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  • FPGA軟硬件性能基準測試的研究

    現場可編程門陣列FPGA具有性能好、規模大、可重復編程、開發投資小等優點,在現代電子產品中應用得越來越廣泛。隨著微電子技術的高速發展,成本的不斷下降,FPGA正逐漸成為各種電子產品不可或缺的重要部件。 FPGA軟件復雜的設置和不同的算法、FPGA硬件多樣的結構和豐富的功能、各個廠商互不兼容的軟硬件等差異,都不僅使如何挑選合適的軟硬件用于產品設計成為FPGA用戶棘手的問題,而且使構造一個精確合理的FPGA軟硬件性能的測試方法變得十分復雜。 基準測試是用一個基準設計集按照統一的測試規范評估和量化目標系統的軟件或硬件性能,是目前計算機領域應用最廣泛、最主要的性能測試技術。 通過分析影響FPGA軟硬件性能基準測試的諸多因素,比如基準設計的挑選、基準設計的優化,FPGA軟件的設置和約等,本文基于設計和硬件分類、優化策略分類的基準測試規范,提出了一組詳盡的度量指標。 基準測試的規范如下,首先根據測試目的配置測試環境、挑選基準設計和硬件分類,針對不同的FPGA軟硬件優化基準設計,然后按照速度優先最少優化、速度優先最大優化、資源和功耗優先最少優化、資源和功耗優先最大優化四種優化策略分別編譯基準設計,并收集延時、成本、功耗和編譯時間這四種性能數據,最后使用速度優先最少優化下的性能集、速度優先最少優化性能集、資源和功耗優先最少優化下的性能集、資源和功耗優先最大優化下的性能集、速度優先最少和最大優化之間性能集的差、速度優先最少優化下性能集的比較等十個度量指標量化性能,生成測試報告。 最后,本基準測試規范被應用于評估和比較Altera和Xilinx兩廠商軟硬件在低成本領域帶處理器應用方面的性能。

    標簽: FPGA 軟硬件 性能 基準測試

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:zhangyi99104144

  • 基于FPGA的精簡指令集計算機的研究與開發

    大規模可編程邏輯器件CPLD和FPGA是當今應用最廣泛的兩類可編程專用集成電路(ASIC),電子設計工程師用它可以在辦公室或實驗室里設計出所需的專用集成電路,從而大大縮短了產品上市時間,降低了開發成本.此外,可編程邏輯器件還具有靜態可重復編程和動態系統重構的特性,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設計的靈活性和通用性.該設計完成了在一片可編程邏輯器件上開發簡易計算機的設計任務,將單片機與單片機外圍電路集成化,能夠輸入指令、執行指令、輸出結果,具有在電子系統中應用的普遍意義,另外,也可以用于計算機組成原理的教學試驗.該文第一章簡要介紹了可編程ASIC和EDA技術的歷史、現狀、未來并對本課題作了簡要陳述.第二章在芯片設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計過程和設計手段,首先將簡易計算機劃分為運算器、CPU控制器、存儲器、鍵盤接口和顯示接口以及系統控制器,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.第四章對設計的綜合與實現做了總結,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上的實現進行了初淺的探索與嘗試.從計算機體系結構入手,剖析了精簡指令集計算機的原理,通過該設計的實踐對ASIC和EDA的設計潛力有了更進一步的領悟.

