基于DSP+FPGA的信号处理实验系统研制

本文利用DSP＋FPGA技术,研制了一种信号处理实验系统,实现了滤波、MTI、求模、恒虚警等各种信号处理算法,对算法的实时性、效果进行了验证和分析,可对各种算法的工程应用价值进行客观评估,已作为实验室专用设备用于雷达、水声信号处理有关算法的验证和分析。该系统由DSP、FPGA、双路高速A/D和D/A等构成,可对串行、并行输入的信号进行处理,处理后的信号可以以串行、并行方式输出。本文对系统的硬件、软件结构和有关实验结果进行了介绍。     

基于DM642及FPGA的视频处理硬件电路设计

智能视频处理应对大量的数字图像信号进行处理,需选用运算速度快的数字信号处理器作为系统板的核心。TMS320DM642DSP芯片是TI公司推出的针对多媒体处理领域应用的DSP,文章阐述了用DM642及FPGA来实现智能视频处理装置中硬件电路的设计过程,并同时较为详细地介绍了视频处理外围接口电路的设计思路。     

基于DSP和FPGA的电脑绣花机控制系统研究

根据运动控制技术的发展方向开发出一种用于高速加工领域的开放式运动控制器。讨论了该新型运动控制器的开放式体系结构,对它的主要模块进行了详细分析,在该开放式运动控制器中通过DSP完成实时控制,采用FPGA设计编码器的解码器、滤波器、计数器和总线接口的功能,利用双端口RAM解决工业计算机和运动控制器之间的大容量通讯问题,在Libero IDE 6中借助Modelsim5.8对编码器反馈电路进行了仿真,在高速工业电脑绣花机中的实际应用表明该运动控制器可靠并具有先进性。     

基于SOPC技术的视频图像处理系统研究

视频图像处理系统从最早期的以模拟系统为主逐步向数字化转变,而目前常用的用数字信号处理专用芯片(digital signal processor,DSP)做处理器的数字视频图像处理系统在高速信号实时处理中难以达到要求,系统可靠性低;相对而言,FPGA用于实时图像处理,在速度上具有很大的优势,其内部自身结构易于实现分布式的算法结构,使得各功能块可以同时工作,更有利于高速数字信号处理。FPGA(现场可编程门阵列)设计技术将尽可能大而完整的电路系统在单一SOPC(片上可编程系统)中实现,从而使得所设计的电路在规模、可靠性、开发成本、产品维护和硬件升级等多方面实现最优化。     

用于激光测距的高精度时间数字转换电路

针对大容量现场可编程门阵列(FPGA)时间数字转换电路线性度较差的问题,采用小容量FPGA实现了用于激光测距的高精度、高线性度时间数字转换电路。通过对高速计数器、数字插入方法、编码器硬件算法的研究,分析了影响时间数字转换电路精度和非线性误差的因素,提出了一种降低非线性误差的方法。首先,根据所分析的影响因素,解决了高速锁存的问题,在单片小容量FGPA XC2V250上实现了时间数字转换电路;接着,通过USB接口将携带时间信息的计数器值和温度计码转为二进制编码值传给PC机,进行计算和显示;最后,设计了延时测量电路,对所设计的时间数字转换电路进行了测试,得到了各个延时单元延时的大小,并进行了数据分析和处理。测试结果显示:时间数字转换电路单次测时分辨率约为80 ps,校正后可达40 ps左右,微分非线性误差为-0.524LSB~+0.448LSB,积分非线性误差为-1.598LSB~+1.492LSB,可以满足飞行时间法激光测距中高精度测时的要求。     

基于DSP和FPGA提高增量式光电编码器精度的研究

研究一种基于数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）增量式光电编码器精度提高的方法。首先分别对低精度（500puls/r）和高精度（2 500puls/r）的增量式光电编码器的原始输出信号进行滤波和电平转换处理,然后将低精度光电编码器和DSP输出的采样脉冲信号输入到FP-GA中,通过数字时间转换（TDC）方法测出2个脉冲信号之间的时间差值（误差为0.67ns）,将时间差值利用数据总线实时送入到DSP中进行算法处理,得出采样处的位置,并与输入到DSP中的高精度光电编码器位置进行比较,分析表明精度提高了5倍。     

VXI总线C尺寸多通道同步数采模块设计

本文介绍了VXI总线C尺寸多通道同步数采模块的硬件、软件设计方法和虚拟仪器的构建。该模块建立在VXI多用途插板式硬件平台结构基础上 ,内部集成了DSP芯片进行实时数字信号处理。使用FPGA和CPLD实现数字集成。软件采用了虚拟内存技术和主机下载程序技术 ,利用上位机灵活有效地扩展了系统内存。     

Study on GNSS satellite signal simulator

Satellite signal simulator for global navigation satellite system（GNSS） can evaluate the accuracy of capturing,tracing and positioning of GNSS receiver.It has significant use-value in the military and civil fields.The system adopts the overall design scheme of digital signal processor （DSP） and field-programmable gate array （FPGA）.It consists of four modules：industrial control computer simulation software,mid-frequency signal generator,digital-to-analog （D/A） module and radio frequency （RF） module.In this paper,we test the dynamic performance of simulator using the dynamic scenes testing method,and the signal generated by the designed simulator is primarily validated.     

