隨著系統(tǒng)芯片(SoC)設(shè)計復(fù)雜度不斷增加，使得縮短面市時間的壓力越來越大。雖然IP核復(fù)用大大減少了SoC的設(shè)計時間，但是SoC的驗證仍然非常復(fù)雜耗時。SoC和ASIC的最大不同之處在于它的規(guī)模和復(fù)雜的系統(tǒng)性，除了大量硬件模塊之外，SoC還需要大量的同件和軟件，如操作系統(tǒng)，驅(qū)動程序以及應(yīng)用程序等。面對SoC數(shù)目眾多的硬件模塊，復(fù)雜的嵌入式軟件，由于軟件仿真速度和仿真模犁的局限性，驗證往往難以達(dá)到令人滿意的要求，耗費了大最的時間，將給系統(tǒng)芯片的上市帶來嚴(yán)重的影響。為了減少此類情況的發(fā)生，在流樣片之前，進(jìn)行基于FPGA的系統(tǒng)原型驗證，即在FPGA上快速地實現(xiàn)SoC設(shè)計中的硬件模塊，讓軟件模塊在真正的硬件環(huán)境中高速運行，從而實現(xiàn)SoC設(shè)計的軟硬件協(xié)同驗證。這種方法已經(jīng)成為SoC設(shè)計流程前期階段常用的驗證方法。 在簡要分析幾種業(yè)內(nèi)常用的驗證技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文重點闡述了基于FPGA的SoC驗證流程與技術(shù)。結(jié)合Mojox數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)芯片(以下簡稱為Mojox SoC)的FPGA原型驗證平臺的設(shè)計，介紹了Mojox FPGA原型驗證平臺的硬件設(shè)計過程和Mojox SoC的FPGA原型實現(xiàn)，并采用基于模塊的FPGA設(shè)計實現(xiàn)方法，加快了原型驗證的工作進(jìn)程。 本文還介紹了Mojox SoC中ARM固件和PC應(yīng)用軟件等原型軟件的設(shè)計實現(xiàn)以及原型驗證平臺的軟硬協(xié)同驗證的過程。通過軟硬協(xié)同驗證，本文實現(xiàn)了PC機(jī)對整個驗證平臺的摔制，達(dá)到了良好的驗證效果，且滿足了預(yù)期的設(shè)計要求。
標(biāo)簽： SoC 系統(tǒng)芯片 原型 驗證技術(shù)
上傳時間： 2013-07-02
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運行速度也制約了其在一些實時性要求較高場合的應(yīng)用。利用硬件實現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點，從而在很大程度上提高算法的運行速度。 本文對遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時提高算法的綜合性能，本文還對現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計算、選擇、交叉、變異、群體存儲和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語言編寫源代碼實現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時序仿真和下載等一系列步驟，實現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題，給出了實驗結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進(jìn)行了討論，并對本課題未來的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-07-22
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回波消除器廣泛應(yīng)用于公用電話交換網(wǎng)(PSTN)、移動通信系統(tǒng)和視頻電話會議系統(tǒng)等多種語音通信領(lǐng)域。在PSTN系統(tǒng)中，由于線路阻抗不匹配，遠(yuǎn)端語音信號通過混合線圈時產(chǎn)生一定泄漏，一部分信號又傳回遠(yuǎn)端，產(chǎn)生線路回波，回波的存在會嚴(yán)重影響語音通信質(zhì)量。本文主要針對線路回波進(jìn)行研究，設(shè)計并實現(xiàn)了滿足實用要求的基于FPGA平臺的回波消除器。 首先，對回波產(chǎn)生原理和目前幾種常用回波消除算法進(jìn)行了分析，在研究自適應(yīng)回波消除器的各個模塊，特別是深入分析各種自適應(yīng)濾波算法和雙講檢測算法，綜合考慮各種算法的運算復(fù)雜度和性能的情況下，這里采用NLMS算法實現(xiàn)自適應(yīng)回波消除器。針對傳統(tǒng)雙講檢測算法在近端語音幅度較低情況下容易產(chǎn)生誤判的情況，給出一種基于子帶濾波器組的改進(jìn)雙講檢測算法。 本文首先使用C語言實現(xiàn)回波消除器的各個模塊，其中包括自適應(yīng)濾波器、遠(yuǎn)端檢測、雙講檢測、非線性處理和舒適噪聲產(chǎn)生模塊。經(jīng)過仿真測試，相關(guān)模塊算法能夠有效提高回波消除器性能。在此基礎(chǔ)上，本文使用硬件描述語言Veillog HDL，在QuartusⅡ和ModelSim軟件平臺上實現(xiàn)各功能模塊，并通過模塊級和系統(tǒng)級功能仿真以及時序仿真驗證，最終在現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Arrav，F(xiàn)PGA)平臺上實現(xiàn)回波消除系統(tǒng)。本文詳細(xì)闡述了基于FPGA的設(shè)計流程與設(shè)計方法，并描述了自適應(yīng)濾波器、基于分布式算法FIR濾波器、除法器和有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計過程。 根據(jù)ITU-T G.168標(biāo)準(zhǔn)提出的測試要求，本文塒基于FPGA設(shè)計實現(xiàn)的自適應(yīng)回波消除系統(tǒng)進(jìn)行大量主客觀測試。經(jīng)過測試，各項性能指標(biāo)均達(dá)到或超過G.168標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有良好的回波消除效果。
上傳時間： 2013-06-18
