在信號(hào)處理領(lǐng)域,傳統(tǒng)采樣理論受限于奈奎斯特采樣定理,要求采樣頻率必須高于信號(hào)最高頻率的兩倍。然而,壓縮感知理論與稀疏快速傅里葉變換(FFT)的融合,為低采樣率下的信號(hào)重構(gòu)開(kāi)辟了新路徑。這兩種技術(shù)通過(guò)數(shù)學(xué)優(yōu)化與算法創(chuàng)新,突破了傳統(tǒng)采樣框架,在無(wú)線通信、醫(yī)學(xué)成像、遙感監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。本文將結(jié)合MATLAB實(shí)現(xiàn),深入探討壓縮感知與稀疏FFT的核心原理及其在低采樣率場(chǎng)景下的應(yīng)用。
智能穿戴設(shè)備、消費(fèi)電子和汽車(chē)電子,柔性電路板(FPC)因其輕量化、可彎折的特性被廣泛應(yīng)用。然而,高頻信號(hào)傳輸與密集布線帶來(lái)的電磁干擾(EMI)問(wèn)題,成為制約產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵瓶頸。某智能手表廠商在開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),其FPC設(shè)計(jì)在彎折區(qū)域出現(xiàn)信號(hào)跳變,導(dǎo)致觸控響應(yīng)延遲達(dá)300ms;某車(chē)載電池管理系統(tǒng)則因FPC走線間距不足,引發(fā)毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)丟包率高達(dá)15%。本文結(jié)合實(shí)際案例與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),系統(tǒng)闡述FPC走線布局與屏蔽層優(yōu)化的核心方法。
在智能駕駛域控制器架構(gòu)中,嵌入式FPGA作為關(guān)鍵計(jì)算單元,需滿足ISO 26262 ASIL-D級(jí)功能安全標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)要求系統(tǒng)在隨機(jī)硬件故障和系統(tǒng)性故障下,仍能將風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍內(nèi)。本文以某型L3級(jí)自動(dòng)駕駛域控制器為例,闡述基于FPGA的冗余設(shè)計(jì)硬件方案,重點(diǎn)解析三模冗余(TMR)、動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)(DPR)及安全監(jiān)控機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。
在嵌入式FPGA開(kāi)發(fā)中,高層次綜合(HLS)技術(shù)通過(guò)將C/C++算法直接轉(zhuǎn)換為硬件描述語(yǔ)言(RTL),顯著縮短了開(kāi)發(fā)周期。然而,HLS生成的RTL代碼往往存在時(shí)序收斂困難、資源利用率低等問(wèn)題。本文結(jié)合腦機(jī)接口信號(hào)采集場(chǎng)景,探討如何通過(guò)工具鏈優(yōu)化、架構(gòu)設(shè)計(jì)和算法重構(gòu)實(shí)現(xiàn)HLS設(shè)計(jì)的高效落地。
在嵌入式FPGA開(kāi)發(fā)領(lǐng)域,開(kāi)源工具鏈正以顛覆性姿態(tài)重塑技術(shù)生態(tài)。從學(xué)術(shù)研究到工業(yè)原型,從物聯(lián)網(wǎng)終端到邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn),以Yosys、IceStorm、nextpnr為核心的開(kāi)源工具鏈,正在打破商業(yè)EDA的壟斷,為開(kāi)發(fā)者提供低成本、高靈活性的解決方案。
在人工智能與物聯(lián)網(wǎng)深度融合的當(dāng)下,傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)面臨算力瓶頸與能效困境。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算通過(guò)模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)的并行處理與事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制,為低功耗、實(shí)時(shí)性要求高的嵌入式場(chǎng)景提供了突破性解決方案。而FPGA憑借其可重構(gòu)性與硬件并行加速能力,成為實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)架構(gòu)的理想載體。
在量子計(jì)算威脅日益嚴(yán)峻的背景下,傳統(tǒng)密鑰存儲(chǔ)方案面臨被破解的風(fēng)險(xiǎn)。物理不可克隆函數(shù)(PUF)作為基于硬件物理特性的安全原語(yǔ),通過(guò)提取芯片制造過(guò)程中不可控的工藝偏差,為嵌入式FPGA提供了低成本、高安全性的密鑰生成與設(shè)備認(rèn)證方案。本文聚焦FPGA平臺(tái),探討PUF設(shè)計(jì)的核心原理、實(shí)現(xiàn)挑戰(zhàn)及優(yōu)化策略。
隨著量子計(jì)算技術(shù)的突破,傳統(tǒng)公鑰密碼體系面臨前所未有的安全挑戰(zhàn)?;赟hor算法的量子計(jì)算機(jī)可在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)破解RSA和橢圓曲線加密(ECC),迫使全球加速推進(jìn)后量子密碼(PQC)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。2022年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)選定CRYSTALS-Kyber(密鑰封裝機(jī)制)和CRYSTALS-Dilithium(數(shù)字簽名)作為首批PQC標(biāo)準(zhǔn),而基于格理論(Lattice-based)的算法因其抗量子攻擊性和高效性,成為嵌入式FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的核心方向。