CSRm高频系统控制器

HIRFL-CSR（Heavy Ion Research Facility at LanZhou-Cooling Storage Ring兰州重离子冷却储存环）是国家重大科学工程，其控制系统是一个庞大的系统，由许多分控制系统组成，高频系统是其重要组成部分之一。加速器的加速过程都是由高频系统来完成的。由于高频控制系统的控制对象就是高频腔体，控制系统的稳定性和输出频率的精确性将直接影响到加速器系统的正常工作，而对于高频系统的状态回读又直接决定了对于高频系统的远程监控能力，所以高频控制系统的设计非常重要。本设计基于现场可编程逻辑门阵列FPGA和数字信号专用处理器DSP搭建， 一方面可以完成从控制中心远程控制高频腔体，另一方面也可以完成对于当前状态的读取，所经过的通道也是多样化的，包括CPCI总线通信，CANBUS总线通信或者是485总线通信。本文的内容包括了1>对于高频控制系统控制对象的分析以及各种控制参数要求。2>组成此系统的硬件部分分析选择以及硬件系统的搭建过程。3>对FPGA和DSP进行程序设计的过程和方法。本文的价值不仅在于对高频系统的控制上，对于其他数据采集系统，远程控制系统以及总线通信和数据分析算法上也有着参考价值

基于RFID的基带通信IP核的设计与仿真

分析基于射频识别(RFID)技术的系统基带通信过程,建立RFID基带传输模型,利用FPGA技术实现具有基带编解码、数据收发功能的通信IP核,介绍基于模块化思想的基带通信IP核的RTL设计方法,利用QuartusⅡ与Simulink工具进行系统仿真,仿真实验结果表明,该通信模块是有效的,能够为设计RFID通信系统提供高度集成的基带通信IP核。

Xilinx XC4000系列FPGA互连资源自动测试软件生成和硬件平台搭建

随着FPGA的发展,FPGA测试技术也得到了很快地发展。因为FPGA的结构和传统专用集成电路有着本质的区别,在FPGA中不能形成可测性设计电路,但它的可编程能力决定了其测试电路可以通过编程的方法来实现。本文讨论了XilinxXC4000系列FPGA中互连资源的自动测试方法。提出了一种新的测试资源坐标定位方法,使得测试软件能够将测试配置转换成器件配置,并搭建了硬件测试平台,实现实体FPGA芯片测试。

基于SRAM的FPGA测试技术研究

半导体芯片的生产制造过程并不是完美无缺的，所有的芯片需要进行针对制造缺陷的测试。随着FPGA芯片规模越来越大，结构越来越复杂，产品测试也越来越困难。在FPGA测试所面临的主要问题是：对CLB、互连资源、IO资源等结构进行数学建模、测试配置算法和测试向量的开发、测试结构的选择、测试平台的搭建等。 本文主要工作及创新点如下： 根据FPGA的可配置逻辑单元的不同组成结构，给出了针对常规逻辑资源给出了8个测试配置达到100%覆盖率，，并提出了基于故障模型的可配置逻辑资源的测试方法，并在硬件测试平台中进行验证，证明了方法的有效性； 根据FPGA互连资源的结构建立模型，并运用着色算法得到测试配置，达到100%的测试覆盖率，并提出了一种测试配置到器件配置的新的转换方法，该方法简单易行。搭建了基于ATE的测试平台，通过这个平台实现了FPGA芯片互连资源测试方法，测试效果良好。 通过XC4000系列FPGA可配置逻辑单元和互连资源测试的研究，我们总结了适合FPGA测试的一般方法，可以应用在任何类型的FPGA测试中。 提出了一种针对开关矩阵多路选择器的测试配置方法和测试向量。并将这种方法推广到芯片级测试配置，提出了一种基于BIST的测试结构。这是因为FPGA芯片的IO端口有限，用BIST结构可以节省IO资源。

