基于FPGA的四极杆分离式控制系统研究

设计了一种新型的基于FPGA的四极杆分离式控制系统。该系统使用了两片FPGA组成主从系统,主芯片设计在主控板,从芯片设计在采集板,分别负责四极杆扫描和数据采集功能,使用LVDS高速差分线和开发的私有协议来完成功能联动,全双工传输速率在ns级别,使得主从板等同于在同一系统控制下工作。该系统用于扫描和采集功能分离的四极杆质谱仪中,取代了分离的MCU+FPGA的架构,解决了因扫描和采集功能无法联动所造成的无法避免畸变信号的采集,以及采集数据与目标离子无法准确对应等问题。相比于旧的系统设计,该系统的扫描和采集联动机制有效将质谱图的信噪比提升6dB,并使得采集数据与目标离子达到100%的对应。本次设计的四极杆分离式控制系统已在ICP-MS质谱仪中成功应用,并且针对类似的系统分离仪器有着较高的借鉴性和实用价值。     

用FPGA设计数字存储示波器

介绍基于现场可编程门阵列（FPGA），采用模拟／数字、数字／模拟转换器件和RAM（UT62．256）静态存储器件，完成了数字存储示波器的功能。经测试，整机功能齐全，输出波形稳定，没有明显失真。     

四极杆飞行时间串联质谱及其应用

四极杆飞行时间串联质谱(QTOF)是一种能够同时定性定量的高分辨质谱。本文简要介绍仪器的工作流程,及其在环境检测、药物分析、食品安全、代谢组学和生物大分子领域的应用。     

质谱相关四极场的设计思路探讨

四极杆和离子阱等基于四极场理论的质谱技术自诞生至今已发展得较为成熟,并对质谱学产生了重大影响。本文通过对四极场的设计和产生过程进行完整的物理和数学公式推演与诠释,着重讨论了四极场电势分布的获得过程,电极形状、电极上电压等边界条件的获得过程,以及根据四极场电势分布推演出的四极杆结构和离子阱结构的过程等。该内容是对四极场质谱理论相关阐述的重要补充,有助于更加深入地理解四极场的基本原理。同时,还提供了一种潜在的质量分析器设计思路,对质谱相关的理论研究和原始创新的研发工作具有重要的借鉴意义。     

基于国产FPGA的数显表设计

根据数字显示仪表国产现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的工程应用需求,本文选用紫光同创公司研发和生产的Logos系列FPGA芯片PGL22完成了数显表的设计。本文主要介绍了数显表的技术参数、硬件设计原理、FPGA的软件框架以及程序设计流程图等内容。     

对径极杆角度误差对四极杆质谱性能的影响

四极杆几何误差对质谱仪性能具有实质性影响。区分不同类型几何误差的影响,有利于实现有重点的几何精度控制,提高产品性能,有效降低生产成本。研究对径极杆角度误差对四极杆质谱性能的影响,应用基于电荷模拟法的模拟仿真方法,分别计算角度误差为0.1o、0.5o、1o的四极杆质量分析器的电场系数、质谱峰以及稳定区图。计算和分析的结果表明,当存在对径极杆角度误差（小于1o）时,四极杆的稳定区域变小,但是稳定区图顶端的尖锐程度并没有明显变化,因此角度误差对四极杆质量分析器分辨率的影响可以忽略。     

1200L液相色谱／四极杆串联质谱联用仪

美国瓦里安公司经过半个多世纪的发展 ,已成为国际上主要的科学仪器生产、供应商。其产品广泛应用于生命科学、环境分析、石油化工、卫生检疫、公安法医等众多应用领域。作为ＭＳ/ＭＳ技术的先驱 ,瓦里安公司一直致力于提高仪器性价比的研究和开发。 2 0 0 2年瓦里安公司又在 2 0 0 2年匹兹堡国际仪器展览会上推出了价格适中、配置灵活、性能稳定、灵敏度高、应用广泛、自动化程度高的液相色谱 / /四极杆质谱联用仪 ,该液质联用仪可升级为液相色谱 /三级四极杆串联质谱仪。通过调换色质接口 ,该质谱仪还可以与气相色谱仪联用 ,是目前市场上…     

