現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件是能通過對其進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)具有用戶規(guī)定功能的電路，特別適合集成電路的新品開發(fā)和小批量ASIC電路的生產(chǎn)。近幾年來，F(xiàn)PGA的發(fā)展非常迅速，但目前國內(nèi)廠商所使用的FPGA芯片主要還是從國外進(jìn)口，這種狀況除了給生產(chǎn)廠家?guī)砗艽蟮某杀緣毫σ酝猓瑫r(shí)也影響到國家信息產(chǎn)業(yè)的保密和安全問題，因此在國內(nèi)自主研發(fā)FPGA便成為一種必然的趨勢。 基于上述現(xiàn)實(shí)狀況及國內(nèi)市場的巨大需求，中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所近年來對FPGA進(jìn)行了專項(xiàng)研究，本論文正是作為58所專項(xiàng)的一部分研究工作的總結(jié)。本文深入研究了FPGA的相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)，并進(jìn)行了實(shí)際的FPGA器件設(shè)計(jì)，研究工作的重點(diǎn)是在華潤上華(CSMC)0.5μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行具有6000有效門的FPGA的電路設(shè)計(jì)與仿真。 論文首先闡述了可編程邏輯器件的基本結(jié)構(gòu)，就可編程邏輯器件的發(fā)展過程及其器件分類，對可編程只讀存儲(chǔ)器、現(xiàn)場可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、通用邏輯陣列和復(fù)雜PLD等的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了討論。接著討論了FPGA的基本結(jié)構(gòu)與分類及它的編程技術(shù)，另外還闡述了FPGA的集成度和速率等相關(guān)問題。并根據(jù)實(shí)際指標(biāo)要求確定本文研究目標(biāo)FPGA的基本結(jié)構(gòu)和它的編程技術(shù)，在華潤上華0.5μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一款FPGA芯片的設(shè)計(jì)研究工作。進(jìn)行了可編程邏輯單元的基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并用CMOS邏輯和NMOS傳輸管邏輯實(shí)現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器、快速進(jìn)位鏈和觸發(fā)器的電路設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行了仿真，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA 芯片 電路設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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近年來,隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)字圖像壓縮編碼技術(shù)的逐漸成熟,實(shí)時(shí)圖象處理在多媒體、HDTV、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用,圖像壓縮/解壓的IC芯片也已成為多媒體技術(shù)的核心,實(shí)現(xiàn)這些算法芯片的研究成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn).該文基于FPGA設(shè)計(jì)了JPEG圖像壓縮編解碼芯片,通過改進(jìn)算法優(yōu)化結(jié)構(gòu),在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性.在JPEG編碼器設(shè)計(jì)中,改進(jìn)了JEONG的DCT變換算法,采用流水線優(yōu)化算法解決時(shí)間并行性問題,提高了DCT/IDCT模塊的運(yùn)算速度;設(shè)計(jì)了基于查找表結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)乘法器,便于在設(shè)計(jì)中共享乘法單元,以適應(yīng)流水線設(shè)計(jì)的要求;依據(jù)Huffman編碼表的規(guī)律性,采用并行查找表結(jié)構(gòu),用較少的存儲(chǔ)單元完成Huffman編解碼的運(yùn)算,同時(shí)也提高了編解碼速度.在JPEG解碼器設(shè)計(jì)中,根據(jù)Huffman碼字本身的特點(diǎn)和JPEG標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)了一種Huffman碼字分組結(jié)構(gòu),基于該結(jié)構(gòu)提出分組Huffman查找表及地址編碼的設(shè)計(jì)方法,進(jìn)而完成了新的快速Huffman解碼算法及其模塊設(shè)計(jì).整個(gè)設(shè)計(jì)及其各個(gè)模塊都在ALTERA公司的EDA工具QUARTUSII平臺(tái)上進(jìn)行了邏輯綜合及功能和時(shí)序仿真.綜合和仿真結(jié)果表明,基于FPGA的JPEG圖像編解碼芯片消耗很少的FPGA硬件資源,達(dá)到了較高的工作頻率,在速度和資源利用率方面均達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài),可滿足實(shí)時(shí)JPEG圖像編解碼的要求.在邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,該設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步作硬件仿真和實(shí)驗(yàn),將源代碼燒錄進(jìn)FPGA芯片,作為獨(dú)立器件或有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的JPEG IP模塊,應(yīng)用于可視電話、手機(jī)和會(huì)議電視等低成本JPEG編解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).
