隨著國內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來越顯著。嵌入式開發(fā)領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領(lǐng)域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構(gòu)架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領(lǐng)域里占領(lǐng)先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)大都成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用；其次，因大部分實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不公開源碼，使開發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強(qiáng)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎(chǔ)較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對(duì)這種情況，結(jié)合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特殊需求，特別是對(duì)μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎(chǔ)上，面向強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用，設(shè)計(jì)、構(gòu)造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個(gè)基礎(chǔ)牢固、值得信賴的基本平臺(tái)。 本文研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面： 針對(duì)嵌入式環(huán)境中高效、簡潔、易擴(kuò)展、易剪裁的要求，對(duì)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。內(nèi)核整體上采用分層結(jié)構(gòu)，在各層中采用功能相對(duì)獨(dú)立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對(duì)系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應(yīng)場合使用；引入中斷分段處理機(jī)制解決中斷和任務(wù)的ITC機(jī)制共享，需要硬保護(hù)機(jī)制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護(hù)機(jī)制被隱性地泛濫使用問題。 針對(duì)應(yīng)用提出的系統(tǒng)行為的可預(yù)測性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級(jí)位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務(wù)集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲(chǔ)開銷；在共享資源訪問控制方面，以優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)和死鎖問題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性能，本文還對(duì)內(nèi)核的時(shí)鐘管理、內(nèi)存管理等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，通過實(shí)時(shí)性能測試，結(jié)果表明該實(shí)時(shí)內(nèi)核有很好的強(qiáng)實(shí)時(shí)特性。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 內(nèi)核設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無線數(shù)據(jù)傳輸是指終端和監(jiān)控中心通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。本文以ARM處理器S3C2440A為核心搭建硬件平臺(tái)，選用Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。 系統(tǒng)以ARM920T微處理器芯片S3C2440A和CDMA模塊Q2438F為實(shí)現(xiàn)核心。論文首先研究了基于S3C2440A微處理器的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的架構(gòu)，詳細(xì)分析了ARM最小系統(tǒng)中各個(gè)功能組成模塊；然后建立了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的arm-linux-gcc交叉編譯環(huán)境，重點(diǎn)研究了Bootloader和Linux內(nèi)核的配置與編譯，并且在硬件平臺(tái)上移植了Linux操作系統(tǒng)。在ARM嵌入式Linux開發(fā)平臺(tái)上，研究了基于Video4Linux的USB攝像頭采集圖像的解決方案，即在Linux內(nèi)核中加載Video4Linux模塊，通過V4L模塊提供的編程接口，操作USB攝像頭設(shè)備文件/dev/video0，并且采用內(nèi)存映射方式截取視頻，完成了圖像采集的軟件設(shè)計(jì)。此外，論文還研究了在Linux環(huán)境下PPP協(xié)議撥號(hào)上網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方法，即通過AT指令初始化CDMA模塊，使之附在CDMA網(wǎng)絡(luò)上，通過編寫腳本程序的方法建立PPP連接，獲得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商ISP動(dòng)態(tài)分配給數(shù)據(jù)傳輸終端的IP地址，從而實(shí)現(xiàn)了無線模塊撥號(hào)上網(wǎng)功能。在無線終端通過PPP撥號(hào)上網(wǎng)后，采用了客戶端/服務(wù)器端模式，運(yùn)行套接字(Socket)應(yīng)用程序，將設(shè)備采集到的圖像數(shù)據(jù)通過CDMA網(wǎng)絡(luò)后再經(jīng)過Internet傳送到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了傳輸終端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。 論文研究和實(shí)現(xiàn)的基于ARM嵌入式Linux和CDMA網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。終端內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，可以通過CDMA網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)，為用戶提供透明的數(shù)據(jù)傳輸通道。相比于傳統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)，它具有高可靠性、組網(wǎng)方便、可遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)，因此在電力自動(dòng)化、環(huán)保、交通監(jiān)控等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，特別適用于移動(dòng)環(huán)境、難于布線的場所和邊遠(yuǎn)地區(qū)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式系統(tǒng) 儀的研制 渦流
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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該論文的工作主要分為兩部分,第一部分是介紹與數(shù)字高清晰度電視(HDTV)碼流發(fā)生器配套的信源解碼板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).信源解碼板是整個(gè)碼流發(fā)生器的重要組成部分,該論文在介紹相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2和AC-3以及整個(gè)碼流發(fā)生器功能的基礎(chǔ)上提出了用ST公司的芯片組實(shí)現(xiàn)HDTV信源解碼板的設(shè)計(jì)方案.論文詳細(xì)分析了各個(gè)功能模塊的具體設(shè)計(jì)方法以及實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)注意的問題.目前該課題已經(jīng)成功結(jié)題,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全符合合作單位的要求.該論文的第二部分主要是進(jìn)行基于FPGA的顯示器測試信號(hào)發(fā)生器的研究與開發(fā).在對(duì)測試信號(hào)發(fā)生器所需產(chǎn)生的13種測試圖案和所要適應(yīng)的18種顯示格式的介紹之后,該論文提出了以FLEX10K50為核心控制芯片的顯示器測試信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案.該論文詳細(xì)討論了FPGA設(shè)計(jì)中各個(gè)功能模塊的劃分和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法,并介紹了對(duì)FLEX10K50進(jìn)行配置的方法.
