作為嵌入式系統(tǒng)核心的微處理器，是SOC不可或缺的“心臟”，微處理器的性能直接影響著整個(gè)SOC的性能。 與國際先進(jìn)技術(shù)相比，我國在這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作還相當(dāng)落后，這直接影響到我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本著趕超國外先進(jìn)技術(shù)，填補(bǔ)我國在該領(lǐng)域的空白以擺脫受制于國外的目的，我國很多科研單位和公司進(jìn)行了自己的努力和嘗試。經(jīng)過幾年的探索，已經(jīng)有多種自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的處理器芯片完成了設(shè)計(jì)驗(yàn)證并逐漸進(jìn)入市場(chǎng)化階段。我國已結(jié)束無“芯”的歷史，并向設(shè)計(jì)出更高性能處理器的目標(biāo)邁進(jìn)。 艾科創(chuàng)新微電子公司的VEGA處理器，是公司憑借自己的技術(shù)力量和科研水平設(shè)計(jì)出的一款64位高性能RSIC微處理器。該處理器基于MIPSISA構(gòu)架，采用五級(jí)流水線的設(shè)計(jì)，并且使用了高性能處理器所廣泛采用的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)。設(shè)計(jì)過程中采用自上而下的方法，根據(jù)其功能將其劃分為取指、譯碼、算術(shù)邏輯運(yùn)算、內(nèi)存管理、流水線控制和cache控制等幾個(gè)功能塊，使得我們?cè)谠O(shè)計(jì)中能夠按照其功能和時(shí)序要求進(jìn)行。 本文的首先介紹了MIPS微處理器的特點(diǎn)，通過對(duì)MIPS指令集和其五級(jí)流水線結(jié)構(gòu)的介紹使得對(duì)VEGA的設(shè)計(jì)有了一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上提出了VEGA的結(jié)構(gòu)劃分以及主要模塊的功能。作為采用虛擬內(nèi)存管理技術(shù)的處理器，文章的主要部分介紹了VEGA的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，將VEGA的內(nèi)存管理單元(MMU)尤其是內(nèi)部兩個(gè)翻譯后援緩沖(TLB)的設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)給出了流水線處理器設(shè)計(jì)的方法。結(jié)束總體設(shè)計(jì)并完成仿真后，并不能代表設(shè)計(jì)的正確性，它還需要我們?cè)趯?shí)際的硬件平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證。作為論文的又一重點(diǎn)內(nèi)容，介紹了我們?cè)赩EGA驗(yàn)證過程中使用到的FPGA的主要配置單元，F(xiàn)PGA的設(shè)計(jì)流程。VEGA的FPGA平臺(tái)是一完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，我們利用在線調(diào)試軟件XilinxChipscope對(duì)其進(jìn)行了在線調(diào)試，修正其錯(cuò)誤。 經(jīng)過模塊設(shè)計(jì)到最后的FPGA驗(yàn)證，VEGA完成了其邏輯設(shè)計(jì)，經(jīng)過綜合和布局布線等后端流程，VEGA采用0.18工藝流片后達(dá)到120MHz的工作頻率，可在其平臺(tái)上運(yùn)行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，達(dá)到了預(yù)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： MIPS FPGA 微處理器 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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8位電流模模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)研究 8位電流模模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)研究
標(biāo)簽： 8位 電流模 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)級(jí)芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。SoC技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢(shì)正廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。通過對(duì)8位增強(qiáng)型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實(shí)現(xiàn)，對(duì)SoC設(shè)計(jì)作了初步研究。 在對(duì)Intel MCS-8051的匯編指令集進(jìn)行了深入地分析的基礎(chǔ)上，按照至頂向下的模塊化的高層次設(shè)計(jì)流程，對(duì)8位CPU進(jìn)行了頂層功能和結(jié)構(gòu)的定義與劃分，并逐步細(xì)化了各個(gè)層次的模塊設(shè)計(jì)，建立了具有CPU及定時(shí)器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì)規(guī)劃。利用有限狀態(tài)機(jī)及微程序的思想完成了控制通路的各個(gè)層次模塊的設(shè)計(jì)規(guī)劃。利用組合電路與時(shí)序電路相結(jié)合的思想完成了定時(shí)器，中斷以及串行接口的規(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個(gè)機(jī)器周期對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。借助EDA工具ISE集成開發(fā)環(huán)境完成了各個(gè)模塊的編程、調(diào)試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對(duì)其進(jìn)行了完整的功能仿真和時(shí)序仿真。 