FPGA中低噪声CCD时序驱动电路设计

在分析Toshiba公司TCD1209D型CCD工作原理的基础上,分析了驱动时序的关系,详细介绍了驱动电路的设计和实现方法.用Verilog语言设计了TCD 1209D的驱动时序控制电路;选用CyclonelⅣ系列FPGA器件,使用QuartusⅡ软件对设计电路进行了功能仿真,实现了TCD1209D的高速时序驱动;在CycloneⅣ芯片平台上测试了TCD 1209D的实际输出信号.实验结果显示,CCD信号噪声较小,验证了所设计驱动电路的可行性,确定了相关双采样的时刻和位置,为小型CCD测量系统的设计提供了有益参考.     

基于感兴趣区域的可变频CCD实时处理系统

为满足航空摄影测量需求,设计了基于感兴趣区域的可变频CCD实时处理系统。该系统主要由CCD控制模块、数据实时处理模块和显示模块组成。系统充分利用FPGA内部资源,改变了传统FPGA配合微处理器的实现方式,相关算法和时序逻辑控制均在一片FPGA内实现并通过验证,可广泛适用于任何分辨率CCD的智能实时处理。     

基于FPGA和DSP的嵌入式导航计算机的设计

针对工程实践对导航计算机实时高精度解算的需求,设计一种基于FPGA和DSP架构的嵌入式导航计算机,FPGA作为核心控制器,完成数据采集整合、系统时序控制、导航参数存储与上传等功能,DSP作为协同处理器,完成导航参数的实时高精度解算和数据回传功能;详述系统硬件结构设计、主要时序逻辑控制以及姿态解算算法,并通过跑车实验对系统工作性能进行测试;实验表明该系统能够实时的高精度解算载体姿态参数;系统体积小、功耗低、灵活性好.     

高帧频CCD驱动电路设计

为了实现由Kodak KAI0340D CCD(Charge Coupled Device)组成的新型图像采集系统,需要设计专门的CCD时序驱动电路。使用Xilinx Spartan3AN FPGA(Field Programmable Gate Arrays)设计时序产生电路,经过驱动芯片MAX4426和ISL55110驱动,再经过箝位电路箝位,得到了满足CCD要求幅度和时序的驱动信号。经实验验证该方法产生了满足CCD要求的驱动时序,实际测试时CCD帧频达到了205.6frame/s。     

高帧频CCD驱动电路设计

为了实现由Kodak KAI0340D CCD（Charge Coupled Device）组成的新型图像采集系统,需要设计专门的CCD时序驱动电路。使用Xilinx Spartan3AN FPGA（Field Programmable Gate Arrays）设计时序产生电路,经过驱动芯片MAX4426和ISL55110驱动,再经过箝位电路箝位,得到了满足CCD要求幅度和时序的驱动信号。经实验验证该方法产生了满足CCD要求的驱动时序,实际测试时CCD帧频达到了205.6frame/s。     

基于ARM和FPGA的线阵CCD测径系统的设计

设计了一种基于ARM微处理器LPC2214与线阵CCD的在线动态测径仪,该测径仪采用FPGA实现对线阵CCD时序脉冲的驱动;以ARM微处理器为测径仪的核心,实现图像信息的处理和对整个系统的控制,保证动态、实时、准确的测量线缆直径.介绍了该仪器的基本原理,详细给出了系统硬件方案和软件流程.     

基于FPGA的科学级CCD相机时序发生器的设计

简述了科学级CCD相机中CCD成像单元的时序发生器的功能:产生TDI-CCD、视频处理器和图像数据输出所需的各种时钟脉冲信号,在CCD成像单元工作中起着时间上同步协调的作用。该科学级CCD相机采用DALSA公司的IL-E2型TDI-CCD作为传感器,在分析IL-E2型TDI-CCD器件驱动时序关系的基础上,设计了科学级CCD相机时序发生器。选用FPGA作为硬件设计平台,使用VHDL语言对时序发生器进行硬件描述,采用EDA软件对所设计的时序发生器进行仿真,针对XILINX公司的可编程器件XC2VP20-FF1152进行适配。结果表明:系统的集成度、抗干扰能力提高了,实现了科学级CCD相机工作时的可靠性、稳定性,以及低功耗,同时也使设计与调试周期缩短至小时量级。     

星载SAR成像处理器中转置存储器的FPGA实现

论述了合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)成像处理器转置存储器(Corner turning memory,CTM)的功能和原理,提出了一种基于FPGA的星载SAR成像处理器CTM设计方案,分析了系统的参数及输入输出接口时序,给出了详细的硬件实现,并进行了功能和时序仿真。方案主要部分由一片XC2V500 FPGA和三片K6F3216T6M SRAM组成,采用三页式结构和输入输出并行处理方法,考虑了星上环境条件对器件的限制,可以实现星上SAR实时成像处理器的CTM系统。实验结果表明该CTM系统可行。     

FPGA在膜式氧合器测试数据采集系统中的应用

针对膜式氧合器测试中多传感器数据采集的特性,设计了一种医用膜式氧合器氧扩散渗透率检测的多路数据采集系统;系统以FPGA为主控制模块,对FPGA硬件资源进行功能划分,分别实现A/D转换控制、FIFO数据缓存、时钟分频等功能,最后通过USB接口实现了数据传输;系统经过时序仿真及数据传输测试,已达到了实际膜式氧合器数据采集的相关指标,验证了设计思想的正确性.     

