本文提出了一種基于USB和FPGA的高性能數(shù)據(jù)采集模塊USB12016(USB總線，A/D垂直分辨率為12位，存儲容量為16兆)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。該數(shù)據(jù)采集卡包括模擬輸入、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存、FPGA控制電路和USB總線接口等，在一張卡上實(shí)現(xiàn)了8通道模擬信號調(diào)理、采集、處理，并可實(shí)現(xiàn)多卡同步觸發(fā)采集，具有高精度，低噪聲，低失真和測試信號范圍寬的特點(diǎn)。USB12016配有系統(tǒng)驅(qū)動控制程序軟件，在Windows9X/2000版本的操作平臺下運(yùn)行，控制面板完全是虛擬儀器軟面板，圖形化界面十分友好。USB12016是USB接口技術(shù)、FPGA技術(shù)和嵌入式技術(shù)融為一體的結(jié)晶，已成功應(yīng)用于軍事測控領(lǐng)域。
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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十多年來，隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復(fù)雜度的提高、對軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場的激烈競爭導(dǎo)致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴(yán)峻的危機(jī)和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復(fù)用和代碼的重用，因此難以滿足市場對嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究內(nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù)，對嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實(shí)時(shí)框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點(diǎn)一最大限度實(shí)現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個(gè)特點(diǎn)： 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時(shí)，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關(guān)注的重點(diǎn)是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時(shí)，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實(shí)現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來，為它們單獨(dú)設(shè)計(jì)組件。開發(fā)人員在應(yīng)用該框架進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計(jì)時(shí)，只需要關(guān)注功能需求的實(shí)現(xiàn)，對于實(shí)時(shí)性、調(diào)度等非功能需求的實(shí)現(xiàn)可以通過調(diào)用ARTIC提供的時(shí)間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實(shí)現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機(jī)的主動對象設(shè)計(jì)模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個(gè)控制線程組成的特點(diǎn)，應(yīng)用基于狀態(tài)機(jī)的主動對象設(shè)計(jì)模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個(gè)主動對象的緝合。相對于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ǎ疚奶岢龅闹鲃訉ο蟮淖畲筇攸c(diǎn)在于：它提供對事件隊(duì)列、控制線程和表示主動對象動態(tài)行為狀態(tài)機(jī)等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因?yàn)樗艘粋€(gè)微小的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS) 報(bào)包裝，在某些場合可以作為一個(gè)簡易的RTOS使用。為了驗(yàn)證ARTIC的性能，本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與嵌入式控制技術(shù)的迅速發(fā)展，作為傳統(tǒng)運(yùn)輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對此也有了新的要求，列車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，國際電工委員會(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡(luò)，于1999年通過了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為兩條總線：絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通信介質(zhì)，為掛在其上的設(shè)備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實(shí)際物理層之間的接口，其主要實(shí)現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)仍被國外公司壟斷，因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因，本文深入研究了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)MVBC的技術(shù)特點(diǎn)，本文提出了使用FPGA來實(shí)現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設(shè)備分為五類，他們的功能各不相同。而支持4類設(shè)備的MVBC具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能，并且兼容2類和3類設(shè)備。本文的目的就是用FPGA實(shí)現(xiàn)支持4類設(shè)備的MVBC。 本文采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。