FPGA助力的機器人實時運動規劃與控制機器人運動控制對實時性和準確性要求極高，我們基于FPGA設計了控制平臺。在運動學計算方面，利用FPGA的并行計算特性，同時求解機器人多個關節的正逆運動學方程，計算速度較傳統DSP方案提升了8倍。在軌跡規劃環節，實現了快速的Jerk優化算法，使機器人運動更加平滑，在搬運重物時，末端抖動幅度降低了70%。針對機器人的復雜應用場景，系統支持多傳感器融合。通過接入激光雷達、視覺攝像頭與力傳感器數據，FPGA可實時構建環境地圖并進行路徑規劃。在倉儲物流機器人的實際應用中，系統能在復雜貨架環境下，比較好路徑，避障成功率達。此外，利用FPGA的可重構特性，系統可快速適配不同類型的機器人，無論是工業機械臂還是服務機器人，都能通過重新配置邏輯資源實現高效控制。 FPGA 仿真驗證可提前發現邏輯設計錯誤。天津賽靈思FPGA板卡設計
FPGA在航空航天領域的應用具有不可替代的地位。由于航空航天環境的極端復雜性和對設備可靠性的嚴苛要求，FPGA的高可靠性和可重構性成為關鍵優勢。在衛星通信系統中，FPGA可以實現衛星與地面站之間的高速數據傳輸和復雜的信號處理功能。衛星在太空中需要處理大量的遙感數據、通信數據等，FPGA能夠對這些數據進行實時編碼、調制和解調，確保數據的準確傳輸。同時，通過可重構特性，FPGA可以在衛星運行過程中根據任務需求調整信號處理算法，適應不同的通信協議和環境變化。在飛行器的導航系統中，FPGA可以對慣性導航傳感器、衛星導航數據進行融合處理，為飛行器提供精確的位置、速度和姿態信息。其在航空航天領域的應用，推動了相關技術的不斷進步和發展。江蘇開發板FPGA交流硬件加速使 FPGA 比 CPU 處理更高效！
相較于通用處理器，FPGA 在特定任務處理上有優勢。通用處理器雖然功能可用，但在執行任務時，往往需要通過軟件指令進行順序執行，面對一些對實時性和并行處理要求較高的任務時，性能會受到限制。而 FPGA 基于硬件邏輯實現功能，其硬件結構可以同時處理多個任務，具備高度的并行性。在數據處理任務中，FPGA 能夠通過數據并行和流水線并行等方式，將數據分成多個部分同時進行處理，提高了處理速度。例如在信號處理領域，FPGA 可以實時處理高速數據流，快速完成濾波、調制等操作，而通用處理器在處理相同任務時可能會出現延遲，無法滿足實時性要求 。
FPGA的低功耗設計技術：在許多應用場景中，低功耗是電子設備的重要指標，FPGA的低功耗設計技術受到了極大的關注。FPGA的功耗主要包括動態功耗和靜態功耗兩部分。動態功耗產生于邏輯單元的開關動作，與信號的翻轉頻率和負載電容有關；靜態功耗則是由于泄漏電流引起的，即使在電路不工作時也會存在。為了降低FPGA的功耗，設計者可以采用多種技術手段。在芯片架構設計方面，采用先進的制程工藝，如7nm、5nm工藝，能夠有效降低晶體管的泄漏電流，減少靜態功耗。同時，優化邏輯單元的結構，減少信號的翻轉次數，降低動態功耗。在開發過程中，通過合理的布局布線，縮短連線長度，降低負載電容，也有助于減少動態功耗。此外，動態電壓頻率調節技術也是降低功耗的有效方法。根據FPGA的工作負載，動態調整供電電壓和時鐘頻率，在滿足性能要求的前提下，比較大限度地降低功耗。例如，當FPGA處理的任務較輕時，降低供電電壓和時鐘頻率，減少能量消耗；當任務較重時，提高電壓和頻率以保證處理能力。這些低功耗設計技術的應用，使得FPGA能夠在移動設備、物聯網節點等對功耗敏感的場景中得到更***的應用。 FPGA 的可測試性設計便于故障定位。
FPGA 在高性能計算領域也有著獨特的應用場景。在一些對計算速度和并行處理能力要求極高的科學計算任務中，如氣象模擬、分子動力學模擬等，傳統的計算架構可能無法滿足需求。FPGA 的并行計算能力使其能夠將復雜的計算任務分解為多個子任務，同時進行處理。在矩陣運算中，FPGA 可以通過硬件邏輯實現高效的矩陣乘法和加法運算，提高計算速度。與通用 CPU 和 GPU 相比，FPGA 在某些特定算法的計算上能夠實現更高的能效比，即在消耗較少功率的情況下完成更多的計算任務。在數據存儲和處理系統中，FPGA 可用于加速數據的讀取、寫入和分析過程，提升整個系統的性能，為高性能計算提供有力支持 。FPGA 設計仿真需覆蓋各種邊界條件。福建安路FPGA教學
電力電子設備用 FPGA 實現精確控制算法。天津賽靈思FPGA板卡設計
FPGA在智能樓宇能源管理系統中的定制設計智能樓宇的能源管理對節能減排和降低運營成本意義重大。我們基于FPGA開發了智能樓宇能源管理系統，通過連接電表、水表、空調控制器等設備，FPGA實時采集樓宇內的能耗數據，每分鐘處理數據量達5000條。利用機器學習算法分析歷史能耗數據，預測不同時間段的能源需求，制定比較好的能源分配策略。在設備控制方面，FPGA根據環境溫度、人員密度等因素，自動調節空調、照明等設備的運行狀態。例如，當會議室無人時，系統自動關閉燈光和空調，節能效果明顯。在某商業寫字樓的應用中，該系統使樓宇整體能耗降低了25%。此外，系統還具備能耗異常檢測功能，FPGA通過分析實時能耗數據與預測值的偏差，及時發現設備故障或能源浪費行為，并生成報警信息，幫助管理人員快速定位問題，實現樓宇能源的精細化管理。 天津賽靈思FPGA板卡設計
