基于FPGA环形振荡电路的温度测量优化

1

作者 朱忠峻 胡定华 +1 位作者 李强 周凯航 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第3期102-114,共13页

环形振荡电路作为一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的温度传感器,因其结构简单、成本低廉且易于集成的优势,在温度检测领域得到了广泛应用。然而,环形振荡电路的测温精度易受多种因素的影响,包括非门个数、非门布局、振荡频率、采样时长... 环形振荡电路作为一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的温度传感器,因其结构简单、成本低廉且易于集成的优势,在温度检测领域得到了广泛应用。然而,环形振荡电路的测温精度易受多种因素的影响,包括非门个数、非门布局、振荡频率、采样时长、采样间隔以及冷却时间等设计和操作参数。因此,如何优化这些参数以提升测温精度具有重要的研究意义。基于控制变量法,系统地分析了上述关键参数对环形振荡电路测温性能的影响。首先,通过实验研究不同非门个数对振荡频率与测温误差的影响,发现非门个数的增加会降低振荡频率;进一步实验表明,将非门个数优化设置为40~48,可获得最佳的测温精度和分辨率。此外,对非门布局进行了深入分析,发现同可编程逻辑块(CLB)下左右Slice互连的延迟远大于跨CLB的互连延迟,通过布局优化选用特定的布局可以有效增加延迟,进而优化测温精度。通过对比采样时长、采样间隔及冷却时间等参数组合,提出了最优的系统参数配置。在最佳参数组合下的实验验证显示,温度误差最低可减少0.5℃,在25℃~85℃环境下相较于对比参数组合,平均温度误差从2.0℃下降到了1.2℃,降低了0.7℃,且在65℃以上的环境下,温度误差能够稳定控制在±1℃以内。最终结果证明,提出的参数优化方法显著提升了环形振荡电路的测温精度,为FPGA温度传感器的设计和应用提供了有力支持。 展开更多

关键词 温度传感器 环形振荡电路 传感器阵列 现场可编程门阵列(fpga)

在线阅读 下载PDF 职称材料

FPGA器件设计技术发展综述 被引量：226

2

作者 杨海钢 孙嘉斌 王慰 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期714-727,共14页

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为一种可编程逻辑器件,在短短二十多年里从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心,在计算机硬件、通信、航空航天和汽车电子等诸多领域有着广泛的应用。伴随着半导体工艺... 现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为一种可编程逻辑器件,在短短二十多年里从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心,在计算机硬件、通信、航空航天和汽车电子等诸多领域有着广泛的应用。伴随着半导体工艺技术的进步,FPGA器件的设计技术取得了飞跃性突破。该文在回顾FPGA发展历史的同时,对目前主流FPGA器件的前沿技术进行总结,并对新一代FPGA的发展前景进行展望。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列(fpga) VLSI 可编程器件 CMOS

在线阅读 下载PDF 职称材料

采用FPGA控制的IGBT串联高压调制器的研制 被引量：17

3

作者 陈文光 饶军 +1 位作者 饶益花 王明伟 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2827-2832,共6页

高压调制器在脉冲功率技术中有很重要的作用,而IGBT串联是固态调制器技术发展的趋势。电路分布参数及各单元电路参数的差别制约可靠性,严重时将造成IGBT在开通、关断过程中集射极间的电压超过额定值而遭损坏。为此,在新的RCD动态均压电... 高压调制器在脉冲功率技术中有很重要的作用,而IGBT串联是固态调制器技术发展的趋势。电路分布参数及各单元电路参数的差别制约可靠性,严重时将造成IGBT在开通、关断过程中集射极间的电压超过额定值而遭损坏。为此,在新的RCD动态均压电路的基础上,利用FPGA和VHDL设计了IGBT驱动信号分配电路,实现了串联IGBT各单元精确延时开通与关断控制、逻辑综合保护,并结合驱动电路完成了缺电、过流、过压保护等。工程上结合中国环流二号装置NBI抑制极电源要求,设计了12 kV/20 A的调制器。实验结果表明,该方法是一种有效的主动式动态均压方法,能为更高电压、电流等级的固态调制器设计提供好的参考与工程应用基础。 展开更多

关键词 高电压 调制器 IGBT串联 动态均压 现场可编程逻辑器件 现场可编程门阵列(fpga)

在线阅读 下载PDF 职称材料

SRAM型FPGA单粒子辐照试验系统技术研究 被引量：5

4

作者 孙雷 段哲民 +1 位作者 刘增荣 陈雷 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第1期49-52,共4页