標(biāo)簽： HDTV FPGA 碼流 發(fā)生器
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本文首先從數(shù)控系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，然后對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡在整個(gè)系統(tǒng)中承擔(dān)功能進(jìn)行了分析。根據(jù)數(shù)字型號(hào)處理器件的快速運(yùn)算能力和現(xiàn)場可編程門陣列器件的靈活、通用性提出了基于DSP器件和FPGA器件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的規(guī)劃。 本文重點(diǎn)詳細(xì)闡述了四軸運(yùn)動(dòng)控制卡硬件電路的設(shè)計(jì)。通過對(duì)現(xiàn)有部分PC總線的介紹與比較，設(shè)計(jì)選擇了PCI總線作為上位PC與運(yùn)動(dòng)控制卡的通信總線，并且選擇PCI9052芯片來設(shè)計(jì)PCI接口模塊；基于DSP器件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)選擇了TMS320LF2407芯片為核心，進(jìn)行運(yùn)算控制單元的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其主要內(nèi)部資源進(jìn)行了分配。最后，根據(jù)硬件的原理圖，完成了具體電路板的制作。 對(duì)軟件設(shè)計(jì)，文章主要對(duì)插補(bǔ)算法在DSP上的實(shí)現(xiàn)作了一些探討。介紹了兩種加速模式：梯形加速模式和s曲線加速模式。就逐點(diǎn)比較法直線和圓弧插補(bǔ)算法以及數(shù)字積分插補(bǔ)原理也進(jìn)行了分析。最終，提出總體程序流程控制、速度控制算法、插補(bǔ)算法等的程序設(shè)計(jì)框架，并進(jìn)行了具體程序設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA DSP 四軸 運(yùn)動(dòng)控制卡
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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圖像采集系統(tǒng)是數(shù)字圖像信號(hào)處理過程中不可缺少的重要部分，它將前端相機(jī)所捕獲的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，或者直接從數(shù)字相機(jī)中獲取數(shù)字信號(hào)，然后通過高速的計(jì)算機(jī)總線傳回計(jì)算機(jī)，憑借計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等操作能力，可以方便快捷地對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，具有人機(jī)友好、功能靈活、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著對(duì)數(shù)據(jù)傳送速度要求的提高，PCI總線以其高的數(shù)據(jù)傳輸率，即插即用，低功耗等眾多優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)PCI總線接口電路使用的廣泛性，介紹了PLX公司橋接芯片PCI9054主模式的工作原理和中斷機(jī)制，采用可編程邏輯器件FPGA實(shí)現(xiàn)與PCI9054的本地接口的信號(hào)轉(zhuǎn)換，給出了邏輯實(shí)現(xiàn)方案和仿真圖。本文針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。在文章的軟件設(shè)計(jì)部分介紹了WinDriver驅(qū)動(dòng)開發(fā)工具，利用WinDriver工具，在WindowsXP系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，完成主模式數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備中斷的功能。
標(biāo)簽： PCI 總線 圖像采集 卡的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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在航空航天，遙感測量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂等領(lǐng)域，要求能及時(shí)保存高清晰度的視頻信號(hào)供后期分析、處理、研究和欣賞。因此，研究一套處理速度快，性能可靠，使用方便，符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對(duì)處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達(dá)到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實(shí)時(shí)編解碼分辨率達(dá)到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負(fù)責(zé)視頻輸入輸出，碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機(jī)交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實(shí)現(xiàn)了高清視頻的輸入，實(shí)時(shí)編碼和碼流存儲(chǔ)輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲(chǔ)在硬盤中。系統(tǒng)開發(fā)的工作難點(diǎn)在于FPGA的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試工作。其次，詳細(xì)介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實(shí)現(xiàn)，使用的方法和程序設(shè)計(jì)。