本課題完成了基于FPGA的數據采集器以及IIC總線的模數轉換器部分、通訊部分的電路設計。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數轉換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內用VHDL語言實現。通過上述設計實現了“準單片化”的模擬量和數字量的數據采集和處理。 所設計的數據采集器可以和結構類似的上位機通訊，本課題完成了在上位機中用VHDL語言實現的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數據存儲器、程序存儲器等數字邏輯電路均集成在同一個FPGA內部，形成一個可編程的片上系統。FPGA片外僅為模擬器件和開關量驅動芯片。FPGA內部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺數據采集器與服務器構成數據采集系統。服務器端軟件用VB開發，既可以將實時采集的數據以數字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數據采集器是所有自控類系統所必需的電路模塊，所以一個通用的片上系統設計可以解決各類系統的應用問題，達到“設計復用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設計的更加突出的優點是不必更換芯片就可以實現設計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。
上傳時間： 2013-07-12
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隨著圖像處理和模式識別技術的進步，基于生物特征的識別技術成為蓬勃發展的高技術之一，根據IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統計和預測，該領域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術由于其獨特的可靠性，穩定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統和嵌入式系統是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內部，與用戶自定義邏輯結合構成一個基于FPGA的片上系統。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、恰恰滿足了指紋識別系統對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環節的算法進行了較為深入的研究，結合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統硬件設計方案。 論文的內容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數據結構；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統集成度、減小系統體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統，然后以內嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現了指紋采集芯片FPS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結果表明本文所提出的系統設計方案是可行的?；贔PGA的自動指紋識別系統在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優勢，具有廣闊的發展空間。最后提出了對這一設計繼續改進的思路和下一步研究的內容。
上傳時間： 2013-06-07
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在信息化社會中，LED顯示屏作為一種信息的傳播媒體，在交通、天氣預報、廣告、通知、工農業生產、商業信息等領域應用十分廣泛，已經成為城市信息現代化建設的標志。 本文介紹了LED顯示屏國內外的發展現狀，在分析LED顯示屏工作原理后，結合LED顯示屏控制系統及顯示驅動設備的具體要求，提出了使用嵌入式處理器LPC2124作為控制核心，使用挪威Nordic公司推出的單片射頻發射器nRF905傳送無線顯示信息的總體設計方案。由于LPC2124所具有的豐富的接口資源，使用其SPI口實現了和驅動芯片SD16726的串行傳輸，這在很大程度上簡化了系統結構，增加了系統的可靠性。單片收發芯片實現無線數據顯示信息傳遞與更新，避免了使用基于中國移動通訊運營商的GSM/GPRS通信網絡的數據傳輸，而帶來在信息更新時的額外開銷費用。在系統硬件設計中，給出了各功能模塊：包括電源、時鐘電路、存儲器的擴展、射頻模塊、LED掃描驅動模塊等的具體設計。最后，在系統軟件設計中，完成了對顯示屏數據的發送、接收數據和對顯示屏進行顯示控制驅動程序設計，最終實現整個系統的功能。在設計過程中，通過做各種測試和試驗，驗證了基于ARM的無線LED顯示屏系統的設計是完全可行的，具有非常廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-06-07
