摘要：针对传统水分检测系统存在的功耗高、精度不足和分辨率低等问题,设计了一款基于zynq的微波水分检测系统。提出了一种基于线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的微波水分测量方法,使用脉冲压缩技术对测量数据进行处理,并将其应用于海绵的水分检测。实验结果表明,系统的测量精度高且误差小,平均绝对误差和均方根误差均在1%左右;系统待机和运行时的功耗分别为0.96 W和4.26 W,满足低功耗的需求。在低含水率区间(10%以下),含水率每变化1%微波功率损耗变化约为4.5%,证明该检测系统成功提高了微波水分测量的分辨率。

摘要：针对高密度水位监测的水利工程资金有限、工况复杂等难点,文章利用可闻一维声波能量大、衰减少且可均匀地沿管道传播等特性,设计了一种多级趋近反馈式可闻声波水位计。在垂直高度10m的范围内得到优于5mm的测量误差。解决了传统水位计存在的安装繁琐,测量精度易受温度漂移等问题,使水位监测达到“精确、可靠、安装简易”的要求。提出了创新性的声波激励方式,实时声速测量方法,异常回波的识别机制,渡越时间的线性拟合求解等算法。

摘要：为了保证物联网设备数据安全,面向资源受限的物联网设备,提出了一种基于SM4-CCM算法的软硬件协同实现架构。首先,提出了内部流水线型SM4架构,相比现有轻量级SM4架构,大幅降低了逻辑资源的消耗;在此基础上,设计了CCM模式软硬件协同架构,软件部分完成了密钥扩展和数据预处理,硬件部分完成了加密的实际运算;最后,基于zynq平台实现了软硬件协同架构。实验结果表明,与硬件架构相比,所提出的架构硬件部分的逻辑资源消耗减少了约43%,具备接收可变长度的数据输入的数据预处理功能,并可单独应用于ECB和CTR模式,具有更高的灵活性和可扩展性。与ARM处理器上以软件方式实现的SM4-CCM算法相比,在100 MHz的工作频率下该架构的吞吐率达到了17.64 Mb/s,性能提高了约93.8%,满足了主流物联网通信协议的速率要求。

摘要：在传统无人机视频传输系统的开发中,常常面临着开发周期长、集成难度大等问题。针对这些问题,该文以集成现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)和ARM处理器的zynq开发板为平台,设计一种简易、便于移植的小型化无线视频传输系统。该系统通过Petalinux在ARM架构上搭建小型Linux嵌入式系统,利用Wpa_Supplicant实现网络连接,并借助推拉流技术实现硬件平台与客户端之间的无线视频传输功能。实验表明,该系统可以流畅、平稳地传输实时图像,没有明显的卡顿现象,可实现炮射无人机的无线视频传输功能。

摘要：数据采集系统是电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的重要组成部分。本研究针对ICP-MS需要同步采集脉冲和模拟信号,且信号信噪比低的问题,提出了一种基于zynq芯片的数据采集处理解决方案。利用zynq集处理器和可编程逻辑于一体的特性,在ARM端搭载了用于流程控制及以太网通讯的FreeRTOS实时操作系统,在FPGA端基于FIR compiler和MCDMA IP核实现了数据的采集、缓存、动态滤波及传输。脱机测试结果表明,脉冲计数误差率小于0.0005%,模拟计数线性度高达0.99998,数字滤波幅频特性曲线与理论基本一致。在本团队自行研制的ICP-MS仪器中,利用本系统测试标准调谐液TUNE D,数据采集满足仪器需求,配置64阶低通滤波后,模拟计数中^(115)In谱峰信噪比提高了49.59%。该系统FPGA端各资源占用率均小于50%,片上总功耗仅为2.28 W,有利于推动质谱仪小型化、智能化发展。

摘要：基于卷积神经网络的目标检测算法发展迅速,随着计算复杂度增加,对设备的性能及功耗要求越来越高。为了使目标检测算法能够部署在嵌入式设备上,本文采用软硬件协同设计方法,使用FPGA对算法进行硬件加速,提出了zynq平台下的Yolo v3-SPP目标检测系统。本文将该系统部署在XCZU15EG芯片上,并对系统所需的功耗、硬件资源及性能进行了分析。首先对要部署的网络模型进行优化,并在Pascal VOC 2007数据集上进行训练,最后使用Vitis AI工具对训练后的模型进行量化、编译,使其适用于zynq端的部署。为了选取最佳的配置方案,探究了各配置对硬件资源及系统性能的影响,从系统功耗(W)、检测速度(FPS)、各类别平均精度的平均值(mAP)、输出误差等方面对系统进行了分析。结果表明:在300 M时钟频率下,输入图片大小为(416,416)时,针对Yolo V3-SPP和Yolo V3-Tiny网络结构,检测速度分别为38.44 FPS和177FPS,mAP分别为80.35%和68.55%,片上芯片功耗为21.583 W,整板功耗23.02 W。满足嵌入式设备部署神经网络模型的低功耗、实时性、高检测精度等要求。

摘要：设计了一套高速数据采集系统,系统基于Xilinx zynq-7000系列全可编程平台,在zynq内部实现了数据采集时序控制、高速脉冲计数、异步先进先出存储器(Frist in First out,FIFO)控制等功能。该系统中计数器为32位,采样频率400MHz,误差≤0.035‰。设计了信号调理电路,该电路实现了从离子脉冲信号到zynq可直接接收的LVTTL电平转换功能。将该系统接入三重四极杆质谱仪进行聚丙二醇(Polypropylene glycol,PPG)质量分析实验,可得到高质量的谱图。该系统具有集成度高、大量程、高精度等特点。

摘要：为了改善现有打印机的精度和速度问题,设计了一款皮肤支架打印机。整个打印机围绕Xilinx的zynq-7000展开,利用它内嵌的ARM处理器来搭载Linux作为系统的主控,在它的可编辑逻辑器件上实现三轴驱动、高精度喷嘴和比例阀的控制。其中三轴驱动主要通过加减速控制器来提高打印机的精度和稳定性。并且根据设计需要,制作了加热和雾化等相关的硬件电路。通过对比PrototypeSK00打印机,得出了在打印相同尺寸的皮肤支架时,该打印机在精度、稳定性以及时间上有显著优势。

摘要：为满足多丝探测器数据采集系统集成化.小型化的需求,设计了一套基于zynq的多丝探测器数据采集系统。该系统具有积分时间的下发和多通道模拟信号的采集、传输、显示和存储功能。测试结果表明:整个系统运行方便,各通道数据采集速率可达1Msps,采集信号输人范围为一10+10V,采集最大测量偏差为1.13%;在0~50nA电流范围内,线性度好于1.41%,功能便于扩展。

摘要：针对目前室内环境监控领域存在的环境信息采集能力薄弱、处理过程缺乏标准、硬件系统复杂等问题,基于Xilinx zynq平台和IEEE 1451.2协议,设计了一个可对多种环境信息进行监控的系统.该系统主要包括智能变送器接口模块(smart transducer interface module,STIM)和网络适配应用处理器(network capable application processor,NCAP)模块.其中,STIM依据IEEE 1451.2协议实现环境信息的采集及其标准化;NCAP则利用受限应用协议(constrained application protocol,Co AP)实现系统的远程访问和控制.同时,通过设计基本资源、复合资源和规则资源3类资源,实现系统业务功能的统一描述和发布.经测试证明,该系统能够有效地实现对室内环境的远程监控,用户访问的响应时间较短,系统总功耗较低.