    標簽: FPGA 指令集 計算機

    上傳時間: 2013-05-21

    上傳用戶:hewenzhi

  • 基于FPGA的8051單片機IP核設計及應用

    單片微型計算機(單片機)是將微處理器CPU、程序存儲器、數據存儲器、定時/計數器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機具有專門為嵌入式系統設計的體系結構與指令系統,所以它最能滿足嵌入式系統的應用要求。Intel公司生產的MCS-51系列單片機是我國目前應用最廣的單片機之一。 隨著可編程邏輯器件設計技術的發展,每個邏輯器件中門電路的數量越來越多,一個邏輯器件就可以完成本來要由很多分立邏輯器件和存儲芯片完成的功能。這樣做減少了系統的功耗和成本,提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數字電路中常用但比較復雜的功能塊,設計成可修改參數的模塊,讓其他用戶可以直接調用這些模塊,這樣就大大減輕了工程師的負擔,避免重復勞動。隨著FPGA的規模越來越大,設計越來越復雜,使用IP核是一個發展趨勢。 本課題結合FPGA與8051單片機的優點,主要針對以下三個方面研究: (1)FPGA開發平臺的硬件實現選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件,采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內程序存儲器,搭建FPGA的硬件開發平臺。 (2)用VHDL語言實現8051IP核分析研究8051系列單片機內部各模塊結構以及各部分的連接關系,實現了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個模塊:CPU模塊、片內數據存儲器模塊、定時/計數器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應用用所設計的8051IP核,實現了對一個4×4鍵盤的監測掃描、鍵盤確認、按鍵識別等應用。