整個(gè)MVBC主要?jiǎng)澐譃椋壕幋a模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報(bào)文分析單元、通信存儲控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個(gè)開發(fā)流程中，使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語言對上述各個(gè)模塊進(jìn)行RTL級描述，并用Synplify Pro進(jìn)行綜合。最后，在ModelSim中對各個(gè)模塊進(jìn)行了布線后仿真和驗(yàn)證。 在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過嚴(yán)格的仿真驗(yàn)證后，其結(jié)果證明了本文設(shè)計(jì)的模塊達(dá)到了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，用FPGA實(shí)現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關(guān)鍵詞：列車通信網(wǎng)；多功能車輛總線；多功能車輛總線控制器；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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隨著通信技術(shù)的發(fā)展，視頻傳輸系統(tǒng)因具有方便、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)已成為現(xiàn)代工業(yè)管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離等優(yōu)點(diǎn)越來越受人們的關(guān)注。本論文以FPGA為核心芯片，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和時(shí)分復(fù)用技術(shù)，提出了一種無壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)分析方案的設(shè)計(jì)過程。 系統(tǒng)分A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和FPGA數(shù)據(jù)處理三大模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時(shí)鐘分頻、鎖相功能和多路數(shù)字信號的復(fù)接解復(fù)接仿真，同時(shí)完成了視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字視頻信號的D/A轉(zhuǎn)換功能，最終實(shí)現(xiàn)了八路視頻信號在一根光纖上實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓δ堋＝邮找曨l圖像輪廓清晰、沒有不規(guī)則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現(xiàn)，基本滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量指標(biāo)要求。各路視頻信號的輸入輸出電接口、阻抗和收發(fā)光接口均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)具高集成度、靈活性等特點(diǎn)，能廣泛應(yīng)用于各場合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞：FPGA，光纖傳輸，視頻信號
標(biāo)簽： FPGA 多路 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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隨著數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字視頻信號的傳輸技術(shù)更是受到人們的關(guān)注。相比較其它類型的信息傳輸如文本和數(shù)據(jù)，視頻通信需要占用更多的帶寬資源，因此為了實(shí)現(xiàn)在帶寬受限的條件下的傳輸，視頻源必須經(jīng)過大量壓縮。盡管現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)狀況不斷地改善，但相對與快速增長的視頻業(yè)務(wù)而言，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源仍然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。2003年3月，新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H．264/AVC的推出，使視頻壓縮研究進(jìn)入了一個(gè)新的層次。H．264標(biāo)準(zhǔn)中包含了很多先進(jìn)的視頻壓縮編碼方法，與以前的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比具有明顯的進(jìn)步。在相同視覺感知質(zhì)量的情況下，H．264的編碼效率比H．263提高了一倍左右，并且有更好的網(wǎng)絡(luò)友好性。然而，高編碼壓縮率是以很高的計(jì)算復(fù)雜度為代價(jià)的，H．264標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算復(fù)雜度約為H．263的3倍，所以在實(shí)際應(yīng)用中必須對其算法進(jìn)行優(yōu)化以減低其計(jì)算復(fù)雜度。 @@ 本文首先介紹了H．264標(biāo)準(zhǔn)的研究背景，分析了國內(nèi)外H．264硬件系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并介紹了本文的主要工作。 @@ 接著對H．264編碼標(biāo)準(zhǔn)的理論知識、關(guān)鍵技術(shù)分別進(jìn)行了介紹。 @@ 對H．264塊匹配運(yùn)動估計(jì)算法進(jìn)行研究，對經(jīng)典的塊匹配運(yùn)動估計(jì)算法通過對比分析，三步、二維等算法在搜索效率上優(yōu)于全搜索算法，而全搜索算法在數(shù)據(jù)流的規(guī)則性和均勻性有著自己的優(yōu)越性。 @@ 針對塊匹配運(yùn)動估計(jì)全搜索算法的VLSI結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出改進(jìn)的塊匹配運(yùn)動估計(jì)全搜索算法。本文基于對數(shù)據(jù)流的分析，對硬件尋址進(jìn)行了研究。通過一次完整的全搜索數(shù)據(jù)流分析，改進(jìn)的塊匹配運(yùn)動估計(jì)算法在時(shí)鐘周期、PE資源消耗方面得到優(yōu)化。 @@ 最后基于FPGA平臺對整像素運(yùn)動估計(jì)模塊進(jìn)行了研究。首先對運(yùn)動估計(jì)模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了功能子模塊劃分；然后對每個(gè)子模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真和對整個(gè)運(yùn)動估計(jì)模塊進(jìn)行聯(lián)合仿真驗(yàn)證。 @@關(guān)鍵詞：H．264；FPGA；QuartusⅡ；幀間預(yù)測；運(yùn)動估計(jì)；塊匹配