設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的擴(kuò)展接口控制器對(duì)原有的8位處理器進(jìn)行擴(kuò)展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強(qiáng)了8位處理器的功能，可以用于現(xiàn)有單片機(jī)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展。 本設(shè)計(jì)的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時(shí)鐘頻率和指令的執(zhí)行效率指標(biāo)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。本設(shè)計(jì)以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫、工藝庫以及FPGA結(jié)合開發(fā)出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴(kuò)展使用，易于升級(jí)，比較有實(shí)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)通過FPGA驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA CPU 8位 增強(qiáng)型
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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FFT/IFFT是時(shí)域信號(hào)與頻域信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的基本運(yùn)算，是數(shù)字信號(hào)處理的核心工具之一，因此，它廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在數(shù)字化的今天，不論是在通信領(lǐng)域還是在圖像處理領(lǐng)域，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的速度、精度和實(shí)時(shí)性要求不斷提高。為滿足不斷提高的要求，國內(nèi)外不斷地推出各種FFT/IFFT處理器，主要處理器有ASIC、DSP芯片、FPGA等。由于FPGA具有可反復(fù)編程的特點(diǎn)及豐富資源，所以它受到廣泛的關(guān)注。 本論文就是一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的FFT及IFFT處理器，該處理器使用A1tera公司的Stratix Ⅱ系列的FPGA芯片。它主要采用流水線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使各級(jí)運(yùn)算并行處理，對(duì)輸入進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)處理，提高了運(yùn)算速度，滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求；另外處理器所處理的數(shù)據(jù)是32位浮點(diǎn)型的，因此它同時(shí)提高了運(yùn)算的精度。
標(biāo)簽： FPGA IFFT FFT 浮點(diǎn)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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隨著SOC技術(shù)、IP技術(shù)以及集成電路技術(shù)的發(fā)展，RISC軟核處理器的研究與開發(fā)設(shè)計(jì)開始受到了人們的重視。基于FPGA的RISC軟核處理器在各個(gè)行業(yè)開始得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在一些基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)中有著越來越廣泛的應(yīng)用前景。 該論文在研究了大量國內(nèi)外技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了RISC處理器發(fā)展的現(xiàn)狀與水平。認(rèn)真分析了RISC處理器的基本結(jié)構(gòu)，包括總線結(jié)構(gòu)，流水線處理的原理，以及流水線數(shù)據(jù)通路和流水線控制的原理；并詳細(xì)分析了該設(shè)計(jì)采用的指令集——MIPS指令集的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出了一個(gè)32位RISC軟核處理器，這個(gè)軟核處理器采用五級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，能完成加法、減法、邏輯與、邏輯或、左移右移等算術(shù)邏輯操作，以及它們的組合操作。通過軟件仿真和在Altera的FPGA開發(fā)板上進(jìn)行驗(yàn)證，證明了所設(shè)計(jì)的32位RISC處理器能準(zhǔn)確的執(zhí)行所選用的MIPS指令集，運(yùn)行速度能達(dá)到30MHz，功能良好。 通過對(duì)所設(shè)計(jì)對(duì)象特點(diǎn)及其可行性的研究，選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證的環(huán)境。在設(shè)計(jì)方法上，該課題采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過程中采用了邊設(shè)計(jì)邊驗(yàn)證這種設(shè)計(jì)與驗(yàn)證相結(jié)合的設(shè)計(jì)流程，大大提高了設(shè)計(jì)的可靠性。該課題在設(shè)計(jì)過程中還提出了兩個(gè)有效的設(shè)計(jì)思路：第一是在32位寄存器的設(shè)計(jì)中利用FPGA的內(nèi)部RAM資源來設(shè)計(jì)，減少了傳輸延時(shí)，提高了運(yùn)行速度，并大大減少了對(duì)FPGA內(nèi)部資源的占用；第二是在系統(tǒng)架構(gòu)上采用了柔性化的設(shè)計(jì)方法，使得設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際的需求適當(dāng)?shù)脑鰷p相應(yīng)的部件，以達(dá)到需求與性能的統(tǒng)一。這兩個(gè)方法都有效地解決了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，提高了處理器的性能。