单粒子辐射效应严重制约FPGA的空间应用,为提高FPGA在辐射环境中的可靠性,深入研究抗辐射加固FPGA单粒子效应评估方法,设计优化单粒子效应评估方案,开发相应的评估系统,提出基于SRAM时序修正的码流存储比较技术和基于SelectMAP端口配置... 单粒子辐射效应严重制约FPGA的空间应用,为提高FPGA在辐射环境中的可靠性,深入研究抗辐射加固FPGA单粒子效应评估方法,设计优化单粒子效应评估方案,开发相应的评估系统,提出基于SRAM时序修正的码流存储比较技术和基于SelectMAP端口配置回读技术。借助国内高能量大注量率的辐照试验环境,完成FPGA单粒子翻转(SEU)、单粒子闩锁(SEL)和单粒子功能中断(SEFI)等单粒子效应的检测,试验结果表明,该方法可以科学有效地对SRAM型FPGA抗单粒子辐射性能进行评估。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列(fpga) 空间辐射 单粒子效应 回读 静态随机存储器(SRAM) Field programmable Gate array(fpga) Static Random Access Memory(SRAM)

在线阅读 下载PDF 职称材料

CPLD/FPGA的发展与应用之比较 被引量：13

5

作者 徐伟业 江冰 虞湘宾 《现代电子技术》 2007年第2期4-7,共4页

可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)是一种可由用户对其进行编程的大规模通用集成电路[1]。从PLD的发展历程着眼,主要对PLD的2个发展分支———复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列的基本结构、功能优势和应用场合进行了... 可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)是一种可由用户对其进行编程的大规模通用集成电路[1]。从PLD的发展历程着眼,主要对PLD的2个发展分支———复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列的基本结构、功能优势和应用场合进行了较详尽的分析和比较;并从结构和定义上指出二者的区别,同时根据不同技术要求和设计环境指出了相应的CPLD和FPGA的选择方法,最后给出了PLD最新研究热点和未来的发展趋势。 展开更多

关键词 可编程逻辑器件(PLD) 复杂可编程逻辑器件(CPLD) 现场可编程门阵列(fpga) 可编程片上系统(SOPC)

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FPGA的互相关无串扰超声测距系统 被引量：10

6

作者 王荣扬 钱振华 殷勇辉 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第8期307-313,共7页

多传感器超声测距系统工作时存在超声串扰,会导致测量结果失真并降低系统工作效率。为此,利用伪随机序列优越的自相关性,通过对发射信号和回波信号进行互相关运算消除串扰。提出一种利用异或运算代替乘法运算的并行数字相关技术捕获算... 多传感器超声测距系统工作时存在超声串扰,会导致测量结果失真并降低系统工作效率。为此,利用伪随机序列优越的自相关性,通过对发射信号和回波信号进行互相关运算消除串扰。提出一种利用异或运算代替乘法运算的并行数字相关技术捕获算法。可编程逻辑门阵列(FPGA)仿真结果表明,该算法可以消除实时超声测距系统的串扰和误码干扰,明显减少算法运算量及数据处理时间,提高FPGA逻辑资源利用率及超声测距系统的精度。 展开更多

关键词 相关捕获 伪随机序列 超声测距 超声串扰 可编程逻辑门阵列

在线阅读 下载PDF 职称材料

FPGA被动并行配置控制器的研究与实现 被引量：5

7

作者 葛飞 何辅云 夏玉宝 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期531-533,共3页

为了快速方便地配置FPGA,文章提出了使用Flash存储FPGA的配置数据,再由CPLD控制Flash将存储的数据采用并行方式下载到FPGA的方法。由于Flash掉电后数据不会丢失,这样就解决了FPGA掉电易失的问题。该文给出了具体的硬件电路和软件模块的... 为了快速方便地配置FPGA,文章提出了使用Flash存储FPGA的配置数据,再由CPLD控制Flash将存储的数据采用并行方式下载到FPGA的方法。由于Flash掉电后数据不会丢失,这样就解决了FPGA掉电易失的问题。该文给出了具体的硬件电路和软件模块的编程思路,通过仿真测试表明本设计的可行性。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列 复杂可编程逻辑器件 配置

在线阅读 下载PDF 职称材料

阻塞斩波三相交交变频电源的FPGA控制实现 被引量：1

8

作者 朱虹 潘小波 +2 位作者 陈玲 关越 张庆丰 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期116-123,共8页

