图像处理算法IP核的验证是SoC和FPGA在机器视觉领域应用的关键。为了提高验证时效性, 本文基于ARM+FPGA异构平台, 联合上位机软件, 针对图像处理算法IP核设计了一种兼具泛用型、实时性和敏捷性的验证框架。验证框架通过ARM处理器与上位机建立千兆以太网通信, 实现测试激励和测试响应的实时传输, 使用FPGA以兼容多类型不同分辨率的图像为目的构建数据总线, 配置总线和处理模块, 并结合部分重配置实现待验证算法IP核的快速迭代。实验结果表明: 验证框架对于以8, 16, 24 bit位深度图像为处理对象和结果的算法IP核具有可重用性, 待验证IP核的部署速度相对全局重配置提高了25倍。与现有的FPGA验证技术相比, 具有更好的可重用性, 更短的验证周期, 并且测试激励更具有针对性, 待验证IP核的部署更加敏捷快速。

针对应变信号采集系统中的信号处理环节，设计并实现一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的FIR数字滤波器。首先，基于Matlab采用克莱德曼窗函数设计一个长度为16的15阶数字滤波器，并生成高斯白噪声与频率为2 kHz、8 kHz正弦波的合成信号，然后量化12位系数，将系数文件导入QuartusⅡ13.1软件，结合FPGA内部数字滤波器IP核，采用自上而下的方式设计出FIR数字滤波器，最终在Simulink环境下对其进行仿真。实验结果表明，滤波前后合成信号的均方误差下降28.5%，提高了低频信号质量，增强了应变信号采集系统的功能性和集成度。

航电环境的复杂性使得传统数据总线不能满足实时消息的传输要求, 借助光纤通道协议的优良性能, 基于FPGA平台设计实现了光纤通道协议芯片, 并针对其主要模块进行详细的逻辑设计, 在Windows7+ Modelsim10.1c环境下的仿真以及开发板的测试结果表明, 该芯片可以满足实时消息的传输要求, 实现协议功能, 满足航电系统应用需求。

为了实现机械相控阵列天线的波束扫描，采用微型直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位，研究了一种基于单片FPGA的多轴直流电机控制系统。采用IP设计思想，直流电机的位置控制用纯硬件逻辑电路的形式(直流电机控制IP核)实现，总线通信及轨迹计算由同一芯片上的微处理器(Nios II软核)软件实现，从而容易构建多轴直流电机控制的片上系统。利用Verilog硬件描述语言，设计了一种高性能直流电机控制IP核，并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性，构建了一个56轴直流电机控制的片上系统。实验结果表明，此系统可对各个直流电机实现快速精确控制，每轴的运动相互独立，并且控制参数在线可编程，控制一致性满足系统设计要求。基于这种方式构建的系统，扩展方便、可移植性高、具有较好的适用性，已在某相控阵列天线中得到了应用。

针对SpaceWire数据通信的特点，提出一种实现SpaceWire接口卡的方法。通过对SpaceWire总线技术和PCIe总线技术的研究，提出以RMAP_IP核为基础，利用 PCIe实现SpaceWire节点设备与星载主机的通信。重点介绍了SpaceWire接口卡硬件设计的方案，同时自主研制了驱动程序与应用程序对该方法进行了验证。实验表明：该接口卡具有设计简单、尺寸小、应用范围广，以及低功耗等特点，可以实现SpaceWire设备和上位机进行通信的功能，并可用来对SpaceWire网络通信状况进行实时监测。

为解决多输入格式视频在同一LCD上显示的问题，设计了一种基于IP核的支持多种视频输入接口的LCD控制器。采用IP核产品搭建系统的框架，系统核心控制CPU采用了Xilinx的MicroBlaze软核，以控制各IP核的初始化以及工作方式，系统对外通信通过串口实现; 通过Xilinx的集成逻辑分析仪IP核ILA在线采集输入、中间以及输出数据，验证系统的可行性及数据处理的正确性。最终的实验结果表明，本文设计的基于IP核的多接口LCD控制器能够驱动LCD原屏，并且能够支持多种接口的视频输入，显示画面稳定，满足作为PC输出设备及其他接口视频监视设备的要求。

为了实现阵列天线波束高效控制和系统小型化,实现多轴微型直流伺服系统达到高速、并行控制,根据Nios Ⅱ处理器的Avalon总线规范,利用Verilog硬件描述语言,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的微型直流电机控制器IP核。该控制器采用了有限状态机的方法,分多模块实现硬件控制功能。针对微型直流电机特性,采用了比例-积分-微分(PID)算法、分段控制及启停监测等控制策略。最后利用软件Quartus Ⅱ及DE0开发板进行了仿真和实验验证,实验表明,该控制器具有响应速度快、定位精度高、可靠性高、体积小等特点,可以可靠地对各路微型直流电机进行独立控制,且控制性能良好,能够实现天线单元快速、准确的相位控制。

随着作战飞机挂点数和携带悬挂物**种类不断增加, 针对目前机载航电系统和**系统中MIL-STD-1553B总线传输速率不高、远程终端数量有限等问题, 介绍了一种新型增强位率(EBR)1553总线。本文首先从总线的拓扑结构、硬件结构、传输特性以及总线传输模式等方面进行了阐述和分析, 然后介绍了目前EBR-1553总线的应用领域, 最后提出了基于FPGA IP核的EBR-1553总线硬件实现方式。

高光谱图像数据由星上压缩打包至地面, 再对其进行处理, 这种处理方式对实时应用场合显得过于迟缓。 同时, 图像数据量大, 处理步骤多, 反演算法复杂, 因此, 迫切需要搭建精确快速的数据处理平台来进行实时处理, 目前, 用硬件进行实时复原和进行误差校正的平台比较少, 能够成功应用的平台也由于处理速度不高, 精度不够, 灵活性差, 不能升级和配置等缺点, 也会直接影响到目标探测和识别的效果。 本系统以空间调制型光谱仪下传数据作为研究目标, 设计并实现了一种基于Xilinx Virtex-5 FPGA的数据处理平台, 通过可配置的、 高精度、 接口灵活的IP软核资源, 实现了光谱数据处理的关键环节, 并给出相关试验验证, 为光谱仪图像反演及误差校正探索了一种新途径。

采用VHDL语言设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的步进电机控制器IP核，并在Quartus Ⅱ软件中进行了编译和仿真。该控制器采用了控制参数在线计算模块，使得阵列中每台步进电机都可以根据对应单元的相移量推算出各自的升降频曲线及脉冲发送时刻，从而保证阵列中各个电机的转动角度保持一定的关系，同时能有效地降低步进电机失步的风险。该控制器采用编码器反馈信息处理模块，对步进电机失步进行判断和校正。编译结果显示:通过合理设定数据位宽、重复利用乘法器、合理利用相邻脉冲发送间隔，控制器可以有效降低进行实时参数计算时的硬件资源使用量。测试结果表明，该控制器可以实现阵列天线波束连续跟踪。