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數(shù)字系統(tǒng)

用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術(shù)運算和邏輯運算的電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。現(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成。邏輯門是數(shù)字邏輯電路的基本單元。存儲器是用來存儲二進制數(shù)據(jù)的數(shù)字電路。從整體上看，數(shù)字電路可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。

基于FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)的研究

目前，數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計周期、提高了設(shè)計的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實時測控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點，把FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對數(shù)據(jù)采集與處理，對FPGA進行選型，設(shè)計了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個控制系統(tǒng)分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊。多通道采樣控制模塊的設(shè)計。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進行周期采樣，分別設(shè)計了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計。FFT算法在數(shù)字信號處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實現(xiàn)FFT的一種設(shè)計思想，給出了總體實現(xiàn)框圖。分別設(shè)計了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運算單元，存儲器，控制器，并分別進行了仿真。重點設(shè)計實現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計實現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運算速度，降低了運算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機控制器成功地對各個模塊進行了有序、協(xié)調(diào)的控制。存儲控制模塊的設(shè)計。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數(shù)據(jù)進行存儲，設(shè)計了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計了存儲控制模塊。本文對FFT算法的硬件實現(xiàn)進行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點，把整個系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊進行設(shè)計和仿真。設(shè)計采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對實時信號的高速采集與處理。

標簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)

上傳時間： 2013-07-06

上傳用戶：eclipse
基于FPGA的邊界掃描控制器的設(shè)計

隨著印制電路板功能的日益增強，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，系統(tǒng)中各個功能單元之間的連線間距越來越細密，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)部的每個引腳上，相當于設(shè)置了施加激勵和觀測響應(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系統(tǒng)的核心，它主要實現(xiàn)JTAG協(xié)議的自動轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生符合IEEE標準的邊界掃描測試總線信號，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)計一個能夠快速、準確的完成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)計相關(guān)的標準，提出了邊界掃描控制器的總體設(shè)計方案。其次，采用模塊化設(shè)計思想、VHDL語言描述來完成要實現(xiàn)的邊界掃描控制器的硬件設(shè)計。然后，利用自頂向下的驗證方法，在對控制器內(nèi)功能模塊進行基于Testbench驗證的基礎(chǔ)上，利用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想，將所設(shè)計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SOPC系統(tǒng)進行軟硬件協(xié)同仿真，實現(xiàn)對邊界掃描控制器的功能驗證后將其應(yīng)用到實際的測試電路當中。最后，在基于SignalTapⅡ硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，軟硬件結(jié)合對整個系統(tǒng)可行性進行了測試。從測試結(jié)果看，達到了預(yù)期的設(shè)計目標，該邊界掃描控制器的設(shè)計方案是正確可行的。　　本文設(shè)計的邊界掃描控制器具有自主知識產(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)提供了一個很有實用價值的組件，具有很明顯的現(xiàn)實意義。

標簽： FPGA 邊界掃描控制器

上傳時間： 2013-07-20

上傳用戶：hewenzhi
基于FPGA的遺傳算法的硬件實現(xiàn)

遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計算機軟件實現(xiàn)時，會隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計算延時，這種計算的延時限制了遺傳算法在很多實時性要求較高場合的應(yīng)用。為了提升運行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實現(xiàn)相比，硬件實現(xiàn)盡管在實時性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時會導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實現(xiàn)了偽隨機數(shù)發(fā)生模塊、隨機數(shù)接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，該硬件平臺表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對于軟件實現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時，速度可以提高2個數(shù)量級。最后，本文使用FPGA實現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實現(xiàn)，并行設(shè)計，F(xiàn)PGA，TSP

標簽： FPGA 算法硬件實現(xiàn)

上傳時間： 2013-06-15

上傳用戶：hakim
PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程1-82

中國科學(xué)技術(shù)出版社，PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程，戴國駿等編著。該書詳細闡述了PSoC芯片的硬件體系結(jié)構(gòu)、可編程數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)、指令系統(tǒng)與匯編語言、C語言編程以及具有軟硬件協(xié)同設(shè)計功能的集成開發(fā)環(huán)境，分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的結(jié)構(gòu)特點、系統(tǒng)資源與封裝，并給出相應(yīng)的典型應(yīng)用實例。

標簽： PSoC 82 編程

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：zhangjinzj
PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程83-165

中國科學(xué)技術(shù)出版社，PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程，戴國駿等編著。該書詳細闡述了PSoC芯片的硬件體系結(jié)構(gòu)、可編程數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)、指令系統(tǒng)與匯編語言、C語言編程以及具有軟硬件協(xié)同設(shè)計功能的集成開發(fā)環(huán)境，分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的結(jié)構(gòu)特點、系統(tǒng)資源與封裝，并給出相應(yīng)的典型應(yīng)用實例。

標簽： PSoC 165 83 編程

上傳時間： 2013-06-27

上傳用戶：visit8888
PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程166-248

中國科學(xué)技術(shù)出版社，PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程，戴國駿等編著。該書詳細闡述了PSoC芯片的硬件體系結(jié)構(gòu)、可編程數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)、指令系統(tǒng)與匯編語言、C語言編程以及具有軟硬件協(xié)同設(shè)計功能的集成開發(fā)環(huán)境，分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的結(jié)構(gòu)特點、系統(tǒng)資源與封裝，并給出相應(yīng)的典型應(yīng)用實例。

標簽： PSoC 166 248 編程

上傳時間： 2013-07-20

上傳用戶：遠遠ssad
PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程249-330

中國科學(xué)技術(shù)出版社，PSoC體系結(jié)構(gòu)與編程，戴國駿等編著。該書詳細闡述了PSoC芯片的硬件體系結(jié)構(gòu)、可編程數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)、指令系統(tǒng)與匯編語言、C語言編程以及具有軟硬件協(xié)同設(shè)計功能的集成開發(fā)環(huán)境，分析了CY8C21/24/27/29系列芯片的結(jié)構(gòu)特點、系統(tǒng)資源與封裝，并給出相應(yīng)的典型應(yīng)用實例。

標簽： PSoC 249 330 編程

上傳時間： 2013-07-23

上傳用戶：王小奇
基于FPGA的虛擬邏輯分析儀

隨著數(shù)字技術(shù)、大規(guī)模集成電路及計算機的大量普及和快速發(fā)展，邏輯分析儀(Logic Analyzer，簡稱LA)作為數(shù)字系統(tǒng)的數(shù)據(jù)域測試儀器中應(yīng)用最為廣泛、最有代表性的一種通用測試儀器，為解決越來越復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)的檢測和故障診...

標簽： FPGA 虛擬邏輯分析儀

上傳時間： 2013-05-17

上傳用戶：魚魚魚yu
CPLD/FPGA的開發(fā)與應(yīng)用

·CPLD/FPGA是目前誚用最為廣泛的兩種可編程專用集成電路（ASIC），特別適合于產(chǎn)品的樣品開發(fā)與小批量生產(chǎn)。本書從現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的角度出發(fā)，以全球著名的可編程邏輯器件供應(yīng)商Xilinx公司的產(chǎn)品為背景，系統(tǒng)全面地介紹該公司的CPLD/FPGA產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理、性能特點、設(shè)計方法以及相應(yīng)的EDA工具軟件，重點介紹CPLD/FPGA在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)字通信與數(shù)字信號處理等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

標簽： CPLD FPGA

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：hank
Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程(第2版

FPGA很好的參考資料，入門級，對于初學(xué)者有很大的幫助。

標簽： Verilog 數(shù)字系統(tǒng) 設(shè)計教程

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：sevenbestfei

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