变频技术是重要的节能技术,所以针对低频或转速不恒定的节能设备,提出了基于FPGA数字控制的三相交交直接变频电源技术。用VHDL语言对主控芯片FPGA编写程序,其输出的高频SPWM信号经驱动电路后作为电源和负载间开关MOSFET的控制信号。MOS... 变频技术是重要的节能技术,所以针对低频或转速不恒定的节能设备,提出了基于FPGA数字控制的三相交交直接变频电源技术。用VHDL语言对主控芯片FPGA编写程序,其输出的高频SPWM信号经驱动电路后作为电源和负载间开关MOSFET的控制信号。MOSFET周期性地部分阻塞电源不能达到负载来改变输出电压的频率,同时在放行的时区斩波来改变输出电压的幅值。基于Matlab仿真平台,对系统进行了建模和仿真,仿真结果验证了该技术的正确性。最后给出了频率为7.14 Hz和2.63 Hz的实验波形,实验结果证明了该技术的可行性。 展开更多

关键词 交交变频 Field—programmable Gate array(fpga) 斩波 恒压频比 面积等效 占空比 Very—High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language(VHDL)

在线阅读 下载PDF 职称材料

FPGA测试技术及ATE实现 被引量：10

9

作者 龙祖利 王子云 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第6期65-67,共3页

随着FPGA的规模和复杂性的增加,测试显得尤为重要。介绍了SRAM型FPGA的结构概况及FPGA的测试方法,以Xilinx公司的spartan3系列芯片为例,利用检测可编程逻辑资源的多逻辑单元(CLB)混合故障的测试方法,阐述了如何在自动测试系统(ATE)上实... 随着FPGA的规模和复杂性的增加,测试显得尤为重要。介绍了SRAM型FPGA的结构概况及FPGA的测试方法,以Xilinx公司的spartan3系列芯片为例,利用检测可编程逻辑资源的多逻辑单元(CLB)混合故障的测试方法,阐述了如何在自动测试系统(ATE)上实现FPGA的在线配置以及功能和参数测试,为FPGA面向应用的测试提供了一种可行的方法。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列(fpga) 多逻辑单元(CLB) 测试 自动测试系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

嵌入式GPS接收机系统的FPGA配置方法研究 被引量：3

10

作者 王尔申 张淑芳 胡青 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第4期86-88,129,共4页

给出了嵌入式GPS接收机系统的整体设计,重点研究了系统中FPGA的不同配置方法,提出了利用CPLD和Platform Flash、SPI Flash、Intel NOR Flash实现对FPGA进行不同配置的方法,详细分析了每种配置方法的特点,给出具体的硬件电路设计,并重点... 给出了嵌入式GPS接收机系统的整体设计,重点研究了系统中FPGA的不同配置方法,提出了利用CPLD和Platform Flash、SPI Flash、Intel NOR Flash实现对FPGA进行不同配置的方法,详细分析了每种配置方法的特点,给出具体的硬件电路设计,并重点研究了利用Intel NOR Flash进行BPI配置的流程以及配置时应注意的问题。这些配置方式在研究的嵌入式GPS接收机系统中得到了成功的应用,而且也适用于其他的类似系统。 展开更多

关键词 全球定位系统 现场可编程门阵列 BPI配置 复杂可编程逻辑器件 Flash

在线阅读 下载PDF 职称材料

用于反熔丝FPGA的内建测试电路 被引量：3

11

作者 马金龙 卢礼兵 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期153-158,共6页

由于反熔丝器件的一次可编程特性,反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)在生产阶段很难完成对电路的功能测试验证。针对反熔丝FPGA典型的结构及其内部可编程逻辑模块(PLM)结构,分析了在编程前对PLM进行全功能测试的方法。设计了内建测试电路结... 由于反熔丝器件的一次可编程特性,反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)在生产阶段很难完成对电路的功能测试验证。针对反熔丝FPGA典型的结构及其内部可编程逻辑模块(PLM)结构,分析了在编程前对PLM进行全功能测试的方法。设计了内建测试电路结构,用于内部PLM逻辑功能的测试。给出了内建测试电路的寻址寄存器、赋值寄存器以及检测电路的结构设计,电路在1.0μm双层多晶双层金属(2P2M)氧化层-氮化物-氧化层(ONO)反熔丝工艺上成功流片。测试结果表明,电路设计正确,解决了在芯片编程前完成基于反熔丝的一次可编程FPGA的内部PLM逻辑功能测试的难题,为后期研究反熔丝电路奠定了基础。 展开更多