標(biāo)簽： FPGA JPEG 編解碼 芯片設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-31
上傳用戶：yuying4000
該文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺(tái),使用HDL(Hardware Description Language)語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)符合JPEG靜態(tài)圖象壓縮算法基本模式標(biāo)準(zhǔn)的圖象壓縮芯片.在簡要介紹JPEG基本模式標(biāo)準(zhǔn)和FPGA設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)上,針對JPEG基本模式硬件編碼器傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),提出了一種新的改進(jìn)結(jié)構(gòu).JPEG基本模式硬件編碼器改進(jìn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和Verilog設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在其后章節(jié)中進(jìn)行了詳細(xì)闡述,并分別給出了改進(jìn)結(jié)構(gòu)中各個(gè)模塊的單獨(dú)測試結(jié)果.在該文的測試部分,闡述利用實(shí)際圖像作為輸入,從FPGA的輸出得到了正確的壓縮圖像,計(jì)算了相應(yīng)的圖像壓縮速度和圖象質(zhì)量指標(biāo),并與軟件壓縮的速度和結(jié)果做了對比,提出了未來的改進(jìn)建議.
標(biāo)簽： FPGA JPEG 圖像壓縮 芯片設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電子技術(shù)和EDA技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷LD(Programmable Logic Device)、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gates Array)完全可以取代大規(guī)模集成電路芯片,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)可編程接口芯片的功能,并可將若干接口電路的功能集成到一片PLD或FPGA中.基于大規(guī)模PLD或FPGA的計(jì)算機(jī)接口電路不僅具有集成度高、體積小和功耗低等優(yōu)點(diǎn),而且還具有獨(dú)特的用戶可編程能力,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能重構(gòu).該課題以Altera公司FPGA(FLEX10K)系列產(chǎn)品為載體,在MAX+PLUSⅡ開發(fā)環(huán)境下采用VHDL語言,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)可編程并行接芯片8255的功能.設(shè)計(jì)采用VHDL的結(jié)構(gòu)描述風(fēng)格,依據(jù)芯片功能將系統(tǒng)劃分為內(nèi)核和外圍邏輯兩大模塊,其中內(nèi)核模塊又分為RORT A、RORT B、OROT C和Control模塊,每個(gè)底層模塊采用RTL(Registers Transfer Language)級(jí)描述,整體生成采用MAX+PLUSⅡ的圖形輸入法.通過波形仿真、下載芯片的測試,完成了計(jì)算機(jī)可編程并行接芯片8255的功能.
標(biāo)簽： FPGA 計(jì)算機(jī) 可編程 外圍接口
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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該論文首先對脈沖及其參數(shù)進(jìn)行了分析,然后介紹了雷達(dá)脈沖參數(shù)測量的原理,并針對現(xiàn)代復(fù)雜電磁環(huán)境的特點(diǎn),對脈沖參數(shù)測量的方案進(jìn)行了設(shè)計(jì).最后利用Xilinx公司的Spartan-II系列20萬門FPGA芯片實(shí)現(xiàn)了對高密度視頻脈沖流的脈沖到達(dá)時(shí)間(TOA)、脈沖寬度(PW)和脈沖幅度(PA)等參數(shù)的實(shí)時(shí)高精度測量,并對測量誤差進(jìn)行了分析,同時(shí)給出了功能仿真的波形.該測量方法是基于FPGA的硬件實(shí)現(xiàn)方法,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,測量速度快、精度高,滿足對脈沖參數(shù)測量高精度、實(shí)時(shí)性的要求.
標(biāo)簽： FPGA 脈沖 參數(shù)測量 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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隨著空間科學(xué)任務(wù)的增加,需要處理的空間科學(xué)數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個(gè)高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò).高速復(fù)接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能對整個(gè)空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲(chǔ)器FIFO進(jìn)行異步速率調(diào)整,應(yīng)用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術(shù),對多個(gè)信號(hào)源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復(fù)接的方法.設(shè)計(jì)中,用VHDL語言對高速復(fù)接器進(jìn)行行為級(jí)建模,為了驗(yàn)證這個(gè)模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動(dòng)作特點(diǎn),對程序輸入信號(hào)進(jìn)行仿真,在軟件邏輯仿真取得預(yù)期結(jié)果后,繼續(xù)設(shè)計(jì)硬件電路,設(shè)計(jì)出的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)了將來自兩個(gè)不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復(fù)接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時(shí)對設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)高速復(fù)接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復(fù)接速率,可應(yīng)用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)接任務(wù).