贴片机运动控制系统的硬件设计

针对贴片机发展的高性能运动控制要求,设计了一种基于“DSP＋FPGA”结构的运动控制系统.系统采用DSP为核心控制芯片,完成系统的多轴协调运动及插补功能,实现高性能运动控制算法.通过光电编码器反馈信号构成系统的位置闭环控制,采用FPGA扩展外部编码器处理模块,对编码器信号进行处理.最后搭建伺服电机运动实验平台对控制系统性能进行验证.经实验验证,该控制系统具有较高的柔性及实时性,适用于高速高精度的贴装运动控制系统.     

基于能量变化率的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声流量计信号处理中不易找到稳定的测量特征点的问题,提出了一种基于能量变化率的过零检测信号处理方法,以及最优阈值参数的选取方法。基于能量变化率的过零检测信号处理方法首先求取能量变化率曲线上的关键阈值点,然后回溯到原始波形信号上,找到对应的过零点,并以此作为信号的稳定特征点,进而求得信号的传播时间及气体流量。在以FPGA和DSP为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现了算法,并进行标定实验,实验结果验证了方法的有效性。     

通用型光栅信号处理系统的研制

为了实现基于光栅传感器的位移测量,设计了一种通用光栅信号处理系统。无论光栅尺的输出是方波信号还是正弦波信号,处理系统均可识别并处理。运用FPGA芯片对光栅信号进行四倍频细分、辨向以及可逆计数。计数得到光栅扫描测头的位移数据经由DSP预处理,然后通过ISA或串口传到上位机,并由液晶显示位移结果。实现了对光栅信号的测量处理过程,同时通用性得到了提高。     

基于经验模态分解/高阶统计法实现微机械陀螺降噪

针对微机电系统(MEMS)陀螺存在的非线性、非平稳噪声,提出了应用经验模态分解/高阶统计(EMD-HOS)的降噪方法对MEMS陀螺进行降噪。首先,采集MEMS陀螺输出信号,根据EMD算法将信号分解成本征模态函数(IMF)。采用Bootstrap技术分别估计各IMF的峰度值,进行高斯特性检验,滤除高斯IMF。接着,使用方差聚合法分别计算IMF的Hurst指数,根据Hurst指数计算阈值,对各IMF进行软阈值处理。将阈值处理后的剩余IMF进行重构,达到降噪的目的。最后,通过交叠式Allan方差分析对滤波前后数据进行处理,绘制Allan方差与相关时间关系曲线,利用非线性最小二乘拟合方法,计算陀螺噪声各项指标。实验表明,EMD-HOS和软阈值处理能够有效地对MEMS陀螺降噪,其信噪比提高了5.6 d B,各项陀螺随机噪声关键指标提高近一个量级。     

Design of shared bus DSP board in vector network analyzer

Currently,the mainstream vector network analyzer employs embedded computer module with a digital intermediate frequency （IF） board to form a high performance windows platform.Under this structure,the vector network analyzer needs a powerful encoding system to arbitrate the bus acquirement,which is usually realized by field-programmable gate array （FPGA） chip.The paper explores the shared bus design method of the digital signal processing （DSP） board in network analyzer.Firsty,it puts an emphasis on the system structure,and then the shared bus communication method is described in detail; Finally,the advantages of the shared bus communication mechanism are summanzed.     