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：zttztt2005
隨著列車自動化控制和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，基于分布式控制系統(tǒng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)TCN（IEC-61375）在現(xiàn)代高速列車上得到廣泛應(yīng)用。TCN協(xié)議將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為絞線式列車總線WTB和多功能車輛總線MVB，其中WTB實(shí)現(xiàn)對開式列車中的互聯(lián)車輛間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，MVB實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備的協(xié)同工作和互相交換信息。 本文介紹了國內(nèi)外列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況和各自優(yōu)勢，分析了MVB一類設(shè)備底層協(xié)議。研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)MVB控制芯片MVBC，用ARM作為微處理器實(shí)現(xiàn)MVB一類設(shè)備的嵌入式解決方案。其中，在FPGA芯片中主要采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，RLT硬件描述語言實(shí)現(xiàn)MVB控制芯片MVBC一類設(shè)備的主要功能，包括幀編碼器、幀解碼器和邏輯接口單元。ARM主要完成了軟件程序的編寫和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植。在eCos實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上，完成了驅(qū)動和上層應(yīng)用程序，包括端口初始化、端口配置、幀收發(fā)指令和報(bào)文分析。 為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，在設(shè)計(jì)的硬件平臺基礎(chǔ)上，搭建了MVB通信網(wǎng)絡(luò)的最小系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)功能測試。測試結(jié)果表明：設(shè)計(jì)方案正確，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
上傳用戶：bruce5996
IIR數(shù)字濾波器是沖激響應(yīng)為無限長的一類數(shù)字濾波器，是電子、通信及信號處理領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，國內(nèi)外學(xué)者對IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量研究。其中，進(jìn)化算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器雖然取得了一定的效果，但是其也有自身的一些不足；另外，基于粒子群算法以及人工魚群算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)也取得了較好的效果。但這些方法都是將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題，這種方法是將每個(gè)目標(biāo)賦一個(gè)權(quán)值，然后將這些賦了權(quán)值的目標(biāo)相加，把相加的結(jié)果作為目標(biāo)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上尋找目標(biāo)函數(shù)的最小值，這樣做造成的問題是可能將其中的任何一種滿足目標(biāo)函數(shù)值最小的情況作為最優(yōu)解，但實(shí)際上得到的不一定是最優(yōu)解。也就是說，單目標(biāo)的方法難以區(qū)分哪一種情況為最優(yōu)解，這樣的尋優(yōu)模型從理論上來說是難以得到最優(yōu)解的。另外，在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解。針對這些問題，本文在研究傳統(tǒng)遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃算法以及量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將重點(diǎn)研究IIR數(shù)字濾波器的粒子進(jìn)化規(guī)劃優(yōu)化、遺傳多目標(biāo)優(yōu)化以及量子多目標(biāo)優(yōu)化。另外，由于在通信系統(tǒng)中IIR數(shù)字濾波器有廣泛應(yīng)用，并且大量采用FPGA實(shí)現(xiàn)，多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的濾波器性能也值得驗(yàn)證，因此，對多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的IIR數(shù)字濾波器系數(shù)進(jìn)行FPGA仿真驗(yàn)證有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 @@ 論文的主要工作及研究成果具體如下： @@ 1.分析IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)；針對低通IIR數(shù)字濾波器，采用遺傳算法及量子遺傳算法對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果及分析。 @@ 2.針對使用進(jìn)化規(guī)劃算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)容易陷入局部極值的問題，研究粒子進(jìn)化規(guī)劃算法，并將其應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該算法將粒子群優(yōu)化算法與進(jìn)化規(guī)劃算法相結(jié)合，繼承了粒子群算法局部搜索能力強(qiáng)和進(jìn)化規(guī)劃算法遺傳父代優(yōu)良基因能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。將這種新的粒子進(jìn)化規(guī)劃算法應(yīng)用于IIR低通、高通、帶通、帶阻數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯示了較好的效果。 @@ 3.優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)，通常將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化問題，這種方法雖然設(shè)計(jì)簡單，但是在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解，不能提供更多的有效解給決策者。針對常 用基于單目標(biāo)優(yōu)化算法的不足，在分析IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化模型和待優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文研究遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法將多個(gè)目標(biāo)值直接映射到適應(yīng)度函數(shù)中，通過比較函數(shù)值的占優(yōu)關(guān)系來搜索問題的有效解集，使用這種方法可以求得一組有效解，并且將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化方法得到的唯一解也能被包括在這一組有效解中。@@ 4.將量子遺傳算法應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，在對同一種濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，使用該方法得到的結(jié)果通帶波動更小，過渡帶更窄，阻帶衰減也更大。 @@ 5.針對IIR數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)問題，在對IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別采用遺傳多目標(biāo)優(yōu)化方法量子多目標(biāo)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的系數(shù)，然后針對兩組系數(shù)進(jìn)行了FPGA( Field-Programmable GateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)仿真驗(yàn)證，并對兩種結(jié)果進(jìn)行了對比分析。 @@關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；優(yōu)化設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：熊少鋒
現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種，它的出現(xiàn)是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來獨(dú)立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們更愿意自己設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)．芯片，而且希望ASIC的設(shè)計(jì)周期盡可能短，最好是在實(shí)驗(yàn)室里就能設(shè)計(jì)出合適的ASIC芯片，并且立即投入實(shí)際應(yīng)用之中。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地運(yùn)用于通信領(lǐng)域、消費(fèi)類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個(gè)大模塊之一，它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口，將外部信號引入FPGA內(nèi)部進(jìn)行邏輯功能的實(shí)現(xiàn)并把結(jié)果輸出給外部電路，并且根據(jù)需要可以進(jìn)行配置來支持多種不同的接口標(biāo)準(zhǔn)。FPGA允許使用者通過不同編程來配置實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，在IO端口中它可以通過選擇配置方式來兼容不同信號標(biāo)準(zhǔn)的I/O緩沖器電路。總體而言，可選的I/O資源的特性包括：IO標(biāo)準(zhǔn)的選擇、輸出驅(qū)動能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時(shí)間控制等。 本文是關(guān)于FPGA中多標(biāo)準(zhǔn)兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該課題是成都華微電子系統(tǒng)有限公司FPGA大項(xiàng)目中的一子項(xiàng)，目的為在更新的工藝水平上設(shè)計(jì)出能夠兼容單端標(biāo)準(zhǔn)的I/O電路模塊；同時(shí)針對以前設(shè)計(jì)的I/O模塊不支持雙端標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，要求新的電路模塊中擴(kuò)展出雙端標(biāo)準(zhǔn)的部分。文中以低壓雙端差分標(biāo)準(zhǔn)(LVDS)為代表構(gòu)建雙端標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，與單端標(biāo)準(zhǔn)比較，LVDS具有很多優(yōu)點(diǎn)： (1)LVDS傳輸?shù)男盘枖[幅小，從而功耗低，一般差分線上電流不超過4mA，負(fù)載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。 (2)LVDS信號擺幅小，從而使得該結(jié)構(gòu)可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號電壓可以從0V到2.4V變化，單端信號擺幅為400mV，這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內(nèi)變化，也就是說LVDS允許收發(fā)兩端地電勢有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝，輔助Xilinx公司FPGA開發(fā)軟件ISE，設(shè)計(jì)完成了可以用于Virtex系列各低端型號FPGA的IOB結(jié)構(gòu)，它有靈活的可配置性和出色的適應(yīng)能力，能支持大量的I/O標(biāo)準(zhǔn)，其中包括單端標(biāo)準(zhǔn)，也包括雙端標(biāo)準(zhǔn)如LVDS等。它具有適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結(jié)構(gòu)特征，這些特點(diǎn)可以改進(jìn)和簡化系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)，為最終的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中對包括20種IO標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的各電器參數(shù)按照用戶手冊描述進(jìn)行仿真驗(yàn)證，性能參數(shù)已達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)簽： FPGA 標(biāo)準(zhǔn) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-05-15