基于LabVIEW和FPGA的串口通信舵机控制系统

舵机是仿人机器人的重要组成部分,为控制舵机实现仿人机器人表情再现,设计了一种基于LabVIEW和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的串口通信舵机控制系统,首先在SolidWorks中完成模型的建立,然后采用可编程片上系统(SOPC)的设计方法,进行硬件设计,该系统以实现4路舵机的控制为例,能够根据实际情况增加或减少脉宽调制(PWM)模块,改变舵机的数量。然后通过软件编程设计,可以改变舵机的转速,软件编程是在Nios II环境下编写的。最后通过LabVIEW中的VISA控件实现了PC机与FPGA的串口通信,控制舵机的运行。     

基于FPGA的雷达信号采集系统设计

为了精确采集前端雷达信号,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(field progr-ammable gate array,FPGA)的雷达采集系统.采用FPGA作为核心主控芯片,通过给雷达收发芯片赋值产生雷达信号,用FPGA控制板间的AD芯片对回波信号进行采样.最后将信号传输到上位机中,从而实现雷达信号获取、数据采集...     

基于FPGA的9/7小波变换算法实现

提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速9/7二维离散小波变换(2-D DWT)设计。在实现一维离散小波变换(1-D DWT)时采用多级流水线技术,并使用了改进的提升算法。同时,使用正则符号编码(CSD编码)和优化的移位加法操作实现乘法器,使其便于通过硬件实现,且加快了处理速度。在进行二维离散小波变换时采用改进的基于行的结构,只需完成3行行变换即可开始列变换,减少了系统资源的占用。设计通过MATLAB与ModelSim联合仿真,可以稳定运行在60MHz时钟频率下,完全能够满足高速图像实时处理的要求。     

基于FPGA的直接数字合成器的设计

介绍了直接数字合成器（DDS）的基本组成及工作原理,采用QUARTUS1I软件提供的模块和VHDL语言自行设计的寄存器,实现了现场可编程门阵列（FPGA）的相位累加器和波形存储表的设计。通过频谱分析研究了DDS的输出频谱,分析讨论了引起输出杂散的原因及改善杂散的方法。研究结果表明,该设计具有较高的实际应用价值。     

基于FPGA的喷绘机高速光纤通信系统设计与实现

为解决喷绘机打印数据实时传输问题,将以现场可编程门阵列(FPGA)和串行解串器为基础的高速光纤通信技术应用到打印数据的通讯中。系统中FPGA用于实现通讯数据的存取、8B/10B编解码和CRC校验的功能;串行解串器实现了并/串和串/并转换及锁相功能;光收发一体模块实现了电光转换和光电转换。该光纤通信系统在喷绘机上进行了实际打印试验,应用结果表明系统在300 Mbps通信带宽下能够稳定传输,在120小时的连续测试过程中没有出现打图错误现象。实现了高可靠性、长距离、高速数据传输的功能。     

基于FPGA的数字化光纤传输方案

针对复杂电力电子系统在实时控制和高隔离性能上的要求,提出了一种新颖高效的数字化光纤传输方案,以A/D转换器加现场可编程门阵列(FPGA)为简单架构,先将模拟信号数字化,再进行编码等数据处理,使信号能够通过光纤进行隔离传输,最后在光纤接收端将有效数字信号提取出来。该方案解决了复杂环境下系统对多路、多点采样数据实时性、可靠性及远距离传输的问题,其优点是系统稳定,误码率低,抗干扰能力好,实时性强。实验结果证明了该方案的可行性。     

