本文完成了對(duì)MIPS-CPU的指令集確定，流水線與架構(gòu)設(shè)計(jì)，代碼編寫，并且在x86計(jì)算機(jī)上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng)，完成了對(duì)MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真，最終完成FPGA芯片的下載與實(shí)現(xiàn)。 @@ 本文完成了包含34條指令的MIPS-CPU指令集的制定，完成了整個(gè)MIPS-CPU的架構(gòu)設(shè)計(jì)與5級(jí)流水線級(jí)數(shù)的確定。制定了整個(gè)CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式，完成了對(duì)不同模式下的指令的分析，給出了相應(yīng)的取指，譯碼，產(chǎn)生新的程序存儲(chǔ)器尋址地址，執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與寄存器文件回寫的控制信號(hào)，完成取指令模塊，譯碼模塊，執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)回寫等模塊代碼的編寫，從而完成了流水線模塊的代碼設(shè)計(jì)。 @@ 重點(diǎn)分析了由于流水線設(shè)計(jì)而引入的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，分析了在不同流水線階段可能存在的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，對(duì)引起競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的原因進(jìn)行了確定，并通過(guò)增加一些電路邏輯來(lái)避免競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的發(fā)生，完成了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)檢測(cè)電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫前饋電路模塊的代碼編寫，從而解決了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的問(wèn)題，使設(shè)計(jì)的5級(jí)流水線得以暢順實(shí)現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，該仿真器用來(lái)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，鏈接與執(zhí)行，生成相應(yīng)匯編語(yǔ)言程序以及向量文件(16進(jìn)制機(jī)器碼)；并且同時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的Modelsim仿真，及Quartus II下載驗(yàn)證的文件。本設(shè)計(jì)利用該仿真系統(tǒng)來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng)，模擬仿真結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的MIPS-CPU可以實(shí)現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對(duì)今后從事專用RISC-CPU設(shè)計(jì)的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設(shè)計(jì)的MIPS-CPU下載到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片，并且借助ALTERA公司提供的Quartus II軟件進(jìn)行了編譯與驗(yàn)證，對(duì)設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的資源使用，關(guān)鍵路徑上的時(shí)序，布線情況進(jìn)行了分析，最終完成各個(gè)指標(biāo)的檢查，并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明設(shè)計(jì)的MIPS-CPU功能正常，滿足約束，指標(biāo)正確。 @@關(guān)鍵詞 MIPS；流水線；競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)；仿真器；FPGA
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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3D加速引擎是3D圖形加速系統(tǒng)的重要組成部分，以往在軟件平臺(tái)上對(duì)3D引擎的研究，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的渲染模型和渲染算法，但這些復(fù)雜算法與模型在FPGA上綜合實(shí)現(xiàn)具有一定難度，針對(duì)FPGA的3D加速引擎設(shè)計(jì)及其平臺(tái)實(shí)現(xiàn)需要進(jìn)一步研究。 本文在研究3D加速引擎結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的圖像處理平臺(tái)，使用模塊化的思想，利用IP核技術(shù)分析設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了3D加速管道及其他模塊，并進(jìn)行了仿真、驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)。 圖像處理平臺(tái)選用Virtex-Ⅳ FPGA為核心器件，并搭載了Hynix HY5DU573222F-25、AT91FR40162S、XCF32P VO48及其他組件。 為滿足3D加速引擎的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證，設(shè)計(jì)搭建的圖像處理平臺(tái)還實(shí)現(xiàn)了DDR-SDRAM控制器模塊、VGA輸出模塊、總線控制器模塊、命令解釋模塊、指令寄存器模塊及控制寄存器模塊。 3D加速引擎設(shè)計(jì)包含3D加速渲染管道、視角變換管道、基元讀取、頂點(diǎn)FIFO、基元FIFO、寫內(nèi)存等模塊。針對(duì)FPGA的特性，簡(jiǎn)化、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了光照管道、紋理管道、著色管道和Alpha融合管道。 最后使用Modelsim進(jìn)行了仿真測(cè)試和圖像處理平臺(tái)上的驗(yàn)證，其結(jié)果表明3D加速引擎設(shè)計(jì)的大部分功能得到實(shí)現(xiàn)，結(jié)果令人滿意。
