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SOC的性能?！ ∨c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)有多種自主知識產(chǎn)權(quán)的處理器芯片完成了設(shè)計驗(yàn)證并逐漸進(jìn)入市場化階段。我國已結(jié)束無“芯”的歷史，并向設(shè)計出更高性能處理器的目標(biāo)邁進(jìn)?！ “苿?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，采用五級流水線的設(shè)計，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控制等幾個功能塊，使得我們在設(shè)計中能夠按照其功能和時序要求進(jìn)行?！ ”疚牡氖紫冉榻B了MIPS微處理器的特點(diǎn)，通過對MIPS指令集和其五級流水線結(jié)構(gòu)的介紹使得對VEGA的設(shè)計有了一個直觀的認(rèn)識。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)部兩個翻譯后援緩沖(TLB)的設(shè)計作為重點(diǎn)給出了流水線處理器設(shè)計的方法。結(jié)束總體設(shè)計并完成仿真后，并不能代表設(shè)計的正確性，它還需要我們在實(shí)際的硬件平臺上進(jìn)行驗(yàn)證。作為論文的又一重點(diǎn)內(nèi)容，介紹了我們在VEGA驗(yàn)證過程中使用到的FPGA的主要配置單元，F(xiàn)PGA的設(shè)計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機(jī)系統(tǒng)，我們利用在線調(diào)試軟件XilinxChipscope對其進(jìn)行了在線調(diào)試，修正其錯誤?！ 〗?jīng)過模塊設(shè)計到最后的FPGA驗(yàn)證，VEGA完成了其邏輯設(shè)計，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，可在其平臺上運(yùn)行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，達(dá)到了預(yù)計的設(shè)計要求?！ ?/p>
標(biāo)簽： MIPS FPGA 微處理器 模塊設(shè)計
上傳時間： 2013-07-07
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MPEG-4是目前非常流行的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),基于MPEG-4的視頻處理系統(tǒng)有兩種體系結(jié)構(gòu):可編程結(jié)構(gòu)和專用結(jié)構(gòu).可編程結(jié)構(gòu)靈活,適用范圍廣,易于升級,但電路復(fù)雜,電路功耗大.專用視頻編解碼器結(jié)構(gòu)硬件開銷小,處理速度高.該文主要研究專用的MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計方法.目前市場上MPEG-4視頻編解碼芯片主要是Simple Profile級別的,而我們設(shè)計的芯片要實(shí)現(xiàn)Advanced Simple Profile級別.該文采用了一種基于大規(guī)模FPGA的軟硬件相結(jié)的芯片設(shè)計方案,我們設(shè)計了基于FPGA的MPEG-4芯片設(shè)計開發(fā)平臺,完成算法的硬件仿真與測試.論文圍繞基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計,分為兩個部分.第一部分介紹了目前國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)MPEG-4視頻處理系統(tǒng)的主要方法和應(yīng)用,概述了國際上MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計的一般方法及其發(fā)展趨勢,詳細(xì)描述了我們的基于FPGA的MPEG-4編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).第二部分重點(diǎn)講述了基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)各個電路模塊的設(shè)計,包括電源模塊、FPGA配置模塊、時鐘生成模塊、視頻輸入/輸出模塊、RS232串口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、USB接口模塊等.同時也介紹了I
標(biāo)簽： MPEG4 FPGA 編解碼芯片 開發(fā)系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-15
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隨著半導(dǎo)體技術(shù)與數(shù)字集成電路(微處理器、存貯器以及標(biāo)準(zhǔn)邏輯門電路等)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行各業(yè)中，人們利用PC機(jī)的強(qiáng)大處理功能代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些部件，開發(fā)出各種測量儀器(虛擬儀器)，傳統(tǒng)儀器的數(shù)字邏輯部分多是采用分立集成電路(IC)組成，分立IC愈多，給系統(tǒng)的電路設(shè)計、調(diào)試及維護(hù)帶來諸多不便。而隨著EDA技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒珻PLD / FPGA應(yīng)運(yùn)而生。這類芯片可以替代幾十甚至上百塊通用IC芯片，而且，因其可用硬件描述語言進(jìn)行芯片設(shè)計、支持在線編程和在系統(tǒng)編程等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。本課題主要是用FPGA實(shí)現(xiàn)一個驗(yàn)證平臺。用于SOC及IPCore的驗(yàn)證。用FPGA系統(tǒng)驗(yàn)證板實(shí)現(xiàn)在實(shí)際硬件環(huán)境中的驗(yàn)證可以彌補(bǔ)ASIC 設(shè)計流程中仿真的不足, 通過該驗(yàn)證也可以加快ASIC設(shè)計且降低由于邏輯問題所造成ASIC 開發(fā)中的成本損耗。本文首先介紹了EDA技術(shù)的發(fā)展，然后介紹了FPGA，SOC,和IPCore的一些基本概念，分析了FPGA在現(xiàn)代集成電路設(shè)計領(lǐng)域的一些應(yīng)用。最后，具體設(shè)計了一塊用設(shè)計驗(yàn)證的開發(fā)板，并討論了其設(shè)計結(jié)構(gòu)，流程及驗(yàn)證方法。
上傳時間： 2013-05-16
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隨著電子技術(shù)和EDA技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模可編程邏輯器件PLD(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)計并實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)可編程并行接芯片8255的功能.設(shè)計采用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,每個底層模塊采用RTL(Registers Transfer Language)級描述,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,完成了計算機(jī)可編程并行接芯片8255的功能.