关键词 反熔丝 现场可编程门阵列(fpga) 可编程逻辑模块(PLM) 一次可编程器件 内建测试电路

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FPGA的便携式逻辑分析仪设计 被引量：6

12

作者 王庆春 何晓燕 《电子测量技术》 2012年第10期80-83,共4页

以设计的便携式逻辑分析仪是以FPGA芯片作为数据处理和系统控制核心,使用FPGA片内双口RAM进行数据存储、有限状态机实现触发控制和显示驱动,再用LCD12864液晶模块完成终端的输出图形显示。在DE0-Nano FPGA(Altera Cyclone IV)开发板上... 以设计的便携式逻辑分析仪是以FPGA芯片作为数据处理和系统控制核心,使用FPGA片内双口RAM进行数据存储、有限状态机实现触发控制和显示驱动,再用LCD12864液晶模块完成终端的输出图形显示。在DE0-Nano FPGA(Altera Cyclone IV)开发板上的测试结果表明,所设计的低成本便携式逻辑分析仪可以实现8通道逻辑组合触发或4级序列触发的工作模式,也具有8级采样率预置调节和被测信号频率直接读出的功能。 展开更多

关键词 fpga 逻辑分析仪 液晶显示屏 有限状态机

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进的Turbo码算法的FPGA实现 被引量：4

13

作者 赵雅兴 张宁 《信号处理》 CSCD 2002年第3期237-240,共4页

本文提出一种使用ＦＰＧＡ实现改进的Ｔｕｒｂｏ码算法的方法。在选用改进的最优周期交织序列的交织器和ＳＩＳＯ(软输入软输出)译码器的Ｍａｘ－Ｌｏｇ－ＭＡＰ译码算法的硬件实现过程中,采用“自上而下” 和“自下而上”相结合的设计... 本文提出一种使用ＦＰＧＡ实现改进的Ｔｕｒｂｏ码算法的方法。在选用改进的最优周期交织序列的交织器和ＳＩＳＯ(软输入软输出)译码器的Ｍａｘ－Ｌｏｇ－ＭＡＰ译码算法的硬件实现过程中,采用“自上而下” 和“自下而上”相结合的设计方法。在采用并行算法的同时巧妙地改变前向矢量的计算顺序,减少了占用的硬件资源。整个设计在ＭＡＸ＋ＰＬＵＳⅡ软件环境下仿真的结果表明,本设计实现的改进的Ｔｕｒｂｏ码编码/译码器具有良好的误码性能和较高的实用价值。 展开更多

关键词 TURBO码 算法 fpga 迭代系统卷积码 信源编码

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FPGA的压砖机PLC加密控制系统

14

作者 王击 罗安 +1 位作者 章兢 徐明 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期171-172,175,共3页

为使压砖机制造企业的合法利益免受严重侵害,该文在分析原控制系统的基础上,提出基于FPGA的具有加密功能的PLC控制系统,在通信电缆和PLC之间引入了加密板,采用VHDL语言为平台,开发了以有限状态机为内核的底层系统。经工业现场应用,验证... 为使压砖机制造企业的合法利益免受严重侵害,该文在分析原控制系统的基础上,提出基于FPGA的具有加密功能的PLC控制系统,在通信电缆和PLC之间引入了加密板,采用VHDL语言为平台,开发了以有限状态机为内核的底层系统。经工业现场应用,验证了该控制系统的稳定性、可靠性和安全性。 展开更多

关键词 控制系统 加密 可编程逻辑控制 现场可编程门阵列

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FPGA的身份认证标签设计与实现

15

作者 李辉 龚晓庆 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2008年第B09期173-180,共8页

针对当前射频电子标签这种无线数据采集方式的数据安全问题,提出了具有身份认证功能的电子标签。把私有密钥封存到标签存储器中,同时结合标签的加密电路以及状态机的控制逻辑实现标签的认证功能,只有授权的阅读器才能够阅读授权标签中... 针对当前射频电子标签这种无线数据采集方式的数据安全问题,提出了具有身份认证功能的电子标签。把私有密钥封存到标签存储器中,同时结合标签的加密电路以及状态机的控制逻辑实现标签的认证功能,只有授权的阅读器才能够阅读授权标签中的信息,确保标签数据不被泄漏。本文介绍了标签认证机制的算法流程,分析了认证授权的状态机控制模块,并提出了标签的物理结构。采用至上而下的专用集成电路(Application specific integrated circuits,ASIC)设计方法,在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)上进行了功能仿真,时钟频率为45 MHz。软件自动完成硬件描述语言(Very-high-speed integrated circuit hardware descrip-tion,VHDL)源程序的分析、综合、优化及硬件下载,并对设计进行了逻辑仿真与时序仿真。结果表明所设计的标签可以达到预定身份认证功能。 展开更多