使用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)128K的命令存儲(chǔ)ROM，并對(duì)設(shè)計(jì)元件模塊化，方便今后的功能擴(kuò)展。編程實(shí)現(xiàn)了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。利用時(shí)序狀態(tài)機(jī)編程實(shí)現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對(duì)設(shè)計(jì)思路，調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進(jìn)行分析。著重介紹設(shè)計(jì)中用到的最新芯片及其工作方式，分析設(shè)計(jì)過程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。最后，論文對(duì)系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進(jìn)的方案，并對(duì)與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。
標(biāo)簽： 高清視頻 編解碼 系統(tǒng)控制 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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本文對(duì)基于FPGA的液晶顯示控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)中從LCD技術(shù)參數(shù)著手，通過對(duì)顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理的研究，設(shè)計(jì)出顯示控制系統(tǒng)的框圖及各功能模塊的VHDL程序，通過單片機(jī)系統(tǒng)配置FPGA芯片，控制LCD顯示相應(yīng)的漢字和圖形。LCD顯示控制系統(tǒng)由顯示控制電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路和相關(guān)外圍輔助電路組成。顯示控制電路從電路中各個(gè)功能模塊所需要的控制時(shí)序信號(hào)出發(fā)，通過對(duì)其工作過程的研究，設(shè)計(jì)出控制器、RAM控制器等各功能模塊。顯示驅(qū)動(dòng)電路從LCD工作所需要的掃描時(shí)序信號(hào)出發(fā)，設(shè)計(jì)出時(shí)序發(fā)生電路等各功能模塊。所有的VHDL程序通過了MAX+PLUS—II軟件實(shí)現(xiàn)編譯及仿真后，在實(shí)際的硬件中調(diào)試通過。
標(biāo)簽： FPGA 液晶顯示 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-24
上傳用戶：portantal
目前對(duì)數(shù)字化音頻處理的具體實(shí)現(xiàn)主要集中在以DSP或?qū)Ｓ肁SIC芯片為核心的處理平臺(tái)的開發(fā)方面，存在著并行處理性能差，系統(tǒng)升級(jí)和在線配置不靈活等缺點(diǎn)。另一方面現(xiàn)有解決方案的設(shè)計(jì)主要集中于處理器芯片，而對(duì)于音頻編解碼芯片的關(guān)注度較低，而且沒有提出過從芯片層到PCB板層的完整設(shè)計(jì)思路。本文針對(duì)上述問題對(duì)數(shù)字化音頻處理平臺(tái)進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括： 1、提出了基于FPGA的通用音頻處理平臺(tái)，該方案有別于現(xiàn)有的基于MCU、DSP和其它專用ASIC芯片的方案，論證了基于FPGA的音頻處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)工作流程，并對(duì)嵌入式音頻處理系統(tǒng)專門進(jìn)行了研究。 2、提出了從芯片層到PCB板層的完整設(shè)計(jì)思路，并將設(shè)計(jì)思路得以實(shí)現(xiàn)。完成了FPGA的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程，包括：系統(tǒng)整體分析，設(shè)計(jì)流程分析，配置模塊和數(shù)據(jù)通信模塊的RTL實(shí)現(xiàn)等；解決了FPGA與音頻編解碼芯片TLV320AIC23B之間接口不匹配問題；給出配置和數(shù)據(jù)通信模塊的功能方框圖；從多個(gè)角度完善PCB板設(shè)計(jì)，給出了各個(gè)系統(tǒng)組成部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案和硬件電路原理圖，并附有PCB圖。 3、建立了實(shí)驗(yàn)和分析環(huán)境，完成了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和分析工作，主要包括：PCB板信號(hào)完整性分析和優(yōu)化，F(xiàn)PGA系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的實(shí)驗(yàn)與分析等。實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果論證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和實(shí)用性。 本文的研究與實(shí)現(xiàn)工作通過實(shí)驗(yàn)和分析得到了驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文提出的由FPGA和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B組成的數(shù)字化音頻處理系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的數(shù)字化處理，從而可以將FPGA在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮于音頻信號(hào)處理領(lǐng)域。
標(biāo)簽： FPGA 通用數(shù)字 處理平臺(tái) 音頻
上傳時(shí)間： 2013-06-09