標(biāo)簽： FPGA 計算機(jī) 可編程 外圍接口
上傳時間： 2013-06-08
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大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD和FPGA是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的兩類可編程專用集成電路(ASIC),電子設(shè)計工程師用它可以在辦公室或?qū)嶒?yàn)室里設(shè)計出所需的專用集成電路,從而大大縮短了產(chǎn)品上市時間,降低了開發(fā)成本.此外,可編程邏輯器件還具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的特性,使得硬件的功能可以象軟件一樣通過編程來修改,這樣就極大地提高了電子系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和通用性.該設(shè)計完成了在一片可編程邏輯器件上開發(fā)簡易計算機(jī)的設(shè)計任務(wù),將單片機(jī)與單片機(jī)外圍電路集成化,能夠輸入指令、執(zhí)行指令、輸出結(jié)果,具有在電子系統(tǒng)中應(yīng)用的普遍意義,另外,也可以用于計算機(jī)組成原理的教學(xué)試驗(yàn).該文第一章簡要介紹了可編程ASIC和EDA技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀、未來并對本課題作了簡要陳述.第二章在芯片設(shè)計的兩種輸入法即原理圖輸入法和HDL輸入法之間做出比較,決定選用HDL輸入法.第三章描述了具體的設(shè)計過程和設(shè)計手段,首先將簡易計算機(jī)劃分為運(yùn)算器、CPU控制器、存儲器、鍵盤接口和顯示接口以及系統(tǒng)控制器,然后再往下分為下層子模塊.輸入法的語言使用的是Verilog HDL,鑒于篇幅所限,源代碼部分不在論文之中.第四章對設(shè)計的綜合與實(shí)現(xiàn)做了總結(jié),給出了時序仿真波形圖.該文針對FPGA和RISC這兩大課題,對RISC在FPGA上的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了初淺的探索與嘗試.從計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)入手,剖析了精簡指令集計算機(jī)的原理,通過該設(shè)計的實(shí)踐對ASIC和EDA的設(shè)計潛力有了更進(jìn)一步的領(lǐng)悟.
上傳時間： 2013-05-21
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傳統(tǒng)PLC使用時會出現(xiàn)一些問題，如程序死循環(huán)、程序跑飛、需要龐大的編譯系統(tǒng)作支持和不能實(shí)現(xiàn)精確位置控制等等；而發(fā)展到OPENPLC后，這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題，本文提出一種全新的可編程控制器現(xiàn)場集成技術(shù)，用FPGA來實(shí)現(xiàn)PLC的功能，拋棄傳統(tǒng)PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實(shí)現(xiàn)控制功能，不論在經(jīng)濟(jì)上還是在性能上都具有更大的優(yōu)勢。 本課題在對國內(nèi)外可編程控制器，重點(diǎn)是HardPLC的開發(fā)和應(yīng)用的進(jìn)展進(jìn)行概述和分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻(xiàn)為： 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點(diǎn)，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)的兩個創(chuàng)新概念，指出了其優(yōu)越性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)； 2.系統(tǒng)分析了用HardPLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)時的一些通用模塊，對每個模塊的工作原理進(jìn)行了深入的探討，用VHDL語言建立了每個模塊的模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真、綜合，為進(jìn)一步研究可編程控制器的現(xiàn)場集成奠定了基礎(chǔ)； 3.在仿真綜合的基礎(chǔ)上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統(tǒng)的控制要求，充分展示了其實(shí)際應(yīng)用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎(chǔ)上，確定了應(yīng)用于實(shí)際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對于開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對特定系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現(xiàn)場集成技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域，加大推廣力度和建立更多的IP庫，在許多應(yīng)用場合可以取代傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，為工控領(lǐng)域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案，這將帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應(yīng)用于對FPGA芯片配置數(shù)據(jù)的加載，在實(shí)踐生產(chǎn)中具有重要的實(shí)用價值。
標(biāo)簽： FPGA 可編程控制器 集成技術(shù) 應(yīng)用研究
上傳時間： 2013-05-30
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遙測系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、接收天線、接收機(jī)組成.就遙測發(fā)射系統(tǒng)而言,傳統(tǒng)的模擬調(diào)制已經(jīng)很成熟,模擬發(fā)射機(jī)是利用調(diào)制信號的變化來控制變?nèi)荻O管的結(jié)電容容值的變化,從而改變壓控振蕩器的震蕩頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻;模擬調(diào)制碼速率、調(diào)制頻偏都受變?nèi)荻O管特性的限制,模擬調(diào)制功能單一、調(diào)制方式不可重組、單個系統(tǒng)調(diào)制頻率不可改變,無法滿足頻率多變的需求;隨著高速器件和軟件無線電技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)具有調(diào)制中心頻率可調(diào)、頻偏可編程、調(diào)制方式可重組、調(diào)制碼速率高、可實(shí)現(xiàn)較高的頻響、可以與編碼器合并擴(kuò)展功能很強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),成為今后發(fā)射機(jī)的發(fā)展主流.本論文討論了如何利用現(xiàn)場可編程器件FPGA結(jié)合Max+plusⅡ及VHDL語言,在遙測系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了DDS+PLL+SSB模式的數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī).數(shù)字發(fā)射機(jī)設(shè)計主要包括方案選擇、系統(tǒng)設(shè)計、硬件電路實(shí)現(xiàn)及VHDL設(shè)計四個部分.論文中首先分析了目前遙測系統(tǒng)中使用的模擬調(diào)制發(fā)射機(jī)的不足及數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn),確定了發(fā)射機(jī)的設(shè)計方案;第二章介紹了電子設(shè)計自動化工具及數(shù)字電路設(shè)計方法;第三章詳細(xì)討論了組成發(fā)射機(jī)的各個部分的原理設(shè)計;第四章著重討論了各個部分的硬件電路實(shí)現(xiàn)、VHDL實(shí)現(xiàn)部分及設(shè)計的測試結(jié)果;最后總結(jié)了設(shè)計中需要進(jìn)一步研究的問題.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字調(diào)頻 發(fā)射機(jī) 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
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隨著無線通信的應(yīng)用日益廣泛，無線通信系統(tǒng)的種類也越來越繁雜，但是由于不同通信系統(tǒng)的工作頻段、調(diào)制方式、通信協(xié)議等原理結(jié)構(gòu)上存在差異而極大限制了不同系統(tǒng)之間的互通。軟件無線電擺脫了硬件體系結(jié)構(gòu)的束縛，成為解決不同通信體制之間互操作問題和開展多種通信業(yè)務(wù)的最佳途徑，具有巨大的商業(yè)和軍事價值，被喻為無線電通信領(lǐng)域一次新的技術(shù)革命。 本文首先回顧了軟件無線電的提出和發(fā)展現(xiàn)狀，然后論述了軟件無線電的基本理論和數(shù)學(xué)模型。在此理論和模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了軟件無線電接收機(jī)的硬件平臺。該平臺包括射頻部分、中頻處理部分和基帶處理部分。射頻部分由天線和無線接收機(jī)組成；中頻部分先將接收機(jī)輸出的模擬信號數(shù)字化，然后再通過FPGA實(shí)現(xiàn)下變頻；基帶部分主要由DSP和嵌入式系統(tǒng)組成，完成解調(diào)、同步等處理并可以進(jìn)行一些其他的應(yīng)用。其中的嵌入式系統(tǒng)的主處理器是基于ARM7-TDMI內(nèi)核的LPC2200芯片，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)的方便在此芯片上移植了uC/OS-Ⅱ嵌入式時實(shí)內(nèi)核。 軟件無線電接收機(jī)是一個很龐大的體系，其中的數(shù)字下變頻器DDC是一個非常關(guān)鍵的組成部分，在這部分中可方便的對接收頻段、濾波器特性等進(jìn)行編程控制，極大的提高了通信設(shè)備的性能和靈活性，因此本文的重點(diǎn)在于數(shù)字下變頻器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)下變頻的方法有很多種，由于FPGA在速度和靈活性上的優(yōu)勢，其應(yīng)用也越來越廣泛，因此主要采用了居于領(lǐng)導(dǎo)地位的XILINX公司的SPATAN-Ⅱ芯片來實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻的功能。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：mfhe2005
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強(qiáng)大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長，近來推出的FPGA都針對數(shù)字信號處理的特點(diǎn)做了特定設(shè)計，集成了存儲器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實(shí)現(xiàn)特定的信號處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設(shè)計工程師提供了新的選擇。實(shí)時圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)來完成整個復(fù)雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進(jìn)行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長處，對于算法實(shí)現(xiàn)簡單、運(yùn)算量大、實(shí)時性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實(shí)現(xiàn)，DSP則用來處理經(jīng)過預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運(yùn)行算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，乘加運(yùn)算多的算法。整個系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應(yīng)用，完成了Stratix芯片的選型。設(shè)計了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設(shè)計圖。并對電路板進(jìn)行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設(shè)計，并調(diào)試成功，應(yīng)用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實(shí)驗(yàn)與經(jīng)濟(jì)效果。（3）充分利用FPGA的設(shè)計開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波和自適應(yīng)閾值的FPGA實(shí)現(xiàn)，并給出了詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過試驗(yàn)調(diào)試，達(dá)到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實(shí)現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實(shí)現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設(shè)計，經(jīng)過調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學(xué)習(xí)了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成了DSP外圍存儲器的擴(kuò)展、時鐘信號發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA DSP 紅外 圖像預(yù)處理
上傳時間： 2013-07-22
上傳用戶：Divine
DFT(離散傅立葉變換)作為將信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域的基本運(yùn)算,在各種數(shù)字信號處理中起著核心作用
標(biāo)簽： FPGA FFT 擴(kuò)展 處理器
上傳時間： 2013-08-04
上傳用戶：wangdean1101
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