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在嵌入式系統的開發過程中，仿真器是一個必不可少的開發工具。特別是對于初級嵌入式系統開發工程師，借助一個功能強大的仿真器進行開發工作，可以達到事半功倍的效果。一個嵌入式仿真、調試系統支持單步執行、設置斷點、觀察變量內容及寄存器內容等功能。開發人員可以通過各類調試功能觀察變量和寄存器的變化，從而可以很清楚的了解整個程序運行的狀況，及時的調整和修改程序，并不需要反復的向芯片燒寫程序，就可以完成對于程序的調試工作。 @@ 本文在分析了目前市場上常用仿真器的設計原理的基礎上，提出了以三星公司的S3C44BO ARM7處理器為主CPU，通過以太網接口進行數據傳輸的ARMJTAT仿真器的設計方案。利用這種仿真器進行程序調試，不僅可以大幅度的提高下載速度，還可以實現仿真器資源的共享，而且調試時程序是在目標板上運行，仿真更接近于目標硬件。 @@ 文中首先對于傳統仿真器的設計原理、作用、存在的問題進行了研究，然后提出了基于S3C44BO的以太網接口的ARM-JTAG仿真器的設計。該仿真器的設計主要分為以下幾步：第一，提出總體設計方案，包括硬件的設計及軟件的設計。第二，詳細介紹該仿真器的硬件結構設計和程序開發過程，其中特別對以太網接口的設計進行了研究。第三，總結了該仿真器的功能、特點。 @@關鍵詞：仿真器；S3C44BO；以太網接口；JTAG；LwIP
上傳時間： 2013-06-16
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經濟的快速發展使得人們越來越注重生活質量，對于有害氣體的檢測成為人們的迫切要求，我國氣敏傳感器發展迅速，但由于氣敏傳感器的高阻值特性及接口電路復雜等原因，氣敏傳感器測量裝置發展緩慢。在了解氣敏傳感器的氣敏機理及氣敏傳感器的工作原理的前提下，設計了一種新型的氣體濃度測量裝置，并將采集到的信號處理后通過無線傳輸設備傳送。該裝置以ARM7為內核的LPC2131 作為微處理器，利用其強大的數據計算處理能力及控制能力,設計出了顯示氣體濃度值的測量電路。此外由于因LPC2131 內部集成了多種硬件電路接口，有效地降低了成本，減小了裝置體積。 在無線傳輸部分，采用挪威Nordic公司的單片射頻收發器nRF403，nRF403工作在433或315MHz國際上通用的ISM頻段,雙工作頻段可以自由切換,FSK 調制解調,采用直接數字合成DSS和鎖相環穩頻PLL 進行頻率合成,頻率穩定性好,發射數據時無方向性要求,在高速移動和振動等情況有抗干擾能力。本測量裝置的設計主要包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分由四部分組成：數據采集電路、ARM系統模塊電路設計、無線收發電路模塊、顯示模塊組成。軟件部分的設計包括：通道選擇程序設計、A/D轉換程序設計、信號處理程序（算法）、無線收發程序、液晶模塊程序設計、以及PC端應用程序設計。經過實際的測量，本裝置可對外界氣體濃度進行準確的測量，精度保持誤差在1.5％以內。本裝置具有高靈敏度、小型、簡單、低耗等優點。
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA能夠減少電子系統的開發風險和開發成本,縮短上市時間,降低維護升級成本,廣泛地應用在電子系統中.隨著集成電路向著片上系統(SoC)的發展,需要設計出FPGA IP核用于SoC芯片的設計.該論文的工作圍繞FPGA IP核的設計進行,在FPGA結構設計優化和FPGAIP接口方案設計兩方面進行了研究.設計改進了適用于數據通路的FPGA新結構——FDP.設計改進了可編程邏輯單元(LC);對可編程連線作為"2層2類"的層次結構進行組織,進行了改進并確定了各種連線的通道寬度;結合對迷宮布線算法的分析以及benchmark電路實驗的方法,提出了用于分段式網格連線的開關盒和連接盒新結構,提高連線的面積利用效率.在FPGA IP核的接口方案上,基于邊界掃描測試電路提出了FPGA IP核的測試方案;結合擴展邊界掃描測試電路得到的編程功和自動下載電路,為FPGA IP核提供了具有兩種不同編程方法的編程接口.采用SMIC 0.35um 3層金屬CMOS工藝,實現了一個10萬系統門規模的FDP結構,并和編程、測試接口一起進行版圖設計,試制了FDP100k芯片.FDP100k中包括了32×32個LC,128個可編程IO單元.在FDP100k的芯片測試中,對編程寄存器、各種可編程資源進行測試,并完成電路實現、性能參數測試以及IP核接口的測試,結果表明FPGA IP核的整體功能正確.