標(biāo)簽： FPGA RISC 處理器
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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本文以符號(hào)多項(xiàng)式理論為基礎(chǔ)，從理論上論證了任意長度比特組合的CRC校驗(yàn)碼的并行算法，提出了并行CRC計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，并且以8位二進(jìn)制序列(即一個(gè)字節(jié))為例，介紹了利用此數(shù)學(xué)模型計(jì)算校驗(yàn)碼的方法，最后給出了與此算法相對(duì)應(yīng)的VHDL模型。經(jīng)過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，表明文中所提并行CRC算法的關(guān)鍵路徑延遲和硬件面積都得到了優(yōu)化，以Top-Down設(shè)計(jì)方法給出了一種HDLC協(xié)議控制器的設(shè)計(jì)方案，用VHDL語言進(jìn)行了行為級(jí)描述，采用Xilinx公司的FPGA產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA HDLC 協(xié)議控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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現(xiàn)代IC設(shè)計(jì)中，隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜度的增長，驗(yàn)證成為最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。在現(xiàn)代ASIC設(shè)計(jì)中，很難用單一的驗(yàn)證方法來對(duì)復(fù)雜芯片進(jìn)行有效的驗(yàn)證，為了將設(shè)計(jì)錯(cuò)誤減少到可接受的最小量，需要將一系列的驗(yàn)證方法和工具結(jié)合起來。 在64位全定制嵌入式CPU設(shè)計(jì)過程中，使用了多種驗(yàn)證技術(shù)和方法，并將FPGA驗(yàn)證作為ASIC驗(yàn)證的重要補(bǔ)充，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)正確的可靠性。 論文首先介紹了64位CPU的結(jié)構(gòu)，結(jié)合選用的Xilinx的Virtex
標(biāo)簽： FPGA CPU
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本文的設(shè)計(jì)采用FPGA來實(shí)現(xiàn)π/4DQPSK調(diào)制解調(diào)。采用π/4DQPSK的調(diào)制解調(diào)方式是基于頻帶利用率、誤比特率(即抗噪性)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性等綜合因素的考慮；采用FPGA進(jìn)行實(shí)現(xiàn)是考慮到高速的數(shù)據(jù)處理以及AD和DA的高速采樣。 本課題主要包含以下幾個(gè)方面的研究： 首先對(duì)π/4DQPSK技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展情況做簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)其調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在理解原理的基礎(chǔ)上，將調(diào)制解調(diào)進(jìn)行模塊化劃分，提出了實(shí)現(xiàn)的思路和方法。其中包括串并轉(zhuǎn)換，差分相位編碼，內(nèi)插，成形濾波器，正交調(diào)制，帶通濾波器及希爾伯特變換，解調(diào)，位同步，載波同步，差分相位解碼。 其次在FPGA上實(shí)現(xiàn)了π/4DQPSK的大部分模塊。其中調(diào)制端的各個(gè)模塊的功能都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并綜合在一起，下載到開發(fā)板上進(jìn)行了在線仿真。其中成形濾波器的設(shè)計(jì)大大降低了FPGA的資源開銷，是本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新；解調(diào)端對(duì)載波同步和位同步提出了設(shè)計(jì)思路，具體的實(shí)現(xiàn)還需要進(jìn)一步的研究；接口電路的測(cè)試和在線仿真已經(jīng)完成。 最后提出了硬件實(shí)現(xiàn)的方案以及三種芯片的選型與設(shè)計(jì)，給出了簡(jiǎn)要的電路圖和時(shí)序圖。
標(biāo)簽： 4DQPSK FPGA 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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建立了雙容水箱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，采用串級(jí)控制方案對(duì)雙容水箱液位系統(tǒng)進(jìn)行控制，控制算法采用數(shù)字PID。確定了硬件設(shè)備，制作了雙容水箱液位控制系統(tǒng)。采用力控5.0 版組態(tài)軟件，對(duì)整個(gè)液位控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，構(gòu)
標(biāo)簽： 力控組態(tài) 軟件 液位控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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LTC2400是凌特公司生產(chǎn)的一種微功耗、高精度24位A/D轉(zhuǎn)換器,該芯片內(nèi)部集成有振蕩器,工作電壓 2.7-5.5V,積分線性誤差為4ppm,RMS噪聲為0.3ppm,供電電流僅為200A,
標(biāo)簽： 2400 LTC 24位 AD轉(zhuǎn)換器
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