    標簽: FPGA 8051 單片機 IP核

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:1417818867

  • 工具軟件\圖片漢字取模字庫生成查看套件

    5月1日凌晨發布第一測試版 功能介紹: 1.生成中英文數字混合的字符串的字模數據. 2.可選擇字體,大小,并且可獨立調整文字的長和寬,生成任意形狀的字符。 3.各種旋轉,翻轉文字功能 4.任意調整輸出點陣大小,并任意調整字符在點陣中的位置。 5.字模數據輸出可自定義各種格式,系統預設了C語言和匯編語言兩種格式,并且可自己 定義出新的數據輸出格式;每行輸出數據個數可調。 6.支持四種取模方式:逐行(就是橫向逐行取點),逐列(縱向逐列取點),行列(先 橫向取第一行的8個點作為第一個字節,然后縱向取第二行的8個點作為第二個字節……), 列行(先縱向取第一列的前8個點作為第一個字節,然后橫向取第二列的前8個點作為第二個 字節……) 7.支持陰碼(亮點為1),陽碼(亮點為0)取模 8.支持縱向(第一位為低位)(,倒向第一位為高位)取模 9.輸出數制可選16進制或10進制 10.可生成索引文件,用于在生成的大量字庫中可快速檢索到需要的漢字 11.動態液晶面板彷真,可調節彷真面板象素點大小和顏色 12.圖形模式下可任意用鼠標作畫,左鍵畫圖,右鍵擦圖。 12.旋轉,翻轉,平移等字符模式下的功能也可用與對BMP圖象的處理 版本為pctolcd1.94 5月1日晚上發布第二測試版 更新如下: 1.增加鎖定點陣大小功能,例如可鎖定24X24點陣大小,然后調節獨立調節字點陣的大小 2.增加熱鍵功能,可用光標配合Ctrl,Shift對文字大小和位置修改 3.增加精簡輸出格式選項 4.把文字輸入框換成了文字輸入組合框,這樣就可以保存歷史紀錄。 5.輸出數據會自動清除以前的數據 6.可隱藏自定義格式,簡化操作 7.一些小的BUG修正。 版本為pctolcd2.03 5月3日凌晨發布第三測試版 更新如下: 1.增加了一些小東西,例如演示動畫一類的,我懶的一一寫了 2.改掉一些可惡的小BUG,例如點陣輸入框的自動完成。 3.增加大量文字處理和導入TXT文本文件功能,并且可以去除文本中的空白和重復字符, 可以對文本進行排序,適合于生成小字庫。我這里測試是3萬多字的TXT文件在2分鐘內轉成16X16點陣的字庫文件。 版本號為pctolcd2.53 由于本軟件側重于對字符的處理,所以在圖象方面功能較弱,請見晾。 5月8日發布正式版 正式版已經開始朝著液晶字庫生成軟件的方向進化了,我在后來的更新中把主要精力也放 在這部分,由于我目前還沒有發現有同類的軟件具備這個功能,也無法得到任何的參考,只能 自己摸索前進,所以如果還有不方便的地方請大家多提意見. 具體更新如下: 1.重寫大部分的內核代碼以配合漢字庫生成的功能,目前這個內核已經進行了反復的測試, 相信穩定性和速度較前一版本有了巨大的提高. 2.去掉那個比較愚蠢的熱鍵區了,因為用處不大 3.增加漢字庫生成功能,這是最重要的改進之處,下文將詳細介紹. 4.修正許多小BUG,使軟件更加成熟些. 5月12日發布完美版 這次發布的PCtoLCD2002完美版與前一版本相比沒有增加太多的功能,因為我覺得現有的這些功能已經足夠用于生成各種字模的需要了,所以完美版的主要工作是反復測試,精心去除各種BUG,以及調節一些細微之處,目的當然就是追求完美!不過世上不會有真正完美的東西,這個軟件也不例外,而且這個軟件從頭至尾全部是我一個人編寫完成,精力有限,難免會顧此失彼,如果大家發現了這個版本中存在的BUG,請及時告訴我。 更新說明: 1。界面采用新的字體,不會再有那種難看的黑色粗體字,比以前的要漂亮多了。 2。加入全面的提示幫助,盡量減少普通用戶的各種疑惑。 3。修正生成文件的擴展名的一些BUG,不會總是加上FON的擴展名了。 4。修正生成字模數據的一些格式BUG,現在生成的C51格式字模數據基本上可以直接粘貼到源程序中使用而不需要修改了 5。加入新的字模數據格式調整項,允許用戶更自由的定制自己需要的數據格式 6。最重要的更新:全面支持保存當前設置功能,用戶設置的字模格式,主窗口狀態和字庫生成窗口選項信息均可保存,下一次打開窗口時不用重新設置。 7。修正了新建圖象時會自動跳到圖形模式的BUG 8。增加輸出緊湊格式數據選項,可以生成不包含空白行的字模數據。 9。完善了每行數據顯示個數的功能,可以任意設置每行顯示的數據個數,并同時可以設置每行索引數據顯示個數。 10。修正了取模說明的一些錯誤,并改動了格式。 11。現在當用戶選擇10進制輸出時,會自動去掉生成字模數據前的“0x",或后面的“H”,選擇16進制時則會自動加上。 12。對各個窗體重新設計以全面適應最大化的需要,如果您覺得當前窗口不夠大,可以最大化使用。 13。增加生成英文點陣字庫功能,可自動生成ASCII碼從0-127的任意點陣字庫,使用方法同生成國標點陣字庫功能。 14。再次優化代碼,去掉各種調試信息,使程序速度再快一些。 15。還有許多細微的調整我記不清了…… 需要注意的地方: 在測試的過程中我發現了一個問題:在WIN98或WINME下當用戶直接生成特大點陣的字模時(例如320*320,1024*768的漢字字模),此時由于數據量非常龐大,而WIN98/WINME會有64K的數據容量限制,所以在主窗口中是無法得到全部的字模數據的,這時您需要使用字庫生成功能,通過形成一個數據文件才能得到完整的字模數據。 我認為到現在這個軟件功能已經很完善了,但可能使用上有點不方便,如果你有什么不明白 的地方,可以發帖子或發MAIL詢問

