CAN转换器是基于单片机设计的,一般只适用于单路CAN总线的数据转换,可扩展性差。
安富利为 Spartan®-6 工业以太网套件提供了三款新的参考设计,这些设计将用于演示 Profinet 和 Powerlink 工业网络协议。这些设计不仅展示了使用安富利公司设计的工业以太网套件轻松实现这些主流协议的方法,同时还提供了卓越的代码示例,可加快硬件接口实时控制的原型设计和测试。http://www.em.avnet.com/en-us/design/drc/Pages/Xilinx-Spartan-6-FPGA-Industrial-Ethernet-Kit.aspx#DecNLSC
近年来,数字视频监控系统在银行、高速公路、楼宇等各个领域取得了广泛的应用。在数字视频监控系统中,OSD(On Screen Display)技术是不可或缺的部分。OSD为用户提供友好的人机界面,能够使用户获得更多的附加信息。
随着测试参数种类增加,测试环境越来越复杂,海量雷达数据与有限存储容量之间的矛盾日益明显,实时数据采集与压缩技术可以缓解这一矛盾的加剧。雷达数据采集系统采取了基于FPGA的LZW实时无损压缩算法。该算法能够实现追求采集信号精度的同时减低算法难度,已成功应用于某飞行测试实验,性能指标满足应用要求。
调相脉冲信号可以获得较大的压缩比,它作为一种常用的脉冲压缩信号,在现代雷达及通信系统中获得了广泛应用。随着近年来软件无线电技术和电子技术的发展,DDS(直接数字频率合成)用于实现信号产生的应用越来越广。DDS技术从相位的概念出发进行频率合成,它采用数字采样存储技术,可以产生点频、线性调频、ASK、PSK及FSK等各种形式的信号,其幅度和相位一致性好,具有电路控制简单、相位精确、频率分辨率高、频率切换速度快、输出信号相位噪声低、易于实现全数字化设计等突出优点。
由于红外图像的成像机理以及红外成像自身的原因,红外图像有对比度低、图像较模糊、噪声大等特点。因此抑止噪声,提高图像信噪比,以及调整红外图像对比度,以利于后续图像分析、目标识别或跟踪,必须对红外图像进行增强处理。另外,在其他场合,若采用人机交互方式,则必须对原始图像进行预处理,改善图像视觉效果,使其更适合人机进一步的分析和处理。
图像增强从作用域出发,分为空间域增强和频率域增强两种。频率域是一种间接增强的方法,由于存在域之间的变换和反变换,计算复杂,难以满足实时性要求。自适应分段线性拉伸算法是一种空间域图像增强方法,直接对图像像素灰度进行操作,由于运算过程简单、实现方便,目前的图像增强预处理电路大多选用这种算法。硬件实现上,最初是采用单片DSP芯片实现,其原理为:图像数据实时的传输给DSP,DSP接收完1块数据后,再对整块数据进行增强处理,这样势必会造成时间的延迟,不能满足精确制导武器系统实时性的要求。后来硬件结构发展为采取DSP,FPGA芯片相结合的方式。这样,有效结合了DSP的运算能力强与FPGA逻辑和存储资源丰富的优点;不足之处在于,DSP与FPGA之间的通信给设计工作增加了额外负担。与DSP相比,FPGA结构上的优势使得其更适合完成并行处理、及结构性强和高速的运算。本文基于这种算法理论基础,使用xilinx公司规模较大的XC4VLXl5系列FPGA,实现了红外图像的实时处理。
门光子计数器是量子光学实验中单光子探测常用的数据采集设备,用于收集单光子探测器探测到的单个光子信号。由于不同的场合需要用到不同的计数模式,商用的计数器往往难以满足具体的需求,或者造成采集效率低下。系统采用的是一种基于MicroBlaze系统FSL总线的可扩展计数器设计架构,该架构能够灵活的添加不同的计数功能,并通过统一的FSL总线和Microblaze CPU与PC通信。在该架构的基础上实现了针对量子单自旋调控实验中常用的计数模式。系统所采用的设计和实现方式可以推广到其他光子计数需求中,并具有较低的设计和生产成本。
摘要:为解决不同性能指标数据采集系统开发时间较长的问题,提出了一种将FPGA软核技术应用于高速数据采集系统设计的方法。系统以Xilinx公司的FPGA为例设计软核,使用VHDL语言对软核进行模块化设计。介绍了数据采集系统的硬件电路、USB固件程序、USB驱动程序以及LabVIEW上位机的设计。该数据采集系统结构可移植性强,有利于缩短同类型系统设计研发周期。
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