关键词 射频识别 硬件描述语言 逻辑仿真 现场可编程门阵列

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于FPGA的数据包分类研究

16

作者 瞿中 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2006年第9期1554-1556,共3页

随着Internet规模的不断扩大和应用技术的不断进步,越来越多的业务需要对数据包进行实时快速的分类。可编程片上系统(SOPC)的设计是一个崭新的富有生机的嵌入式系统设计研究方向。在阐述可编程逻辑器件特点及其发展趋势的基础上,探讨了... 随着Internet规模的不断扩大和应用技术的不断进步,越来越多的业务需要对数据包进行实时快速的分类。可编程片上系统(SOPC)的设计是一个崭新的富有生机的嵌入式系统设计研究方向。在阐述可编程逻辑器件特点及其发展趋势的基础上,探讨了智力产权复用理念、基于嵌入式处理器内核和XilinxFPGA的SOPC软硬件设计技术,介绍了基于Internet的可重配置逻辑(IRL)技术并提出了设计实现方法。 展开更多

关键词 现场可编程逻辑门阵列 数据包分类 可编程逻辑器件 包 嵌入式系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向FPGA开发的实验系统

17

作者 李兵 《南京邮电学院学报》 北大核心 1996年第3期66-69,共4页

介绍了利用新型现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）器件的实验系统，可以取代由中小规模集成电路所实现的逻辑功能，包括ＦＰＧＡ开发所需软件平台建立。

关键词 fpga 逻辑电路 计算机模拟 可编程逻辑器件

在线阅读 下载PDF 职称材料

FPGA实际可用性评估与发展趋势分析 被引量：6

18

作者 俞吉波 孔雪 +2 位作者 郑哲 祝永新 付宇卓 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第13期282-284,共3页

根据现场可编程门阵列(FPGA)的发展现状,对FPGA器件的实际可用性进行评估,从可重构逻辑的利用、CPU软核/硬核的选择、内部块缓存的利用、输入/输出资源的利用、数字信号处理器固核的利用及时钟频率的可用范围进行研究,并给出FPGA的发展... 根据现场可编程门阵列(FPGA)的发展现状,对FPGA器件的实际可用性进行评估,从可重构逻辑的利用、CPU软核/硬核的选择、内部块缓存的利用、输入/输出资源的利用、数字信号处理器固核的利用及时钟频率的可用范围进行研究,并给出FPGA的发展趋势。理论分析证明,Slice的利用率不宜高于85%,应选择有良好工具支持的软硬核厂商,并且所有的I/O信号须经过寄存器处理。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列 可用性评估 可重构逻辑 CPU软核 硬核 DSP固核

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于层次化重复单元的FPGA结构描述方法 被引量：3

19

作者 胡敏 王健 来金梅 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第7期318-320,F0003,共4页

针对具有多种逻辑块和互连线结构的现代主流现场可编程门阵列(FPGA),给出一种通用的FPGA结构描述方法。根据FPGA硬件版图由几类重复单元在水平和垂直方向复制拼接而成的特点,提出基于层次化重复单元的FPGA结构模型,在该模型的基础上,通... 针对具有多种逻辑块和互连线结构的现代主流现场可编程门阵列(FPGA),给出一种通用的FPGA结构描述方法。根据FPGA硬件版图由几类重复单元在水平和垂直方向复制拼接而成的特点,提出基于层次化重复单元的FPGA结构模型,在该模型的基础上,通过定义一套完整的语法来描述FPGA。实验结果表明,该方法能正确描述FPGA硬件信息,并配合FPGA软件系统正常工作,具有结构通用和描述文件小的优点。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列 逻辑块 互连线 重复单元 结构模型 结构描述

在线阅读 下载PDF 职称材料

直扩系统中匹配滤波器的FPGA实现及优化设计 被引量：2

20

作者 顾何方 康志伦 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1412-1414,共3页

数字匹配滤波器也称作数字相关器,文章介绍了数字匹配滤波器在FPGA上的实现方式,对于卫星通信等领域中要求的匹配长度较长而导致的器件消耗增大,讨论了资源优化的途径,并对比2种优化方式,给出了经改进后的逻辑复用的FIR结构;综合结果表... 数字匹配滤波器也称作数字相关器,文章介绍了数字匹配滤波器在FPGA上的实现方式,对于卫星通信等领域中要求的匹配长度较长而导致的器件消耗增大,讨论了资源优化的途径,并对比2种优化方式,给出了经改进后的逻辑复用的FIR结构;综合结果表明,该结构能有效地节省器件的消耗。 展开更多

关键词 现场可编程门阵列 数字匹配滤波器 逻辑复用

在线阅读 下载PDF 职称材料