    標簽: 軟件 漢字 取模 字庫

    上傳時間: 2013-07-26

    上傳用戶:sssnaxie

  • OFDMMIMO系統接收機關鍵技術研究與FPGA實現

    近年來,移動通信技術在全球范圍內得到了迅猛的發展及應用,各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關鍵技術日新月異。由于正交頻分復用(OFDM)技術可以高效地利用頻譜資源并有效地對抗頻率選擇性衰落,多入多出(MIMO)利用多個天線實現多發多收,在不增加帶寬和發送功率的情況下,可以成倍提高信道容量,因此OFDM-MIMO技術被廣泛認為是后三代通信系統(B3G)的關鍵技術,是當今移動通信領域研究的熱點。 本文對OFDM-MIMO通信系統接收機的關鍵技術--數字下變頻,OFDM同步、解調進行了相關研究,在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上,完成了數字下變頻,OFDM同步和解調的FPGA設計與實現。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試,驗證了該設計的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點,然后對同步技術和數字下變頻技術作了相應的介紹。同步是OFDM系統設計中的一項關鍵技術,即是針對系統中存在的時間偏差、頻率偏差進行定時恢復、頻偏的估計與補償,來減少各種同步偏差對系統性能的影響。數字下變頻是軟件無線電的核心技術之一,其基本功能是從高速中頻數字信號中提取所需的窄帶信號,將其下變頻為基帶信號,降低數據率,以供后續DSP器件作進一步處理。 在數字下變頻器的設計和實現方面,本文先介紹了數字下變頻器的原理和基本結構,然后根據系統要求對其進行了設計,并在實現上作了一些簡化,節約了硬件資源。 在對時間同步的設計和實現方面,本文采用了利用PN序列進行時間同步的算法。在實現上根據系統實際情況將數據分為四路分別與本地PN碼做滑動相關運算,更有效的利用了同步數據,達到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設計和實現方面,本文采用重復的PN碼兩兩相關來估計頻偏值,并聯合一個二階負反饋環路進行補償。該算法利用環路自身噪聲帶寬抑制噪聲,提高頻率估計精度,并同時利用負反饋擴大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細研究分析的基礎上對其進行了FPGA設計與實現。

    標簽: OFDMMIMO FPGA 接收機

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:heminhao

  • 高吞吐量LDPC碼編碼構造及其FPGA實現

    低密度校驗碼(LDPC,Low Density Parity Check Code)是一種性能接近香農極限的信道編碼,已被廣泛地采用到各種無線通信領域標準中,包括我國的數字電視地面傳輸標準、歐洲第二代衛星數字視頻廣播標準(DVB-S2,Digital Video Broadcasting-Satellite 2)、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統中的核心技術之一。 當今LDPC碼構造的主流方向有兩個,分別是結合準循環(QC,Quasi Cyclic)移位結構的單次擴展構造和類似重復累積(RA,Repeat Accumulate)碼構造。相應地,主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高,但是需要較多的寄存器和ROM資源;基于迭代譯碼的編碼算法實現簡單,但是吞吐量不高,且不容易構造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構造和編碼算法之后,結合編譯碼器綜合實現的復雜度考慮,提出了一種切實可行的基于二次擴展(Dex,Duplex Expansion)的QC-LDPC碼構造方法,以實現高吞吐量的LDPC碼收發端;并且充分利用該類碼校驗矩陣準循環移位結構的特點,結合RU算法,提出了一種新編碼器的設計方案。 基于二次擴展的QC-LDPC碼構造方法,是通過對母矩陣先后進行亂序擴展(Pex,Permutation Expansion)和循環移位擴展(CSEx,Cyclic Shift Expansion)實現的。在此基礎上,為了實現可變碼長、可變碼率,一般編譯碼器需同時支持多個亂序擴展和循環移位擴展的擴展因子。本文所述二次擴展構造方法的特點在于,固定循環移位擴展的擴展因子大小不變,支持多個亂序擴展的擴展因子,使得譯碼器結構得以精簡;構造得到的碼字具有近似規則碼的結構,便于硬件實現;(偽)隨機生成的循環移位系數能夠提高碼字的誤碼性能,是對硬件實現和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復用,使得實現復雜度近似與碼長成正比。考慮到吞吐量的要求,新編碼器結構完全拋棄了RU算法中串行的前向替換(FS,Forward Substitution)模塊,同時簡化了流水線結構,由原先RU算法的6級降低為4級;為了縮短編碼延時,設計時安排每一級流水線計算所需的時鐘數大致相同。 這種碼字構造和編碼聯合設計方案具有以下優勢:相比RU算法,新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活,吞吐量也更大;相比基于生成矩陣的編碼算法,新方案節省了50%以上的寄存器和ROM資源,單位資源下的吞吐量更大;相比類似重復累積碼結構的基于迭代譯碼的編碼算法,新方案使高性能LDPC碼的構造更為方便。以上結果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗證。 通過在實驗板上實測表明,上述基于二次擴展的QC-LDPC碼構造和相應的編碼方案能夠實現高吞吐量LDPC碼收發端,在實際應用中具有很高的價值。 目前,LDPC碼正向著非規則、自適應、信源信道及調制聯合編碼方向發展。跨層聯合編碼的構造方法,及其對應的編碼算法,也必將成為信道編碼理論未來的研究重點。

