采用FPGA信号处理系统的设计与应用.pdf

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1、电气传动2011年第41卷第1期EIECTRICDRIVE2O11Vo1．41No．1采用FPGA信号处理系统的设计与应用朱体高，刘铁根，张海顺(1．天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072；2．天津市华核科技有限公司，天津300180)摘要：讲述了以FPGA为核心的光电色选机信号处理系统的设计，该系统充分利用FPGA资源，实现1片FPGA处理256个信号点的功能，达到低成本高性能的目的。本设计利用FPGA多功能输入输出功能实现LVDs(10wvoltagedifferentialsignaling)的直接输入，利

2、用逻辑元素实现系统的计数、比较和系统控制功能，利用乘法器实现信号放大功能，利用存储器实现系统的脉宽和延时功能。关键词：FPGA；色选机；信号处理；系统资源中图分类号：TP274．2文献标识码：ADesignandApplicationofSignalProcessingSystemBasedonFPGAZHUTi—gao一，LIUTie—gen，ZHANGHai—shun(1．CollegeofPrecision[nstrumentandOpto—electronicsEngineering，TianjinUniversit

3、y，Tianjin300072，China；2．TianjinHuaheScienceandTechnologyCompany，Tianjin300180，China)Abstract：Thesignalprocessingmethodusinginoptoelectroniccolorsorterwasintroduced．ThesystemcoreisFPGA．ThesystemusesonlyaFPGA，butaccomplishes256pointssignalprocessing．Itachieveslowcost

4、buthighperformance．hmakesfullyuseofFPGAsystemresources．ItusestheFPGAhasmulti-functioninputandoutputtomakeLVDSsignalinputsdirectly．ItusestheFPGASlogicelementtocount，compareandcontrolglobally．ThesystemusesthemultiplierinFPGAtOaccomplishamplifyingfunction．Itmakesuseof

5、thememoryinFPGAtOaccomplishpulsewideanddelayingtimefunction．Keywords：fieldprogrammablegatearray(FPGA)；colorsorter；signalprocessing；systemresource出[3]。颜色特别深或特别浅的物料统称为异色1引言粒子，将颜色特别深的物料吹出称为选黑，将颜色FPGA是一种现场可编程逻辑门阵列，随着特别浅的物料吹出称为选白。FPGA技术的发展，处理能力逐渐增强，现在已经在色选机中信号处理系统是决定色选机

6、性能具备进行数字信号处理的能力。过去前端的可编的主要部件，直接影响色选机的价格和品质。文程信号处理算法，都是利用ASIC(application献E5]给出了用DSP方法单板实现10通道的设specificintegratedcircuits)或PDSP(program—计，但是现在光电色选机通道数量的增加是一个mabledigitalsignalprocessor)构建，但目前大多趋势，而且全部采用双视结构，一个通道有前后两被FPGA所代替[1]。个信号点需要处理，一台256通道色选机有512光电色选机是一种利用物料的光学

7、及色度学个信号点需要处理。一个信号处理系统成本和处特性，将颜色不正常或表面有缺陷的次品及杂物理数据的点数将直接决定整机的成本，因此要求从物料中无损检出，并自动分选剔除的新型机械，一个信号处理系统处理的点数尽量多，以降低系它综合应用了电子学、光学、生物学等技术，是典统的成本和信号线连接的复杂程度。型的光、机、电一体化的高新技术设备[2]。它根据本设计中充分利用FPGA的系统资源进行采集到的物料表面颜色的深浅与设定的值进行比光电色选机信号处理的设计，每个信号处理系统较，将特别深的和特别浅的物料通过压缩空气吹处理的数据点数尽量多，

8、达到256个。作者简介：朱体高(1972一)，男，工程硕士，Email：zhutigao@tihh．cn52朱体高，等：采用FPGA信号处理系统的设计与应用电气传动2011年第41卷第1期量存储功能均利用FPGA内部的存储器实现。2系统设计系统中各个模块的设计，主要是在Ahera公司提2．