摘要：随着超算、云计算等数据中心的大规模发展,主板的架构日益复杂,成本控制越来越严苛,常用的基板管理控制器(BMC)设计方案可扩展功能有限,迫切需要设计一种低成本且高效的BMC方案。提出一种基于Vivado和Yocto Project的集成开发平台,选用XILINX zynq系列FPGA芯片,采用其内部硬核ARM运行的OpenBMC方案。该设计通过AXI总线扩展外设,可扩展性强、灵活性高,从而实现BMC与FPGA的双重管理二合一,节约了主板的空间与成本。

摘要：目前谐振型声表面波(SAW)阅读器射频电路大多采取分立器件设计,针对系统整体工作频段受限,硬件设计繁琐的问题,该文提出了一种软件无线电方案。软件无线电系统主体由zynq和AD9361组成,射频收发端口添加LNA、PA进行信号功率放大,使用射频开关隔离收发。通过发射步进频率5 kHz、带宽1 MHz扫频信号,并对回波进行频谱分析求取最大值,最终得到谐振频率。针对SAW传感器回波持续时间较短而导致FFT计算分辨率的不足,使用重复采集增加数据长度,将阅读器的分辨率提高到468.75 Hz。实验结果表明,该阅读器能够正确探测传感器温度变化。

摘要：针对动车组运营时牵引网的电能质量问题,文中基于zynq平台设计了一种适用于动车组的牵引网电能质量监测装置。选用zynq-7000系列的XC7Z045芯片作为装置主控芯片,采用模块设计,主要包括信号采集模块、信号处理模块和数据传输模块。信号采集模块使用AD9251芯片实现对电压电流原始数据的同步高速采集;信号处理模块利用主控芯片中内含的双核ARM Cortex-A9构成的PS以及FPGA构成的PL实现数据的高速处理;数据传输模块利用以太网芯片和网络变压器构建千兆网络电路实现数据的高速传输。实验结果证明:该装置性能稳定、计算精度高,各项参数计算误差在0.5%之内,满足动车组牵引网的电能质量监测需求。

摘要：SM4加解密算法作为我国第一个商用密码算法,凭借其算法结构简单易实现、加解密速度快和安全性高等优点,被广泛应用在数据加密存储和信息加密通信等领域中。以可变流水级SM4加解密算法硬件设计以及FPGA实现为研究课题,重点研究了不同流水线级数设计的性能差异,设计了一种可控制流水线级数的SM4加解密电路,并将其封装为带有AXI接口和APB接口的IP核。基于XILINX zynq器件,在XILINX zynq-7020开发板上搭建小型SoC,将设计的SM4 IP核挂载到AXI总线上,模拟实际工作情景并进行性能测试。通过软件加解密数据与仿真测试得到的数据来验证设计功能的正确性;测试不同流水线级数的性能,以此选出最适合的流水线级数。

摘要：本文提出一种基于zynq平台的光电跟踪系统在线辨识方法,解决了传统辨识方法繁琐低效的问题。通过设计A/D与D/A模块的数据采集与驱动程序,实现了实时采集与控制,并在zynq上运行VxWorks操作系统。利用FFT技术实现了频率特性在线测量,并采用带自然选择的混合改进的量子行为粒子群优化算法进行系统辨识。实验结果表明,该方法具有高精度的频率特性测量和准确的系统辨识能力,为光电跟踪系统提供了有效的实时控制与优化手段。

摘要：目前,在青霉素工业生产中,人工检测是青霉素结晶状态以及发酵液高度检测的主要方式,这种方式成本高、自动化水平低且易造成误判,对青霉素产量和品质有很大影响。针对此种情况,文中设计了一种基于AMP架构的青霉素结晶状态与发酵液高度检测系统。该系统以zynq-7000作为可重构嵌入式平台。在PL部分,利用Vivado HLS工具实现结晶状态、发酵液高度检测的图像预处理算法IP核设计,并搭建出视觉传感系统的硬件平台。在PS部分,系统采用双核AMP(非对称多处理)运行模式,完成结晶状态检测、发酵液高度检测算法处理与以太网视频传输、图像存储功能的并行处理。实验结果表明:该系统支持2种检测模式的切换,可实现对工业生产中青霉素结晶状态与发酵液高度的精确检测与视频数据的实时传输。

摘要：分布式光伏发电根据全发电量进行补贴,无法约束其并网对配电网造成的高频次谐波污染和电压波动等电能质量问题。电能谐波含量是体现分布式光伏电能质量的因素之一,可作为并网电能定价的参考依据。为了对分布式光伏谐波电能进行快速、准确计量,文中采用2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法,提出了一种低运算资源消耗的顺序型谐波计算流程,在其基础上优化设计了一种多级流水线型的谐波计算架构,大幅提升了加窗插值FFT的计算效率;考虑ADC量化误差,对2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法的谐波分析效果进行仿真,提供了ADC位数、采样点数N与窗函数的选择依据。设计并开发了基于zynq与LTC2358的谐波量测装置板卡样机。实验与测试结果表明,该样机的基波测量误差满足C级静止式有功电能表标准和0.5S级无功测量仪表检定标准的要求;此外,3~21次谐波测量误差满足A级谐波测量仪表检定标准的要求。

摘要：在地下浅层爆炸震动探测中,测试环境噪声大,并且爆炸地震波信号频率较高,而常规的地震探测仪器底噪较大、采样率较低,难以满足爆炸震动探测需求,因此,本文设计了一种基于zynq的震动探测系统。首先,采用高精度传感器ADXL354B获取爆炸震动信号,并设计调理电路滤除高频噪声,提高信号获取精度,同时采用高精度、高采样率的24位模/数转换器AD7768进行数据转换;然后,在zynq芯片的PL部分进行逻辑设计,在PS部分使用驱动分离的方式定制Linux系统进行数据处理和传输;最后,搭建半实物仿真平台对震动探测节点进行功能验证。实验结果表明,该系统在采样率与系统噪声方面优于国内同类地震勘探仪器,最高能够以256 ksps、24位、八通道同步采集加速度信号,并实时传输至上位机,该成果在地下浅层震动探测领域具有较高的应用价值。

摘要：针对传统板卡测试系统测试效率低、通用性不强的问题,设计了一种基于zynq芯片的通用数字测试系统。该系统以zynq芯片为核心,嵌入了模数/数模转换芯片,集成了常用的GPIO、RS422、LVDS、CAN、以太网口等接口电路,并对电源电路进行了低噪声优化,保证了供电电压的稳定性。仿真与试验结果表明,该测试系统兼顾了测试通用性和测试效率,可以满足多种类型板卡的测试需求,并有效提高了板卡的测试效率。

摘要：针对声源定向系统利用多重信号分类(MUSIC)算法测向时存在精准度高,但实时性偏低的问题,基于zynq平台和蜜蜂进化遗传算法(BEGA),设计了一款软硬件协同工作的声源实时定向系统。系统利用MEMS麦克风均匀圆阵和zynq采集和传输声源数据,并引入BEGA提升MUSIC算法搜索谱峰的速度。实验表明,硬件平台具有不掉帧、延迟低的优良性能,同时数据处理单元利用BEGA大幅缩短了谱峰搜索的时间,并且具备精准的定向性能。因此,该系统满足实时性要求,也保留了MUSIC算法精准度高的优点。