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，接收機(jī)數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)字化接收機(jī)的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計(jì)靈活、開發(fā)周期短和開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進(jìn)行流水線性設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以FPGA在進(jìn)行數(shù)據(jù)量大，要求實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。 本文首先首先分析了軟件無(wú)線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)現(xiàn)狀，針對(duì)存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問(wèn)題，提出了中頻軟件無(wú)線電的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。本文以FPGA實(shí)現(xiàn)為重點(diǎn)，在深入分析軟件無(wú)線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)兩大模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實(shí)現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實(shí)現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對(duì)積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對(duì)內(nèi)部寄存器的位寬進(jìn)行改進(jìn)，極大地節(jié)約了資源，提高了運(yùn)行速率。對(duì)FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運(yùn)行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運(yùn)算和二進(jìn)制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)時(shí)處理。對(duì)數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點(diǎn)研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的正確性。在系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時(shí)序仿真測(cè)試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)是在指令格式、尋址方式、運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器等都相對(duì)固定的情況下進(jìn)行，學(xué)生主要進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證，缺少自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新過(guò)程。 為改變這種狀況，須更新現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體，使用EDA開發(fā)工具，用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)不同的硬件邏輯，再與硬件的輸入輸出接口線路相連，最終組成一臺(tái)可用于組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這期間學(xué)生將掌握組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的各個(gè)部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠讓學(xué)生完成有關(guān)計(jì)算機(jī)組成原理的部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)實(shí)驗(yàn)：部件實(shí)驗(yàn)包括加法器、乘法器、除法器、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元、控制器、存儲(chǔ)器等；整機(jī)實(shí)驗(yàn)可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學(xué)生鞏固課堂知識(shí)并增強(qiáng)設(shè)計(jì)能力。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)EDA技術(shù)的開發(fā)流程和方法，建立了一個(gè)完整的體系，其中包括控制模塊、內(nèi)存模塊、運(yùn)算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計(jì)數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時(shí)序部件、數(shù)據(jù)控制部件、狀態(tài)值控制部件，以及為幫學(xué)生調(diào)試而專門設(shè)計(jì)的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下，使用Altera公司FPGA芯片，采用VHDL，語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試，所實(shí)現(xiàn)的各功能模塊作為獨(dú)立部件時(shí)能完成各自功能：而將這些部件組合起來(lái)的整機(jī)系統(tǒng)，可以執(zhí)行程序段和進(jìn)行各種運(yùn)算處理，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度已經(jīng)由最初的10M發(fā)展到現(xiàn)在的10,000M。用可編程邏輯器件(FPGA)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器與其它SOC系統(tǒng)的互連成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文闡述了MAC層的FPGA設(shè)計(jì)、仿真及測(cè)試；介紹了整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、模塊劃分，并對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，接著介紹了開發(fā)環(huán)境和驗(yàn)證工具，同時(shí)給出測(cè)試方案、驗(yàn)證數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)結(jié)果及時(shí)序仿真波形圖。 對(duì)MAC層的主要功能模塊如:發(fā)送模塊、接收模塊、MAC流程控制模塊、寄存器模塊、MⅡ接口模塊和主機(jī)接口模塊以及CRC，CSMA/CD，HASH表等算法給出了基于FPGA及硬件描述語(yǔ)言的解決方法。 本課題針對(duì)以下三個(gè)方面進(jìn)行了研究并取得一定的成果: 1)FPGA開發(fā)平臺(tái)的硬件實(shí)現(xiàn)。選用Xilinx公司的XC3S1000-FT256-4-C和ATMEL公司的ARM9200作為測(cè)試的核心器件，采用LXT971芯片作為物理層芯片，AT91RM9200作為數(shù)據(jù)輸入源和雙blockram作為幀緩存搭建FPGA硬件驗(yàn)證開發(fā)平臺(tái)。 2)基于FPGA實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器。用VerilogHDL語(yǔ)言構(gòu)建以太網(wǎng)控制器，實(shí)現(xiàn)CSMA/CD協(xié)議、10M/100M自適應(yīng)以及與物理層MⅡ接口等。 3)采用片上系統(tǒng)通用的WS接口。目的是便于與具有通用接口的片上系統(tǒng)互連，也為構(gòu)建SOC上處理器提供條件。 本論文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于WS總線接口可裁減的以太網(wǎng)MAC控制器IP軟核，為設(shè)計(jì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以太網(wǎng)MAC控制器積累了經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，為與其它WS接口的控制器實(shí)現(xiàn)直接互連創(chuàng)造了條件，對(duì)高層次設(shè)計(jì)這一先進(jìn)ASIC設(shè)計(jì)方法也有了較為深入的認(rèn)識(shí)。