    標簽: LDPC FPGA 吞吐量 編碼

    上傳時間: 2013-07-26

    上傳用戶:qoovoop

  • 基于DSP和FPGA的數字化開關電源

    文章開篇提出了開發背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。 在數字化領域的今天,最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統開關電源模擬調節器的基礎上,提出了一種新的數字化調節器方案,即基于DSP和FPGA的數字化PID調節器。論文對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發展的現狀,以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后--分立元器件構成,采用專用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環境開關量檢測、環境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。本系統采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節,從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率,從而達到閉環控制的目的。 最后,對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試,得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。 本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。

    標簽: FPGA DSP 數字化 開關電源

    上傳時間: 2013-06-21

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  • 基于FPGA的全數字眼科超聲診斷儀

    超聲診斷技術具有安全、無痛苦、無損害、方法簡便、適應面廣、直觀、顯像清晰、可重復檢查、對軟組織鑒別能力強、診斷準確性高、靈活以及價廉等優點,已經成為當代醫學圖像診斷中的首選技術。眼科超聲診斷儀是超聲診斷中的一種專科設備,它可以用來診斷視網膜脫落、眼內和眼眶腫瘤、玻璃體混濁、出血、眼底病變及眼內異物等疾病。近年來,隨著數字信號處理、硬件軟件設計能力以及材料學等方面的快速發展,眼科超聲診斷儀在多方面都有了長足的進步。這其中數字化眼科超聲診斷儀是發展的重點。 本文從超聲診斷儀原理及設計入手,著重描述了該系統的軟硬件結構,同時對超聲信號進行數字化處理的各個子模塊進行了介紹,并結合各種數字信號處理方法的特點,對現成可編程門陣列的結構特點、編程原理及設計流程作了簡單介紹。在此基礎上,著重討論了FIR濾波器的設計并得以在FPGA實現,應用于信號處理各子模塊中。最后通過構建實驗模型驗證了系統各階段信號處理的有效性。對正常人體眼球田眼眶進行檢測,獲得了很好的回波信號。本設計對眼科高頻超聲回波信號具有良好的實時處理能力,達到了設計要求,具有良好的應用前景。

    標簽: FPGA 全數字 超聲診斷儀

    上傳時間: 2013-06-05

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  • 基于FPGA的Turbo碼編譯碼器研究與實現

    本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實現為目標,對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實現進行了深入的研究。 首先,在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進行了介紹,確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法,結合CCSDS標準,在實現編碼器時,針對標準中給定的幀長、碼率與交織算法,以及偽隨機序列模塊與幀同步模塊,提出了相應解決方案;而在相應的譯碼器設計中,采用了FPGA設計中“自上而下”的設計方法,權衡硬件實現復雜度與處理時延等因素,優先考慮面積因素,提高元件的重復利用率和降低電路復雜度,來實現Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統分割成不同的功能模塊,分別闡述了實現過程。 然后,基于Verilog HDL 設計出12位固點數據的Turbo編譯碼器以及仿真驗證平臺,與用Matlab語言設計的相同指標的浮點數據譯碼器進行性能比較,得到該設計的功能驗證。 最后,研究了Tuxbo碼譯碼器幾項最新技術,如滑動窗譯碼,歸一化處理,停止迭代技術結合流水線電路設計,將改進后的譯碼器與先前設計的譯碼器分別在ISE開發環境中針對目標器件xilinx Virtex-Ⅱ500進行電路綜合,證實了這些改進技術能有效地提高譯碼器的吞吐量,減少譯碼時延和存儲器面積從而降低功耗。