標簽： FPGAIP
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息社會的發展，人們要處理的各種信息總量變得越來越大，尤其在處理大數據量與實時處理數據方面，對處理設備的要求是非常高的。為滿足這些要求，實時快速的各種CPU、處理板應運而生。這類CPU與板卡處理數據速度快，效率高，并且不斷的完善與發展。此類板卡要求與外部設備通訊，同時也要進行內部的數據交換，于是板卡的接口設備調試與內部數據交換也成為必須要完成的工作。本文所作的工作正是基于一種高速通用信號處理板的外部接口和內部數據通道的設計。 本文首先介紹了通用信號處理板的應用開發背景，包括此類板卡使用的處理芯片、板上設備、發展概況以及和外部相連的各種總線概況，同時說明了本人所作的主要工作。 其次，介紹了PCI接口的有關規范，給出了通用信號處理板與CPCI的J1口的設計時序；介紹了DDR存儲器的概況、電平標準以及功能寄存器，并給出了與DDR．存儲器接口的設計時序；介紹了片上主要數據處理器件TS-202的有關概況，設計了板卡與DSP的接口時序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設計流程，并使用VHDL語言編程完成各個模塊之間的數據傳遞，并重點介紹了DDR控制核的編寫。 再次，介紹了WDM驅動程序的結構，程序設計方法等。 最后，通過從工控機向通用信號處理板寫連續遞增的數據驗證了整個系統已經正常工作。實現了信號處理板內部數據通道設計以及與外部接口的通訊；并且還提到了對此設計以后地完善與發展。 本文所作的工作如下： 1、設計完成了處理板各接口時序，使處理板可以從接口接受/發送數據。 2、完成了FPGA內部的數據通道的設計，使數據可以從CPCI準確的傳送到DSP進行處理，并編寫了DSP的測試程序。 3、完成了DDR SDRAM控制核的VHDL程序編寫。 4、完成了PCI驅動程序的編寫。
上傳時間： 2013-06-30
上傳用戶：唐僧他不信佛
隨著圖像處理和模式識別技術的進步，基于生物特征的識別技術成為蓬勃發展的高技術之一，根據IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統計和預測，該領域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術由于其獨特的可靠性，穩定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統和嵌入式系統是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內部，與用戶自定義邏輯結合構成一個基于FPGA的片上系統。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、恰恰滿足了指紋識別系統對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環節的算法進行了較為深入的研究，結合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統硬件設計方案。 論文的內容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數據結構；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統集成度、減小系統體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統，然后以內嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現了指紋采集芯片FPS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結果表明本文所提出的系統設計方案是可行的?；贔PGA的自動指紋識別系統在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優勢，具有廣闊的發展空間。最后提出了對這一設計繼續改進的思路和下一步研究的內容。
上傳時間： 2013-07-28
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近年來，隨著計算機、微電子、通信及網絡技術、信息技術的發展、數字化產品的普及，嵌入式系統滲透到了各個領域，已經成為計算機領域的一個重要組成部分，成為新興的研究熱點，嵌入式軟件也在整個軟件產業中占據了重要地位。一個好的調試工具對軟件產品質量和開發周期的促進作用是不言而喻的，使得嵌入式調試工具成為了人們關注的重點。目前使用集成開發環境配合JTAG調試器進行開發是目前采用最多的一種嵌入式軟件開發調試方式。國內在JTAG調試器開發領域中相對落后，普遍采用的是國外的工具產品。因此開發功能強大的嵌入式調試系統具有重要的實際意義。 當前嵌入式系統中尤其流行和值得關注的是ARM系列的嵌入式處理器。為此本課題的目標就是設計并實現一個應用于ARM平臺的JTAG調試系統。GDB是一個源碼開放的功能強大的調試器，可以調試各種程序，包括 C、C++、JAvA、PASCAL、FORAN和一些其它的語言，還包括GNU所支持的所有微處理器的匯編語言。此外GDB同目標板交換信息的能力相當強，勝過絕大多數的商業調試內核，因此使用GDB不僅能夠保證強大的調試功能，同時可以降低調試系統的開發成本。為此本課題在對邊界掃描協議、ARM7TDMI片上仿真器Embedded-ICE和GDB遠程調試協議RSP做了深入研究的基礎上，實現了GDB調試器對嵌入式JTAG調試的支持。此外設計中還把可重夠計算技術引入到硬件JTAG協議轉換器的開發設計中，使調試器硬件資源可復用、易于升級，并大大提高了數據的傳輸速度。從而實現了一個低成本的、高效的、支持源代碼級調試的JTAG調試系統。
上傳時間： 2013-08-04
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常用的實時數字信號處理的器件有可編程的數字信號處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)等。在工程實踐中,往往要求對信號處理要有高速性、實時性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實現方式則難以同時達到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術的發展,使用FPGA來實現數字信號處理,既具有實時性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實現高速數字信號處理,突破了并行處理、流水級數的限制,有效地利用了片上資源,加上反復的可編程能力,越來越受到國內外從事數字信號處理的研究者所青睞。 FIR數字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數字信號處理的基本模塊之一。本論文對基于FPGA的FIR數字濾波器實現進行了研究,所做的主要工作如下： 1.介紹了FIR數字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設計流程、設計指導原則和常用的設計指導思想與技巧。 2.以FIR數字濾波器的基本理論為依據,使用分布式算法為濾波器的硬件實現算法,并對其進行了詳細的討論。針對分布式算法中查找表規模過大的缺點,采用優化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規模極大的減小。 3.設計出一個192階的FIR濾波器實例。其系統要求為：定點16位輸入、定點12位系數、定點16位輸出,采樣率為75MHz。設計用Quartus II軟件進行仿真,并將其仿真結果與Matlab仿真結果進行對比分析。 仿真結果表明,本論文設計的濾波器硬件規模較小,采樣率達到了75MHz。同時只要將查找表進行相應的改動,就能分別實現低通、高通、帶通FIR濾波器,體現了設計的靈活性。
上傳時間： 2013-06-06
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