摘要：为满足激光告警系统高角度分辨率与小型化设计兼容的需求,基于嵌入式系统开发流程,研究了MicroBlaze软核处理器的体系结构,设计并实现一个基于MicroBlaze软核的激光告警最小处理系统。该设计通过MicroBlaze软核搭建微处理器平台,与设备功能所需的外设IP核联合完成可编程系统芯片(sopc)的设计,单片集成处理的设计使得信号流转发生在单个芯片内部,大大提高了数据运算速度与数据交互的实时性。实验结果表明,该系统很好实现了对激光信号的采集、处理,与外部设备串口通信结果符合预期。

摘要：传统的电极性传感器对水溶液电导率测量方法忽视了电导池中的电容效应,从而导致了测量精度不高。针对这个问题,提出了基于sopc电导率测量系统,使用选频电导率测量方法,硬件系统使用sopc系统,此系统是整个测量系统的核心。系统还设计了方波激励信号发生器、信号放大电路、量程切换电路等硬件电路,不但能够减小极间电阻的影响,同时也能排除引线电容对电导率测量的影响。测试结果表明,此系统电导率相对误差可以达到0.5%以下,并且还具有成本低、抗干扰能力强和在线升级的优点。

摘要：针对投影式光刻机检焦系统对图像处理强实时性的需求,以FPGA芯片为载体,设计了一种基于sopc的检焦图像实时处理系统。首先,使用Microblaze嵌入式软核执行图像处理算法,无需更改硬件架构即可进行系统方案验证和算法调试;然后,采用软硬件协同的方案,将算法移植到FPGA硬件中,实现了检焦流程的加速。FPGA片内通过AXI总线进行软硬件间数据交互,片外通过光纤接口与工件台互连,完成检焦结果的高速上传。实验结果表明,系统运行稳定,完成整个检焦流程需要104μs,软硬件协同实现速度约为软核实现的1 700倍。

摘要：针对沉降仪监测效率和精度低的不足,提出基于sopc技术设计沉降信息采集仪。首先,建立视场的投影三维旋转矩阵模型,求解摄像头内参和外参矩阵,实现采集仪的标定;其次,为提高检测效率,合理划分硬件和软件功能模块,设计基于NIOS的自定义COM接口模块和数据读写状态机,并在FPGA上实现采集图像的二值化去噪及分割等算法;最后,采用棋盘格实现采集仪的标定。通过与传统水准仪及其他检测方法对比可得,算法在效率上和检测精度上更优,检测精度达到2.1%。

摘要：以Altera公司的NiosⅡ软核处理器为核心,完成了反应堆嵌入式报警单元的设计。设计中运用了可编程片上系统(sopc)技术,以Cyclone系列现场可编程逻辑阵列(FPGA)为数字平台,将微处理器、定时器、串口、同步动态存储器(SDRAM)等I/O接口控制器软核集中在一片FPGA上。串口通过智能协议转换器CAN232MB接入控制器局域网现场总线(CAN-bus)。报警单元具备声光报警、语音报警以及通讯、虚拟光字牌显示等功能,满足使用需求。

摘要：为了方便外场电机测量及维护工作,提出了一种基于片上可编程系统(sopc)技术的便携式低成本数字示波器设计方案。与传统FPGA作为数据存取处理MCU作为显示控制的设计方案不同,基于sopc的便携式数字示波器设计方案通过在FPGA中嵌入Nios II系统,作为CPU实现对LCD波形及参数显示控制;利用FPGA的逻辑资源,设计采样数据的存取控制模块,实现采样信号的触发存取功能。系统测试结果表明本文所设计的系统具有设计简单、低成本、稳定性好,可重复开发等特点。

摘要：为了满足反应堆物理实验的特殊要求,本文提出了一种新的定标保护仪的设计方法。该方法采用以现场可编程门阵列(FPGA:Field Programmable Gate Array)为核心进行结构设计,结合信号处理、驱动输出以及动态显示等技术,实现了计数和保护2种功能,同时扩展了与PC机的通讯接口,使定标保护仪更加智能化。

摘要：运用可编程片上系统(sopc)技术,以现场可编程门阵列(FPGA)为数字平台,研究一种反应堆棒位信息监测技术。该监测技术将Nios II处理器、视频图形阵列(VGA)显示控制器、控制器局域网络(CAN)总线控制器等集成在一片FPGA芯片中,构建完成一个具有丰富功能的sopc硬件平台。采用该硬件平台,可将棒位系统的运行状态信息实时、直观地进行数字化显示,同时以日志的形式存储在外部存储设备中,能够全方位地监测棒位系统的运行状态,使操纵人员能更方便、快捷地掌握整个棒位系统的运行情况。研制完成的原理样机验证了该技术的可行性。

摘要：研究基于DDS(直接数字频率合成)的任意波信号产生的机理,在FPGA内嵌sopc,配置了32位的软微处理器NiosII,利用FPGA实现双DDS的相位累加器,通过数字方法直接实现任意波形的各种频率调制。分析了高速相位累加器截断误差,幅度量化误差和D/A非线性引起的杂散分量产生的原因。推导出DDS相位噪声模型,针对信号的频谱成份设计了高阶低通滤波器对输出信号滤波。结合NiosII,设计硬件电路对输出信号进行幅频校正,保证了信号幅值的稳定输出及实际显示数值的一致性。测试表明,信号波形发生器能输出稳定、高带宽、高速度、高精度、低衰减的任意波形,三角波的输出频率大于1MHz,输出信号幅度峰峰值在50mV～20V范围内以10mV的步进调节。

摘要：场景非均匀校正和基于本底信息无快门校正等红外图像自适应非均匀性无快门校正算法不需要中断探测过程,克服了定标类校正算法需要周期性定标的不足,目前日趋受到重视。相对于场景无快门校正算法,基于本底信息的自适应无快门校正算法具有复杂度低、易于实现的特点,正逐步从理论研究走向具体工程应用,通过硬件系统实现该校正算法具有重要的应用价值。根据自适应无快门校正算法理论特点,采用基于FPGA构建sopc系统的方法进行了硬件实现,主要由校正参数计算、本底采集、校正模型等模块组成。校正参数计算部分根据自适应拉格朗日插值计算和更新校正参数,本底采集模块用于采集均匀本底信息,为图像校正提供一系列本底信息,校正模块完成红外图像的实时非均匀性校正。实验结果表明:实现的非均匀性无快门校正系统具有占用硬件资源少、延迟短和图像效果好的优点,能够广泛应用在红外成像系统中,具有较强的研究价值和现实意义。