    標簽: Turbo FPGA 編譯碼器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:haohaoxuexi

  • 計算機組成實驗平臺的設計與實現

    《計算機組成原理》是計算機系的一門核心課程。但是它涉及的知識面非常廣,內容包括中央處理器、指令系統、存儲系統、總線和輸入輸出系統等方面,學生在學習該課程時,普遍覺得內容抽象難于理解。但借助于該計算機組成原理實驗系統,學生通過實驗環節,可以進一步融會貫通學習內容,掌握計算機各模塊的工作原理,相互關系的來龍去脈。 為了增強實驗系統的功能,提高系統的靈活性,降低實驗成本,我們采用FPGA芯片技術來徹底更新現有的計算器組成原理實驗平臺。該技術可根據用戶要求為芯片加載由VHDL語言所編寫出的不同的硬件邏輯,FPGA芯片具有重復編程能力,使得系統內硬件的功能可以像軟件一樣被編程,這種稱為“軟”硬件的全新系統設計概念,使實驗系統具有極強的靈活性和適應性。它不僅使該系統性能的改進和擴充變得十分簡易和方便,而且使學生自己設計不同的實驗變為可能。計算機組成原理實驗的最終目的是讓學生能夠設計CPU,但首先,學生必須知道CPU的各個功能部件是如何工作,以及相互之間是如何配合構成CPU的。因此,我們必須先設計出一個教學用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺,然后在此基礎上開發出VHDL部件庫及主要邏輯功能,并設計出一套實驗。 本文重點研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統,由于VHDL的高標準化和硬件描述能力,現代CPU的主要功能如計算,存儲,I/O操作等均可由VHDL來實現。同時設計實驗內容,包括時序電路的組成及控制原理實驗、八位運算器的組成及復合運算實驗、存儲器實驗、數據通路實驗、浮點運算器實驗、多流水線處理器實驗等,這些實驗形成一個相互關聯的系統。每個實驗先由教師講解原理及原理圖,學生根據教師提供的原理圖,自己用MAX+PLUSII完成電路輸入,學生實驗實際上是編寫VHDL,不需要寫得很復雜,只要能調用接口,然后將程序燒入平臺,這樣既不會讓學生花太多的時間在畫電路圖上,又能讓學生更好的理解每個部件的工作原理和工作過程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實驗平臺,即實驗系統的硬件組成。系統采用FPGA-XC4010EPC84,62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244,74LS275)組成。根據不同的實驗要求,規劃不同實驗控制邏輯。用戶可選擇不同的實驗邏輯,通過把實驗邏輯下載到FPGA芯片中構成自己的實驗平臺。 其次,論文詳細的闡述了VHDL模塊化設計,如何運用VHDL技術來依次實現CPU的各個功能部件。VHDL語言作為一種國際標準化的硬件描述語言,自1987年獲得IEEE批準以來,經過了1993年和2001年兩次修改,至今已被眾多的國際知名電子設計自動化(EDA)工具研發商所采用,并隨同EDA設計工具一起廣泛地進入了數字系統設計與研發領域,目前已成為電子業界普遍接受的一種硬件設計技術。再次,論文針對實驗平臺中遇到的較為棘手的多流水線等問題,也進行了深入的闡述和剖析。學生需要什么樣的實驗條件,實驗內容及步驟才能了解當今CPU所采用的核心技術,才能掌握CPU的設計,運行原理。另外,本論文的背景是需要學生熟悉基本的VHDL知識或技能,因為實驗是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實驗室的環境下,基本上較為完整的實現了一個基于FPGA的實驗平臺方案。在此基礎上,進行了部分功能的測試和部分性能方面的分析。本論文的研究,為FPGA在實際系統中的應用提供研究思路和參考方案。論文的研究結果將對FPGA與VHDL標準的進一步發展具有重要的理論和現實意義。

    標簽: 計算機組成 實驗

    上傳時間: 2013-04-24

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