標(biāo)簽： 10M100M FPGA 以太網(wǎng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-17
上傳用戶：bruce
同步技術(shù)在許多通訊系統(tǒng)中都是至關(guān)重要的，而WCDMA作為第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)其同步算法進(jìn)行研究是非常必要的。FPGA在許多硬件實(shí)現(xiàn)中充當(dāng)了很重要的角色，所以研究如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)同步算法是非常具有實(shí)際意義的。 本文討論了三步小區(qū)搜索的算法，仿真了其性能，并且對(duì)如何進(jìn)行算法的FPGA移植展開了深入的討論。 本文對(duì)三步小區(qū)搜索的算法按照算法計(jì)算量和運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行了比較和討論，并以節(jié)省資源和運(yùn)行穩(wěn)定為前提進(jìn)行了FPGA移植。最終在主同步中提出了改進(jìn)型的PSC匹配濾波器算法，在FPGA上提出了采用指針型雙口RAM的實(shí)現(xiàn)方式；在輔同步中提出了改進(jìn)型PFHT算法并采用查表遍歷算法判決，在FPGA上提出了用綜合型邏輯方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；在導(dǎo)頻同步中采用了移位寄存器式擾碼生成算法，并引入了計(jì)分制判決算法。 與以往的WCDMA同步的FPGA實(shí)現(xiàn)相比，本文提出的實(shí)現(xiàn)方案巧妙地利用了FPGA的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)，在XILINX的V4芯片上只用了500個(gè)slice就完成了整個(gè)小區(qū)搜索，最大限度地節(jié)省了資源，為小區(qū)搜索在FPGA中的模塊小型化提供了途徑。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
上傳用戶：leileiq
隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步和日益成熟，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。由于ISA數(shù)據(jù)采集卡的固有缺陷，PCI接口的數(shù)據(jù)采集卡將逐漸取代ISA數(shù)據(jù)采集卡，成為數(shù)據(jù)采集的主流。為了簡(jiǎn)化PCI數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)采集可靠性，本文研究并開發(fā)了一種基于FPGA的PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)。 論文對(duì)PCI對(duì)目標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)的原理和方法進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)了基于FPGA的PCI數(shù)據(jù)采集卡的硬件電路，通過(guò)在FPGA中嵌入了PCI目標(biāo)設(shè)備的IP核與用戶邏輯部分，構(gòu)成了SOPC系統(tǒng)。使用Verilog硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA內(nèi)部采集數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)管理寄存器和FIFO數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列等模塊電路。利用ModelSim對(duì)PCI系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。完成了系統(tǒng)硬件電路PCB板的設(shè)計(jì)，最終制作了PCI數(shù)據(jù)采集卡。 論文針對(duì)PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)軟件需求，研究了WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件、Windows環(huán)境的簡(jiǎn)易虛擬示波器以及簡(jiǎn)易虛擬邏輯儀實(shí)現(xiàn)原理和方法。利用DriverStudio+Windows DDK for XP+VC6的軟件平臺(tái)，開發(fā)了WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)了Windows環(huán)境的簡(jiǎn)易虛擬示波器，和簡(jiǎn)易虛擬邏輯儀。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，功能和指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA PCI 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時(shí)間： 2013-07-27
上傳用戶：yzy6007
本文研究了基于Nios Ⅱ的FPGA-CPU調(diào)試技術(shù)。論文研究了NiosⅡ嵌入式軟核處理器的特性；實(shí)現(xiàn)了以Nios Ⅱ嵌入式處理器為核心的FPGA-CPU調(diào)試系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)；對(duì)兩種不同類型的FPGA-CPU進(jìn)行了實(shí)際調(diào)試，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。 在硬件方面，為了控制和檢測(cè)FPGA-CPU，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA-CPU的控制電路、FPGA-CPU的內(nèi)部通用寄存器組掃描電路、存儲(chǔ)器電路等；完成了各種外圍設(shè)備接口的設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)了調(diào)試系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。 在軟件方面，設(shè)計(jì)了調(diào)試監(jiān)控軟件，完成了對(duì)FPGA-CPU運(yùn)行的控制和信號(hào)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。這些信號(hào)包括地址和數(shù)據(jù)總線以及各種寄存器的數(shù)據(jù)等；實(shí)現(xiàn)了多種模式下的FPGA-CPU調(diào)試支持單時(shí)鐘調(diào)試、單步調(diào)試和軟件斷點(diǎn)多種調(diào)試模式。此外，設(shè)計(jì)了專用的編譯軟件，實(shí)現(xiàn)了基于不同指令系統(tǒng)的偽匯編程序編譯，提高了調(diào)試效率。 本文作者在實(shí)現(xiàn)了FPGA-CPU調(diào)試系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對(duì)兩種指令系統(tǒng)不同、結(jié)構(gòu)迥異的FPGA-CPU進(jìn)行實(shí)際調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明，這種基于IP核的可復(fù)用設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠在一個(gè)FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)試系統(tǒng)和FPGA-CPU的無(wú)縫連接，能夠有效地調(diào)試FPGA-CPU。