UHF RFID 射频前端及其编解码设计

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术，是一种利用射频通信实现的非接触式的数据采集和自动识别技术（以下通称RFID技术）。而超高频射频识别技术（Ultra High Frequency RFID，UHF RFID）具有识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强等特点而成为当前研发的热点。UHF RFID读写器的难点就在于射频前端电路和基带编解码的设计，它们设计的好坏直接决定了读写器的性能好坏。 本文首先通过介绍UHF RFID读写器射频前端设计的基本原理，采用射频通用收发模块进行射频前端设计的方法，给出了以ADF7020收发芯片为核心的UHF RFID读写器的射频前端的整体设计和具体的实现电路，设计了包括射频收发电路、射频前端匹配电路、滤波电路、环行器电路、功率放大电路等。 其次根据EPC Gen-2的协议标准进行了UHF RFID读写器的基带编码解码的仿真设计，然后开发了以FPGA为核心的完整的数字基带硬件电路，实际调试表明整个基带编解码软件在硬件基带PCB板上运行状况良好，并能对EPC Gen-2的协议标准的命令进行正确的编码解码。 最后通过研究学习软件无线电的理论和开发方法，把UHF　RFID读写器的射频前端分成射频模拟前端和射频数字前端，给出了一种基于软件无线电思想的UHF RFID射频数字前端设计模型，并借助于SIMULINK中的信号处理工具箱对构建的数字前端的进行仿真验证，仿真结果验证了用软件无线电实现UHF RFID数字前端的可行性。

一种FPGA的嵌入式可重构机器人控制系统

提出一种基于FPGA的可重构嵌入式微处理器控制系统.在FPGA中嵌入两个NiosⅡ软核,用VHDL语言编写用户自定义组件.在一个由NiosⅡ软核组成的处理器上实现PWM信号生成、编码器信号处理以及多电机同步伺服运算等,在另一个处理器实现机器人任务管理.该控制系统针对微小型爬壁机器人的控制系统设计,不仅具有良好的实时多任务处理能力,而且具有可重构的特点,因而可应用于一类微小型机器人控制系统以提高其设计的灵活性.

FPGA在偏振耦合测试仪中的应用

在偏振耦合测试仪的PCI接口数据采集系统中,现场可编程门阵列(FieldProgramableGateArray)实现了对模/数器件的控制功能,同时完成了与PCI总线控制器间的数据接口功能。应用自顶向下的设计思想,完成了FPGA内部的逻辑设计,并对其逻辑功能进行了仿真验证,给出了FPGA数据采集时的测试时序图。应用FPGA实现的数据采集系统可以检测出偏振耦合检测仪中的微弱干涉光信号。

基于DSP和FPGA的火腿肠质量检测系统设计

本文研究的主要内容为基于DSP和FPGA的火腿肠质量检测系统设计。论文首先介绍了研究背景及意义和火腿肠质量检测系统原理，接着介绍了传统的专用和通用图像处理系统的结构、特点和模型，并通过分析DSP芯片以及DSP系统的特点，提出了基于DSP和FPGA芯片的实时图像处理系统。该系统不同于传统基于PC机模式的图像处理系统，发挥了DSP和FPGA两者的优势，能更好地提高图像处理系统实时性能。 其次,论述了以TMS320C6416 DSP为核心处理器实时图像处理系统的设计原理与组成，对系统主要部分的电路设计进行了详细的介绍，研究分析了高速电路设计中的几个关键问题。对系统进行了软件开发与调试，包括DSP程序设计和FPGA模块设计，并给出了FPGA各个模块仿真调试结果。经系统调试与实验验证，系统工作稳定可靠,拥有很高的实时性。 最后, 在火腿肠质量检测的图像算法中，对火腿肠的鼓泡问题进行了分析和相关算法的设计。首先实现了FPGA的图像预处理，将流水线处理技术和并行处理等技术应用到电路设计中，提高了处理速度，节省了硬件开销。在DSP中采用了多种算法对火腿肠图像进行了进一步的处理，使其特征更为明显。结果表明，实现的硬件电路能够满足系统功能和处理时间要求，同时有比较高的识别率，具有一定的参考价值。