设计了一种基于先进外设接口(APB)总线的单线数字接口(OWI), APB总线可以配置接口参数并读取接口的状态、数据信息, 有着较强的灵活性与可监测性。该接口通过一根公用的数据线实现主机与一个或多个从器件之间的半双工双向通信。相比于其他通信接口, 线路简单, 节约了 I/O口资源, 降低了硬件成本。本文基于单线传输协议, 对数据传输时序以及状态机进行了设计, 通过寄存器转换级(RTL)仿真与可编程阵列逻辑(FPGA)验证, 结果显示数据可以稳定正确地通过单线接口进行传输, 数据传输速率可达 100 kHz。

针对飞机起降安全的斜程能见度探测问题,研制了一台4通道的米-拉曼散射扫描型激光雷达,可实现双波长无假定的大气消光系数廓线反演,进而可精细探测大气斜程能见度。基于大气能见度理论,假设观测路径附近无光源且忽略气溶胶粒子谱分布影响,分析了采用大气平均消光系数反演斜程能见度的有效性。该激光雷达采用Nd∶YAG激光器的基频(1064 nm)和三倍频(355 nm)激光脉冲作为光源,采用以二向色镜和窄带干涉滤光片为核心的拉曼光谱分光系统,利用有限状态机理论和多线程并发技术实现多模块协同控制软件。结合侧向散射型能见度仪,开展初步观测实验与分析。结果表明,当天气为多云转阴,地面水平能见度为9 km,俯仰角为26°时,所研制系统累积观测4 min的有效探测距离优于11 km,近地面分析结果取得了很好的一致性。

针对可见光通信(VLC)中拓展圆星座的色移键控(CSK)调制调制阶数一定时存在误码率性能较差的问题, 文章首先对星座点进行优化设计, 在保持星座点指向三角形中心不变的情况下重新设计星座结构, 改变星座点位置, 增大星座点间最小码距, 以改善误码率性能; 其次, 为进一步提高VLC信号的传输质量, 文章引入有限状态机(FSM)原理, 进行联合调制设计, 进一步改善了误码率; 最后, 进行了仿真验证及性能分析, 仿真结果表明, 相比于传统的CSK调制技术, 文章提出的优化拓展圆形星座CSK和FSM联合调制有更好的误码率性能, 在10－6级别误码率下, 星座点数为4的CSK和FSM的联合编码(CC-FSM)相比于4-CSK有2.1 dB的增益; 8CC-FSM码相比于8-CSK有1.7 dB的增益。

针对相位调制型超弱光纤光栅水听器阵列解调过程中发生的相位翻转现象, 提出了一种基于独热码编码的有限状态机相位补偿方法, 用来在现场可编程逻辑门阵列中对翻转信号进行实时修 正.将解调信号相位及其补偿条件设计在独热码编码的有限状态机中, 通过状态机内部状态的即时转移, 实现高时钟速率下光纤干涉系统解调信号的相位补偿.对多种相位补偿方式在功能仿真和实验 测试中的功耗、占用资源及时序等进行对比分析, 结果表明基于独热码状态机的相位补偿方法, 不仅可以正确地解决相位翻转问题, 保证信号的完整性, 同时还可以增加信号解调动态范围, 使系统 的逻辑延迟降低6%, 在水声光纤传感解调系统的高吞吐率和高时钟频率应用环境下具有一定优势.

针对SDRAM控制器的自动刷新指令控制方法，提出了一种周期分散刷新算法。首先，使用Verilog HDL编写SDRAM控制器。在读写过程，根据SDRAM时钟频率和存储阵列行数，确定连续读/写的次数m/n。连续m/n次读/写操作后，控制器发出一次自动刷新指令。在非读写过程，根据状态机长期处于空闲状态的特点，控制器定时发出自动刷新请求，从而周期地发出自动刷新指令。然后，基于光电测量系统对算法进行验证。实验结果表明控制器周期、及时、准确地发出了自动刷新指令，读写指令执行效率提高了0.39%。该算法解决了自动刷新指令滞后的问题，提高了读写指令执行效率，具有良好的移植性。

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。

面向时序控制的功能需求，基于 CompactRIO(cRIO)硬件系统，使用 LabVIEW软件作为编程语言，设计了时序控制软件的程序架构。软件划分为现场可编程逻辑门阵列 (FPGA)层和实时(RT)层 2个层次，2层之间通过先入先出直接内存访问( DMA FIFO)和前面板控件进行数据通信。时序控制和硬件指令交互功能在 FPGA层用状态机实现；RT层实现与上位机的人机交互功能，上报时序流程状态。经测试，时序控制软件的硬件指令响应时间小于 50 μs。

：无人机在光电侦察领域的应用越来越广泛，设计可靠的飞行控制器是完成侦察任务的必要手段。提出了一种基于模型匹配和遗传算法寻优的以非线性模型为被控对象的飞行控制器设计方法。通过该方法可以实现无人机飞行控制器与飞行仿真模型的一体化快速设计与仿真，与经典的飞行控制器设计方法相比，该方法能够比较快速、便捷地获得所需控制器。建立了包含气动、发动机和环境模型的某型无人机六自由度非线性全量数学模型，然后基于此模型，应用上述方法设计了无人机的飞行控制器，基于有限状态机理论建立了飞行管理模型，设计无人机飞行剖面并实现控制器切换，最后进行了六自由度非线性仿真，验证了所设计控制器的有效性。

为消除芯片供货受限对装置生产造成的影响,基于FPGA开发了兼容原软件驱动的LCD控制器,搭配主流的SDRAM显存芯片,对装置的相关硬件电路进行升级.所述LCD控制器采用模块化设计,系统分为主机端接口、显存控制器、仲裁器、寄存器、异步FIFO等多个功能子模块,子模块使用有限状态机方法建模,以Verilog语言编程实现,通过参数化配置,能够在保持原软件系统不变的情况下,灵活支持不同分辨率的显示模式,有效满足应用的多样化需求.开发的LCD控制器在样本电路上进行了实测,运行稳定,图像清晰,视觉效果良好.实践证明,LCD控制器的设计具有良好的可配置性、可复用性和可移植性,可以作为类似问题的有效解决方案.