標(biāo)簽： FPGACPU Nios 調(diào)試
上傳時(shí)間： 2013-08-04
上傳用戶：zhch602
本文以研究嵌入式微處理器為主，自主地設(shè)計(jì)了能夠運(yùn)行MCS-51系列單片機(jī)指令的MCU系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了VHDL 語(yǔ)言與原理框圖的綜合設(shè)計(jì)方法，并且在Altera公司的FPGA上通過(guò)驗(yàn)證。論文深入地研究了微處理器的指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)地址通路，采用VHDL 語(yǔ)言完成了取指單元，指令譯碼器單元，存儲(chǔ)器單元和邏輯運(yùn)算單元的電路模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；研究了控制單元的實(shí)現(xiàn)方法和基于全局狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)理論，采用硬件描述語(yǔ)言完成了對(duì)各個(gè)控制線的相關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文通過(guò)原理示意圖和示例代碼的演示，著重介紹了指令譯碼器的實(shí)現(xiàn)方式，基于此種方式形成的譯碼電路還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的CISC指令。 本系統(tǒng)采用分模塊的設(shè)計(jì)方式，把具有相同功能的邏輯電路集中到一個(gè)框圖里，使得系統(tǒng)的可移植性大大地提高。系統(tǒng)還采用層次框圖的設(shè)計(jì)方式，把明顯地具有主從關(guān)系的電路放在不同的層次里，這也使得系統(tǒng)模塊功能的可擴(kuò)展性大大地增強(qiáng)。內(nèi)部邏輯共分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊；程序存儲(chǔ)器模塊；時(shí)序控制模塊；特殊功能寄存器模塊和Core核心模塊這五個(gè)部分，文中對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。本文在最后對(duì)已實(shí)現(xiàn)的部分典型指令進(jìn)行了邏輯仿真測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的MCU系統(tǒng)能夠如預(yù)期地執(zhí)行相應(yīng)的指令。在指令執(zhí)行的過(guò)程中，相應(yīng)寄存器和總線上的值也均符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化的核心部分，提高運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)水平對(duì)于提高我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)具有至關(guān)重要的作用。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動(dòng)化前進(jìn)的旋律，是推動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最重要的是控制各個(gè)電機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)，這是運(yùn)動(dòng)控制器接收并依照數(shù)控裝置的指令來(lái)控制各個(gè)電機(jī)軸運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的，數(shù)據(jù)加工中的定位控制精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標(biāo)都與運(yùn)動(dòng)控制器直接相關(guān)。目前對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的研究都集中在插入PC的NC控制器的研究上，而其核心部分就是對(duì)步進(jìn)、伺服電機(jī)進(jìn)行控制的運(yùn)動(dòng)控制卡的研究。對(duì)PC-NC來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)控制卡的性能很大程度上決定了整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的性能，而微電子和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用，使運(yùn)動(dòng)控制卡的性能得到了不斷改進(jìn)，集成度和可靠性大大提高。 本課題通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入研究，并針對(duì)國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的具體需要，緊跟當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì)，吸收了數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的最新成果，提出了基于PCI和FPGA的方案，研制了一款比較新穎的、功能強(qiáng)大的、具有很大柔性的四軸多功能運(yùn)動(dòng)控制卡。 本課題的具體研究主要有以下幾方面： 首先，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研，和對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí)，在比較了幾種常用的運(yùn)動(dòng)控制方案的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案，并規(guī)劃了板卡的總體設(shè)計(jì)。 其次，根據(jù)總體設(shè)計(jì)，規(guī)劃了板卡的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)劃分并實(shí)現(xiàn)了FPGA各部分的功能；利用光電隔離原理設(shè)計(jì)了數(shù)字輸入/輸出電路。 再次，利用FPGA的資源實(shí)現(xiàn)了PCI從設(shè)備接口，達(dá)到跟控制卡通信的目的，針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制中的一些具體問(wèn)題，如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、實(shí)時(shí)控制以及多軸聯(lián)動(dòng)等，在FPGA上設(shè)計(jì)了四軸運(yùn)動(dòng)控制電路，定義了各個(gè)寄存器的具體功能，設(shè)計(jì)了功能齊全的加／減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個(gè)功能各異的計(jì)數(shù)器電路等，自動(dòng)降速點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、A／B相編碼器倍頻計(jì)數(shù)電路等特殊功能。最后，進(jìn)行了本運(yùn)動(dòng)控制卡的測(cè)試，從測(cè)試和應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，該卡達(dá)到預(yù)期的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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