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隨著Internet的不斷發(fā)展，人們希望日常生活中所用到的嵌入式設(shè)備都能夠很方便地實現(xiàn)Intemet接入，這對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)，要求低成本、多功能、高性能。這些是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的熱點。 可編程邏輯器件FPGA在過去的幾十年中取得了飛速發(fā)展，從最初的幾千門到現(xiàn)在的幾百萬門，可靠性與集成度不斷提高，而功耗和成本卻在不斷降低，具有很高的性價比。再加上開發(fā)周期短、對開發(fā)人員的要求相對較低的優(yōu)點，因此被大量應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中。 本文是基于FPGA高性價比、可靈活配置的特點，也是當(dāng)前流行的“微控制器+FPGA”的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方式，所以我們提出了基于FPGA的實現(xiàn)方案。本文通過在FPGA中硬件實現(xiàn)嵌入式TCP/IP協(xié)議(包括UDP、IP、ARP、TCP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)以及以太網(wǎng)MAC協(xié)議，并提供標(biāo)準(zhǔn)MII接口，通過外接PHY實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。最終成功地通過了驗證。 基于FPGA的實現(xiàn)可以有效地降低成本，同時可以在其中集成其他功能模塊，提高整個系統(tǒng)的集成度，減小PCB版圖面積和布線復(fù)雜度，有利于提高系統(tǒng)可靠性。因此，本研究課題對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有很大的實用價值。
標(biāo)簽： TCPIP FPGA 嵌入式 協(xié)議
上傳時間： 2013-07-08
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本文研究的視頻處理系統(tǒng)是上海市科委技術(shù)攻關(guān)基金項目“計算機(jī)視覺及其芯片化實現(xiàn)”的一部分，主要完成計算機(jī)視覺系統(tǒng)的一些基本工作，即視頻圖像的采集、預(yù)處理和顯示等。 視頻圖像采集和預(yù)處理系統(tǒng)以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件，結(jié)合視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和VGA顯示器，完成視頻圖像的實時采集、預(yù)處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道，是構(gòu)成計算機(jī)視覺系統(tǒng)必不可少的一部分；圖像預(yù)處理則是計算機(jī)視覺系統(tǒng)進(jìn)行高層處理的基礎(chǔ)，優(yōu)秀的預(yù)處理算法能有效改善圖像質(zhì)量，提高系統(tǒng)分析判斷的準(zhǔn)確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預(yù)處理系統(tǒng)整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，圍繞以下四個方面展開了工作： 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設(shè)計方案用于實現(xiàn)YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉(zhuǎn)換； 2.針對采集的視頻圖像，根據(jù)VGA顯示的要求，給出了一種實現(xiàn)圖像去隔行的方案； 3.分析了一系列圖像濾波的預(yù)處理算法，如均值濾波、中值濾波和自適應(yīng)濾波等，在比較和總結(jié)各算法特點的基礎(chǔ)上，提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法：混合自適應(yīng)濾波法； 4.根據(jù)算法特點設(shè)計了多種采用FPGA實現(xiàn)的圖像濾波算法，并對硬件算法進(jìn)行RTL級的功能仿真和驗證，還給出了各種濾波算法的實驗結(jié)果，在此基礎(chǔ)上對各種算法的效果進(jìn)行直觀的比較。 文中，預(yù)處理算法的實現(xiàn)充分利用了FPGA的片內(nèi)資源，體現(xiàn)了FPGA在圖像處理方面的特點及優(yōu)勢。同時，視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現(xiàn)，從而簡化了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。視頻采集和預(yù)處理系統(tǒng)在FPGA上的成功實現(xiàn)為“計算機(jī)視覺及其芯片化實現(xiàn)”奠定了必要的基礎(chǔ)、提供了一定理論依據(jù)。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點使得GPS接收機(jī)的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機(jī)定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實時性的要求，而FPGA以其快速并行計算越來越受到青睞。 本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設(shè)計思想，由同步?jīng)]計方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計方法實現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標(biāo)變換，最終到kalman濾波遞推計算減小定位誤差，實現(xiàn)實時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下： 基于FPGA設(shè)計了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標(biāo)的投影變換。