上傳用戶：shawvi
自20世紀(jì)90年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)和測控裝置的性能得到大幅提升，以此為基礎(chǔ)的變電站自動化系統(tǒng)在我國的電力系統(tǒng)中得到長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 @@ 為增加產(chǎn)品的市場競爭力，電力系統(tǒng)二次設(shè)備生產(chǎn)廠商緊跟市場需求，將各種具有高性價(jià)比的新型處理器芯片和外圍芯片大量應(yīng)用到變電站自動化系統(tǒng)的保護(hù)、測控裝置上，如32位CPU、數(shù)字信號處理芯片DSP、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、大容量Flash存儲芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強(qiáng)大的器件的應(yīng)用使保護(hù)測控裝置在外形上趨于小型化集成化，而在功能上則較以前有顯著提升。同時(shí)，各種成熟的商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的采用使處理器的性能得到充分發(fā)揮，裝置通信、數(shù)據(jù)存儲及處理能力更強(qiáng)，性能大幅提高，程序移植升級更加方便快捷。 @@ 本論文以現(xiàn)階段國內(nèi)外變電站自動化系統(tǒng)測控技術(shù)為參考，根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和要求，研究一種基于ARM和FPGA技術(shù)并采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的高性能測控裝置，并給出硬軟件設(shè)計(jì)。 @@ 裝置硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，按照測控裝置基本功能設(shè)計(jì)插件板。分為主CPU插件、交流采樣插件、遙信采集插件、遙控出口插件、直流采樣及輸出插件。除主CPU插件，其他插件的數(shù)量可以根據(jù)需要任意增減，滿足不同用戶的需求。 @@ 裝置主CPU采用目前先進(jìn)的基于ARM技術(shù)的微處理器AT91RM9200，通過數(shù)據(jù)、地址總線和其他插件板連接，構(gòu)成裝置的整個(gè)系統(tǒng)。交流采樣插件采用FPGA技術(shù)，利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10實(shí)現(xiàn)交流采樣的控制，降低了CPU的負(fù)擔(dān)。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的性能。以任務(wù)來管理不同的軟件功能模塊，利于裝置軟件的并行開發(fā)和維護(hù)。 @@關(guān)鍵詞：測控裝置；嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；ARM；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：JESS
并行總線PATA從設(shè)計(jì)至今已快20年歷史，如今它的缺陷已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高，已被串行ATA(Serial ATA)即SATA總線所取代。SATA作為新一代磁盤接口總線，采用點(diǎn)對點(diǎn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)置數(shù)據(jù)/命令校驗(yàn)單元，支持熱插拔，具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)的傳輸速度。目前SATA已在存儲領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但國內(nèi)尚無獨(dú)立研發(fā)的面向FPGA的SATAIP CORE，在這樣的條件下設(shè)計(jì)面向FPGA應(yīng)用的SATA IP CORE具有重要的意義。 本論文對協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的分析，建立了SATA IP CORE的層次結(jié)構(gòu)，將設(shè)備端SATA IP CORE劃分成應(yīng)用層、傳輸層、鏈路層和物理層；介紹了實(shí)現(xiàn)該IPCORE所選擇的開發(fā)工具、開發(fā)語言和所選用的芯片；在此基礎(chǔ)上著重闡述協(xié)議IP CORE的設(shè)計(jì)，并對各個(gè)部分的設(shè)計(jì)予以分別闡述，并編碼實(shí)現(xiàn)；最后進(jìn)行綜合和測試。 采用FPGA集成硬核RocketIo MGT(RocketIo Multi-Gigabit Transceiver)實(shí)現(xiàn)了1.5Gbps的串行傳輸鏈路；設(shè)計(jì)滿足協(xié)議需求、適合FPGA設(shè)計(jì)的并行結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多狀態(tài)機(jī)的協(xié)同工作：在高速設(shè)計(jì)中，使用了流水線方法進(jìn)行并行設(shè)計(jì)，以提高速度，考慮到系統(tǒng)不同部分復(fù)雜度的不同，設(shè)計(jì)采用部分流水線結(jié)構(gòu)；采用在線邏輯分析儀Chipscope pro與SATA總線分析儀進(jìn)行片上調(diào)試與測試，使得調(diào)試工作方便快捷、測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；嚴(yán)格按照SATA1.0a協(xié)議實(shí)現(xiàn)了SATA設(shè)備端IP CORE的設(shè)計(jì)。 最終測試數(shù)據(jù)表明，本論文設(shè)計(jì)的基于FPGA的SATA IP CORE滿足協(xié)議需求。設(shè)計(jì)中的SATA IP CORE具有使用方便、集成度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在固態(tài)電子硬盤SSD(Solid-State Disk)開發(fā)中應(yīng)用本設(shè)計(jì)，將使開發(fā)變得方便快捷，更能夠適應(yīng)市場需求。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
上傳用戶：xzt
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