基于FPGA的嵌入式CAN通信卡的设计

为了实现CAN通信的嵌入式应用,满足模块化设计的需要,提出了一种基于FPGA的嵌入式CAN通信卡的设计方法。介绍了该系统的硬件组成、芯片选择和工作原理,以FPGA嵌入的32位软核处理器Nios Ⅱ作为主控芯片,内嵌的双口RAM作为节点控制器与嵌入式CAN通信卡的通信接口,选择CAN控制器SJA1000和收发器PCA82C250作为CAN通信芯片。给出了其硬、软件的设计思路和实现方法,并给出了实验测试的结果。实验结果表明,该设计完全满足CAN通信嵌入式应用的要求,并具有良好的实时性和高速通信的特点。     

基于双DSP和FPGA的导航处理系统设计

机电技术的发展为惯性测量系统的大量应用奠定了基础。针对深海导航应用场合,为了提高深海惯性导航的精度和实时性,设计了基于双数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑门阵列（FPGA）的捷联惯性导航计算机,成功构建了低成本、小型化的捷联惯性导航系统（SINS）。重点描述了双DSP和FPGA导航计算机的硬件设计思路。扼要介绍了系统软件的框架结构。与目前大多数的惯性导航系统相比,该系统体积小、重量轻、功耗低,适用于运算复杂的嵌入式惯性导航系统。实验室车载实验结果证明了上述设计的正确性和可行性。     

基于FPGA的正交信号的数字辨向细分技术

细分是提高光学仪器测量分辨力的关键技术之一。文中首先介绍了参考信号的构建方法,然后给出了辨向细分的具体实现过程,一种新的λ/8细分电路设计方法被提出,并使用VHDL语言实现细分、辨向及计数模块程序的设计,最后通过FPGA的具体实现以及仿真分析,证明了该方法的有效性。仿真结果表明,该方法具有原理简单、集成度高、易于实现的特点,并且特别适合使用FPGA等EDA工具实现。     

基于FPGA的科氏质量流量计数字闭环系统设计

设计一种科氏质量流量计(Coriolis mass flowmeter,CMF)数字闭环系统,实现CMF稳定闭环工作条件.采用高速数字电路以及现代信号处理技术取代了传统的模拟正反馈系统来实现CMF闭环控制,使CMF测量管稳定维持在简谐振荡状态.利用模拟数字转换电路(A/D)将传感器输出的信号完整采样,借助现场可编程器件(FPGA,Field Programmable Gate Array)对信号进行分析与处理,根据信号特性进行相应的数字滤波、幅值解算,实现CMF闭环系统的幅值增益和相位的精确控制.实验结果表明:该数字闭环系统具有动态特性好、稳定性好等优点.     

基于FPGA的可调参数FIR滤波系统的设计

为了提高FIR数字滤波器的实时性和灵活性,设计了一个基于FPGA的可调参数FIR滤波系统.系统由计算机根据各种滤波器指标计算出滤波参数,通过USB2.0对FPGA芯片内部的FIR多阶滤波器进行参数配置,实现数字滤波器参数可调;配置后的FPGA滤波单元完成对A/D采集的信号进行滤波运算,滤波后的数据经过缓存后通过USB2.0总线传输至计算机进行显示、分析和储存等进一步处理.在系统中采用有限状态机时FPGA参数配置模式和滤波模式进行切换,保证了系统的有序运行.实验证明:该基于FPGA的可调参数FIR滤波系统参数配置方便,可以根据实际需要动态调整滤波参数,并且滤波效果良好,可有效滤除噪声信号.     

基于可编程逻辑器件(FPGA)的应用

介绍在Altera公司的MAX＋PlusⅡ环境下，应用FPGA（现场可编程门阵列）典型器件——FLEX10K系列芯片设计的专用分配器和计数器。     

基于FPGA的汽车衡称重数据远程采集系统设计

针对汽车衡数据管理系统对采样精度、传输方式及功能扩展等要求,设计了基于FPGA的汽车衡称重数据远程采集系统.该系统利用XC2S30型FPGA作为智能控制器,根据道闸、红外定位、信号灯等模块逻辑时序控制24位高精度AD7787芯片采集称重数据,并通过GSM模块MC35i远程发送至管理中心.该系统精度高、易移植,具有较好的实用价值和应用前景.