高分辨高灵敏度CCD图像传感器驱动时序设计

在分析面阵CCD图像传感器结构和驱动时序基础上,针对高分辨率高灵敏度ICX694ALG大面阵CCD图像传感器,研究其驱动时序发生器;以现场可编程门阵列(FPGA)作为硬件平台,通过Verilog HDL硬件描述语言对该驱动时序发生器进行了硬件描述,采用ISE软件进行功能仿真,并针对XILINX公司的可编程逻辑器件XC3S1000进行了硬件适配;仿真测试表明,FPGA驱动时序发生器能够满足高分辨高灵敏ICX694ALG大面阵CCD图像传感器驱动要求,达到了设计要求。     

在FPGA中实现嵌入式TCP/IP通信协议栈

研究了嵌入式TCP/IP通信协议栈在Xilinx FPGA上的实现,介绍了其软硬件的系统组成和原理,提出一种实时操作系统上TCP/IP协议栈的高效工作模式,并在Virtex-5FPGA上移植成功。通过建立测试平台进行数据传输测试,证明其具有稳定、高效的通信性能,为嵌入式设备开发提供了新的思路。     

基于Zynq的图像角点及边缘检测系统的设计与实现

以Zynq芯片为基础,采用软硬件协同设计的方法设计并实现整个系统。Zynq芯片内部采用ARM+FPGA的异构架构,既具备ARM处理器的灵活性,又拥有FPGA并行处理的能力。本系统的设计充分发挥了Zynq芯片的优势,在软硬件划分上, 通过ARM处理器来实现图像的采集;图像角点及边缘检测用FPGA来完成,即通过硬件加速提升系统的整体性能。ARM处理器与FPGA通过AXI4总线进行数据交互,在Zynq上实现集图像采集、图像特征提取、图像显示为一体的片上系统。最终系统测试结果表明,采用硬件加速实现图像特征提取的相关算法比在ARM处理器软件上实现的算法的速度提高了6～8倍。     

基于FPGA的双通道实时图像处理系统

针对基于PC机式图像处理系统实时性不强,FPGA+DSP模式成本高、资源利用不充分、设计难度高等问题,设计了一种新的双通道实时图像处理系统.以一片FPGA芯片为核心处理器,利用红外热像仪和CCD摄像机采集视频图像,经AV视频线送至ADV7180完成视频解码,图像处理模块通过Verilog语言、内嵌DSP硬核以及Nios II处理器予以实现.实验表明,系统实时性强、图像处理效果良好,并具有成本低、设计简单、应用灵活等特点.     

FPGA在卫星AOCS测试中的应用

在卫星姿态和轨道控制系统(AOCS)测试过程中,常常需要专用测试设备提供正确的输入输出,实现模拟测试所需要的条件。传统的测试设备是用通用的IC芯片构成的,研制周期长,修改困难,通用性低。FPGA技术采用硬件设计软件化的思路,使得数字系统设计更为简洁,并且能实现很大规模的信号处理。基于卫星电信号的测试原理,以FPGA为核心,设计了一个适用于APCI总线的通用数字信号测试模块,实现对卫星姿态控制测试中数字信号的采集和模拟。结果表明,该接口方案功能正确,结构简单,能适应实时系统的需求。     

基于FPGA的红外焦平面阵列图像采集及处理系统设计

介绍了一种基于FPGA的图像采集及处理系统实现方案,采用Altera公司的EP2C35系列现场可编程门阵列FPGA作为控制核心,完成了图像采集、存储、预处理及下位机实时视频合成、显示等功能;简介了各功能模块的实现方案,给出了软硬件实现要点及实验结果,系统末端Camera Link协议接口配合PCI图像采集卡将采集处理后的信号传送至上位机;在上位机端的Sapera CamExpert用户界面中以grab连续采集或snap单帧采集模式即可捕获下位机端送来的图像信号,从而实现了高速实时图像采集及处理。     

基于ROM的FPGA多通道PWM调速策略研究

针对目前机电一体化系统中PWM信号通道多和难同步的问题,提出一种基于ROM的FPGA多通道PWM发生器的设计方法。利用FPGA内部ROM资源,通过软件的方法根据需要产生多路PWM信号。多路PWM发生器通过采用同一时基,可实现PWM信号的严格同步和不同调制策略。采用的FPGA数据采集速度达到1 MB/s,独有的NiosII核软处理器可以实现DSP的功能,可以完成复杂的数据处理。设计方法在机械臂控制系统中进行了实际的应用,初步设计了硬件电路并利用quartus II和modelsim给出了仿真结果。实验结果表明设计方案能很好满足系统功能和性能要求,同时设计又具有开放性,可以在此基础上进行扩展。     

激光告警机中波长检测系统的FPGA实现

介绍一种用于激光告警机的图像采集与处理系统的硬件设计和软件开发方法。该系统采用线阵CCD获取激光信号,FPGA完成采集控制和信号处理工作,CCD相机与FPGA之间通过Cameralink接口方式传递数据,FPGA采用LVDS端口标准接收数据,数据处理系统由FPGA来实现快速傅里叶变换。实现了激光告警系统的采集与处理的单片集成。对系统各模块分别进行了局部调试和仿真,最后将采集所得的数据频谱图与FFT变换之后的数据频谱图进行比较,结果表明告警系统能够正确探测到目标激光的波长信息。     

基于FPGA的自准直系统数据处理技术

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的CCD自准直测角系统.以FPGA作为系统处理核心;以自适应调节模块为CCD驱动发生器提供准确的波形时序;采用边缘检测算法获得图像的像元级边界;通过最小二乘拟合算法计算得到光斑圆心位置;利用VHDL语言以及MAX+plusⅡ软件完成了系统设计.系统测试和实验表明:所设计的片上系统具有高精度、高集成度的特点.