基于DSP和FPGA的新型飞机电源控制保护器的设计

根据先进飞机对实时性和可靠性的要求,设计了基于DSP和FPGA的新型飞机电源控制保护器,DSP实现计算、控制和通信,FPGA对状态和控制信号进行逻辑综合,共同完成PCU对飞机电源的控制保护功能。同时采用嵌入式实时操作系统DSP／BIOS作为系统软件的开发平台,进行实时多任务设计,有效地提高了系统的可靠性和实时性。详细介绍了硬件电路设计、系统软件实现和FPGA模块内部设计。地面试验表明,该保护器能完成任务要求,实时性好,可靠性高,还具有很好的扩展性。     

Echo signal envelope fitting based signal processing methods for ultrasonic gas flow-meter

The echo signal of the ultrasonic gas flow-meter is difficult to locate, and the computation of signal processing methods proposed by others is extensive which affects the meter’s real-time performance. Aiming at solving these problems the echo signal envelopes under different flow rates are analyzed. And three kinds of signal processing methods based on echo signal envelope fitting are proposed. The shape of the echo signal remains the “approximate spindle shape” as the flow rate increases, and the envelope gradient of the middle parts of the upper envelope’s rising section and the lower envelope’s falling section remains the same at different flow rates, so the mathematical models of the two sections are established to obtain the envelope gradient curves of the two sections. With the envelope gradient curves, the ranges of envelope and peak points that linearly distributed are obtained. The least squares fitting is performed on those peak points to obtain two feature straight lines for respectively representing the upper envelope’s rising section and the lower envelope’s falling section. According to the spatial characteristics of the feature straight lines, the points on the feature straight lines are selected as the feature points for quickly locating the echo signal. According to the offline verification and comparison, the best one of three kinds of signal processing methods is selected, and realized on the hardware system of the two-channel ultrasonic gas flow-meter. The transmitter of two-channel ultrasonic gas flow-meter is developed based on FPGA & DSP dual core structure. It utilizes the parallel processing capacity and logic control ability of FPGA to realize the controlling of the high-speed ADC & DAC and the storage of the data. At the same time, it adopts the high-speed computing capacity of DSP to implement the digital signal processing method. The gas flow calibration experiments were carried out in a national accredited testing agency to verify the effectiveness of the signal processing methods and system. The experimental results show that the improved signal processing method based on echo signal upper and lower envelope fitting can quickly and accurately locate the echo signal. And the measurable range of the ultrasonic gas flow meter based on this signal processing method is broadened to 10 m³/h to 1,300 m³/h, and the turndown ratio is broadened to 1:130.     

基于USB接口的DSP实时数据采集处理系统

已成为PC标准的通用串行总线USB具有宽带宽、高速和智能化串口的互连技术。该文介绍了基于USB接口技术对高速光弹调制偏振光信号进行DSP实时数据采集处理的系统。可以实现较传统方式更有效、更经济、更高速的数据采集、处理和传输。针对光学各向异性样品的数据采集和处理过程能在1ms内完成，实现真正意义上的实时处理。     

基于TMS320F28335的永磁同步电机数字化矢量控制器设计

为了提高永磁同步电机控制器的控制性能,设计和开发了一套以浮点型TMS320F28335数字信号处理器(DSP)为控制核心,主回路为“交-直-交”拓扑结构的永磁同步电机数字化矢量控制器.与采用TMS320LF2407、TMS320F2812等传统定点型DSP为控制核心的永磁同步电机控制器相比,其具有编程简单、运算速度快、...     

基于USB和DSP的高速凸轮机构信号采集系统

针对高速凸轮机构原有信号采集系统的缺陷,设计了基于USB2.0和DSP的高速信号采集系统,该系统的硬件电路包括模拟信号调理电路、光电码盘计数电路、信号处理电路和USB接口电路.信号处理模块选用32位浮点型DSPTMS320F28335作为核心器件对信号进行处理,通过使用SPI总线将处理后的数据传输到USB2.0接口模块.USB2.0接口模块的主要器件是FPGA和CY7C68013,FPGA将接收的数据转换为可被USB接口芯片CY7C68013传输的格式,传输到PC机进行显示、存储等.信号采集系统的软件部分包括上位机应用程序、USB通信程序和数字信号处理器程序,通过硬件电路和软件的有机结合实现凸轮机构高速信号的采集.     

基于改进小波阈值的激光陀螺漂移信号降噪

针对固定阈值法对激光陀螺漂移信号去除噪声会出现"过扼杀"小波系数的现象,提出一种称为E-median的小波阈值.信号进行平稳小波变换,计算各尺度高频小波系数的E-median阈值,采用软阈值法修正高频小波系数,通过平稳小波逆变换重构信号.对激光陀螺漂移仿真信号和实测信号去除噪声,该阈值均能保留原信号的特征并有效去除噪声...     

基于DSP和FPGA非圆齿轮测量仪数据采集系统的设计

用极坐标法测量原理对非圆齿轮进行高效率、连续自动跟踪测量.设计了基于DSP和FPGA的非圆齿轮测量仪的数据采集系统,系统要求采集2路光栅信号、1路模拟信号,以位置模式控制电机的运动,采用串口通讯的方式和计算机进行通讯.采用DSP+FPGA结构的信号处理系统显示出其优越性.