根掘GPS輸出信息標(biāo)準(zhǔn)和格式，通過串口接收模塊實現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制整數(shù)型，實現(xiàn)利用移位和加法運算達(dá)到代替乘法運算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點小數(shù)，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運算，以此簡化公式運算量，達(dá)到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進(jìn)行卡爾曼濾波設(shè)計，并通過Matlab進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計算。在滿足實時性的基礎(chǔ)上，通過IP核、模塊的分時復(fù)用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達(dá)到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設(shè)計中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達(dá)到100MHZ以上，滿足實時性信號處理要求，在保證精度的前提下達(dá)到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗證了該設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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QFN SMT工藝設(shè)計指導(dǎo).pdf 一、基本介紹 QFN（Quad Flat No Lead）是一種相對比較新的IC封裝形式，但由于其獨特的優(yōu)勢，其應(yīng)用得到了快速的增長。QFN是一種無引腳封裝，它有利于降低引腳間的自感應(yīng)系數(shù)，在高頻領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢明顯。QFN外觀呈正方形或矩形，大小接近于CSP，所以很薄很輕。元件底部具有與底面水平的焊端，在中央有一個大面積裸露焊端用來導(dǎo)熱，圍繞大焊端的外圍四周有實現(xiàn)電氣連接的I/O焊端，I/O焊端有兩種類型：一種只裸露出元件底部的一面，其它部分被封裝在元件內(nèi)；另一種焊端有裸露在元件側(cè)面的部分。 QFN采用周邊引腳方式使PCB布線更靈活，中央裸露的銅焊端提供了良好的導(dǎo)熱性能和電性能。這些特點使QFN在某些對體積、重量、熱性能、電性能要求高的電子產(chǎn)品中得到了重用。 由于QFN是一種較新的IC封裝形式，IPC-SM-782等PCB設(shè)計指南上都未包含相關(guān)內(nèi)容，本文可以幫助指導(dǎo)用戶進(jìn)行QFN的焊盤設(shè)計和生產(chǎn)工藝設(shè)計。但需要說明的是本文只是提供一些基本知識供參考，用戶需要在實際生產(chǎn)中不斷積累經(jīng)驗，優(yōu)化焊盤設(shè)計和生產(chǎn)工藝設(shè)計方案，以取得令人滿意的焊接效果
標(biāo)簽： QFN SMT 工藝 設(shè)計指導(dǎo)
上傳時間： 2013-04-24
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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(jī)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(qiáng)。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(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)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(jìn)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(biāo)簽： FPGA 算法 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-15
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"Nios II軟件構(gòu)建工具開發(fā)環(huán)境是一組功能強(qiáng)大的命令、工具以及腳本，利用它們可以管理應(yīng)用程序、電路板支持包(BSP)和軟件庫的編譯選項。命令在Nios II軟件構(gòu)建工具上可以獨立于Nios II IDE而運行。如果你偏愛于使用命令行環(huán)境，或者你想獲得能夠快速適應(yīng)你所喜歡的軟件(或系統(tǒng))開發(fā)環(huán)境的開發(fā)工具，Altera公司建議使用這個開發(fā)平臺。Nios II軟件構(gòu)建工具是Altera公司未來開發(fā)工具的基礎(chǔ)。"
上傳時間： 2013-05-17
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短波通信由于其固有的優(yōu)點，在無線通信特別是軍事通信中有著很重要的應(yīng)用，國內(nèi)外對短波電臺以及高速調(diào)制解調(diào)器的研究也是相當(dāng)多，然而有些硬件結(jié)構(gòu)相似的電臺信號特征差異卻很大，這極大地限制了不同電臺間的互通互連。而軟件無線電用軟件代替部分硬件，可以通過不同軟件模塊來實現(xiàn)不同的功能，因此利用軟件無線電，可以在相同的硬件平臺上，實現(xiàn)多種短波數(shù)字化業(yè)務(wù)，而本文重點研究的就是基于軟件無線電的短波串行體制。 首先對短波串行體制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)地研究，并對發(fā)射端實現(xiàn)方法進(jìn)行了具體的說明。其次闡述了中頻數(shù)字接收機(jī)相關(guān)基本理論，在研究信號采樣理論、多速率數(shù)字信號處理理論、濾波器設(shè)計理論、FPGA硬件數(shù)字算法等基礎(chǔ)上，并結(jié)合實際應(yīng)用要求，提出了適合于FPGA實現(xiàn)的數(shù)字化中頻處理系統(tǒng)方案，對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，驗證了系統(tǒng)方案的可行性，然后通過Verilog編程完成了數(shù)字下變頻的FPGA實現(xiàn)，效果較好。最后對接收端的基帶處理方法進(jìn)行了一些探索。
標(biāo)簽： FPGA DSP 數(shù)字化 接收機(jī)
上傳時間： 2013-07-19
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