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號(hào)與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時(shí)也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對(duì)軟件無線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 在時(shí)序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上，充分利用FPGA中豐富的時(shí)序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計(jì)數(shù)器等，能夠方便的完成對(duì)系統(tǒng)輸入輸出時(shí)鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對(duì)各處時(shí)序延時(shí)進(jìn)行修正。 在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)上，采用FPGA片內(nèi)存儲(chǔ)器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計(jì)上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實(shí)現(xiàn)了對(duì)這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實(shí)現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的驗(yàn)證了在系統(tǒng)整個(gè)傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時(shí)序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
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隨著印制電路板功能的日益增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，系統(tǒng)中各個(gè)功能單元之間的連線間距越來越細(xì)密，基于探針的電路系統(tǒng)測試方法已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的測試需要。邊界掃描測試(BST)技術(shù)通過將邊界掃描寄存器單元安插在集成電路內(nèi)部的每個(gè)引腳上，相當(dāng)于設(shè)置了施加激勵(lì)和觀測響應(yīng)的內(nèi)建虛擬探頭，通過該技術(shù)可以大大的提高數(shù)字系統(tǒng)的可觀測性和可控性，降低測試難度。針對(duì)這種測試需求，本文給出了基于FPGA的邊界掃描控制器設(shè)計(jì)方法。 完整的邊界掃描測試系統(tǒng)主要由測試控制部分和目標(biāo)器件構(gòu)成，其中測試控制部分由測試圖形、數(shù)據(jù)的生成與分析及邊界掃描控制器兩部分構(gòu)成。而邊界掃描控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它主要實(shí)現(xiàn)JTAG協(xié)議的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描測試總線信號(hào)，而邊界掃描測試系統(tǒng)工作性能主要取決與邊界掃描控制器的工作效率。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠快速、準(zhǔn)確的完成JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且具有通用性的邊界掃描控制器是本文的主要研究工作。 本文首先從邊界掃描技術(shù)的基本原理入手，分析邊界掃描測試的物理基礎(chǔ)、邊界掃描的測試指令及與可測性設(shè)計(jì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，提出了邊界掃描控制器的總體設(shè)計(jì)方案。其次，采用模塊化設(shè)計(jì)思想、VHDL語言描述來完成要實(shí)現(xiàn)的邊界掃描控制器的硬件設(shè)計(jì)。然后，利用自頂向下的驗(yàn)證方法，在對(duì)控制器內(nèi)功能模塊進(jìn)行基于Testbench驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，利用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，將所設(shè)計(jì)的邊界掃描控制器集成到SOPC中，構(gòu)成了基于SOPC的邊界掃描測試系統(tǒng)。并且對(duì)SOPC系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界掃描控制器的功能驗(yàn)證后將其應(yīng)用到實(shí)際的測試電路當(dāng)中。最后，在基于SignalTapⅡ硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，軟硬件結(jié)合對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可行性進(jìn)行了測試。從測試結(jié)果看，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，該邊界掃描控制器的設(shè)計(jì)方案是正確可行的。 本文設(shè)計(jì)的邊界掃描控制器具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以與其他處理器結(jié)合構(gòu)成完整的邊界掃描測試系統(tǒng)，并且為SOPC系統(tǒng)提供了一個(gè)很有實(shí)用價(jià)值的組件，具有很明顯的現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： FPGA 邊界掃描 控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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