上傳時(shí)間： 2013-07-17
上傳用戶：wfl_yy
加密算法一直在信息安全領(lǐng)域起著無可替代的作用,它直接影響著國家的未來和發(fā)展.隨著密碼分析水平、芯片處理能力和計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步,原有的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DES)算法及其變形的安全強(qiáng)度已經(jīng)難以適應(yīng)新的安全需要,其實(shí)現(xiàn)速度、代碼大小和跨平臺(tái)性均難以繼續(xù)滿足新的應(yīng)用需求.在未來的20年內(nèi),高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn).高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)算法是采用對稱密鑰密碼實(shí)現(xiàn)的分組密碼,支持128比特分組長度及128比特、192比特與256比特可變密鑰長度.無論在反饋模式還是在非反饋模式中使用AES算法,其軟件和硬件對計(jì)算環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng),性能穩(wěn)定,密鑰建立時(shí)間優(yōu)良,密鑰靈活性強(qiáng).存儲(chǔ)需求量低,即使在空間有限的環(huán)境使用也具備良好的性能.在分析高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)算法原理的基礎(chǔ)上,描述了圈變換及密鑰擴(kuò)展的詳細(xì)編制原理,用硬件描述語言(VHDL)描述了該算法的整體結(jié)構(gòu)和算法流程.詳細(xì)論述了分組密碼的兩種運(yùn)算模式(反饋模式和非反饋模式)下算法多種體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)原理,重點(diǎn)論述了基本體系結(jié)構(gòu)、循環(huán)展開結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu)、外部流水線結(jié)構(gòu)、混合流水線結(jié)構(gòu)及資源共享結(jié)構(gòu)等.最后在XILINX公司XC2S300E芯片的基礎(chǔ)上,采用自頂向下設(shè)計(jì)思想,論述了高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)算法的FPGA設(shè)計(jì)方法,提出了具體模塊劃分方法并對各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)論述.圈變換采用內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu),多個(gè)圈變換采用資源共享結(jié)構(gòu),密鑰調(diào)度與加密運(yùn)算并行執(zhí)行.占用芯片面積及引腳資源較少,在芯片選型方面具有很好的適應(yīng)性.
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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本文首先分析數(shù)字圖像壓縮技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，相關(guān)的DVB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試標(biāo)準(zhǔn)ETR290，進(jìn)而提出了一個(gè)可適用于實(shí)際工作環(huán)境的語義分析模型框架；并在FPGA開發(fā)環(huán)境ISE中按照這個(gè)語義分析模型框架構(gòu)造了一個(gè)具體的VHDL模型；同時(shí)利用工具軟件Synplify和modelsim完成軟件功能和時(shí)序仿真；然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件測試平臺(tái)來驗(yàn)證模塊功能。針對數(shù)字圖像技術(shù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，本文提出了一種構(gòu)建在嵌入式硬件平臺(tái)上的分析模塊，可實(shí)時(shí)分析MPEG-2傳輸流語法。通過連接TCP/IP網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)/7天長時(shí)間工作。模塊化的設(shè)計(jì)，使其可以安裝于各種設(shè)備或?qū)嶋H應(yīng)用環(huán)境中的各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇y(tǒng)一的服務(wù)器；同時(shí)該模塊可設(shè)置成不同的硬件觸發(fā)模式，使之成為故障傳感器。因此，該模塊適用于工程開通、快速故障監(jiān)測、長時(shí)間監(jiān)控等。通過與市場上專業(yè)測試設(shè)備性能進(jìn)行比較，在測試精確性方面不占優(yōu)勢，但在達(dá)到一定數(shù)量級(jí)的測試精度后，其廉價(jià)、簡易和無需維護(hù)的特點(diǎn)將呈現(xiàn)巨大的優(yōu)勢。
標(biāo)簽： FPGA MPEG 數(shù)字圖像 傳輸流
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：源弋弋
隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，基于生物特征的識(shí)別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，該領(lǐng)域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，恰好符合了市場的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識(shí)別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識(shí)別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高，可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲(chǔ)器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的?；贔PGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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本文檔主要描述一種flash資料，比較完整，有助于使用該芯片的開發(fā)者
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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