“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)是在指令格式、尋址方式、運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器等都相對(duì)固定的情況下進(jìn)行，學(xué)生主要進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證，缺少自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新過(guò)程。 為改變這種狀況，須更新現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體，使用EDA開發(fā)工具，用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)不同的硬件邏輯，再與硬件的輸入輸出接口線路相連，最終組成一臺(tái)可用于組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這期間學(xué)生將掌握組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的各個(gè)部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠讓學(xué)生完成有關(guān)計(jì)算機(jī)組成原理的部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)實(shí)驗(yàn)：部件實(shí)驗(yàn)包括加法器、乘法器、除法器、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元、控制器、存儲(chǔ)器等；整機(jī)實(shí)驗(yàn)可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學(xué)生鞏固課堂知識(shí)并增強(qiáng)設(shè)計(jì)能力。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)EDA技術(shù)的開發(fā)流程和方法，建立了一個(gè)完整的體系，其中包括控制模塊、內(nèi)存模塊、運(yùn)算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計(jì)數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時(shí)序部件、數(shù)據(jù)控制部件、狀態(tài)值控制部件，以及為幫學(xué)生調(diào)試而專門設(shè)計(jì)的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下，使用Altera公司FPGA芯片，采用VHDL，語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試，所實(shí)現(xiàn)的各功能模塊作為獨(dú)立部件時(shí)能完成各自功能：而將這些部件組合起來(lái)的整機(jī)系統(tǒng)，可以執(zhí)行程序段和進(jìn)行各種運(yùn)算處理，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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智能化住宅小區(qū)，是指在一定范圍內(nèi)通過(guò)有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元住處服務(wù)、物業(yè)管理、安防以及住宅智能化等系統(tǒng)結(jié)合在一起，為該小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段。從而實(shí)現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)管理和安全舒適的家居環(huán)境，使業(yè)主生活得更安全、更方便。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了智能小區(qū)在我國(guó)的推廣和應(yīng)用。目前這些小區(qū)的智能化建設(shè)大多數(shù)是采用Lonworks、FF等現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。但是現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化程度還不成熟，且成本較高。隨著寬帶Internet進(jìn)入家庭，利用Internet來(lái)構(gòu)建智能小區(qū)已成為大勢(shì)所趨。 本文介紹了一種基于以太網(wǎng)和FPGA的嵌入式智能小區(qū)管理系統(tǒng)的組建方法。首先，以Altera的FPGA為核心，通過(guò)在外圍添加適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)設(shè)備和通信接口設(shè)備，構(gòu)成一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。其次，在此平臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)在FPGA中定制Nios Ⅱ軟核處理器以及在外圍的Flash存儲(chǔ)器中下載uClinux操作系統(tǒng)，從而構(gòu)建出一套資源豐富的嵌入式操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)帶有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能齊全的Web服務(wù)器。最后，將此操作系統(tǒng)作為智能小區(qū)的樓宇集中器，再根據(jù)需要配置適當(dāng)?shù)牟杉骱惋@示器，就可以組建成一套功能強(qiáng)大的智能小區(qū)管理系統(tǒng)。它可以完成圖像抄表、定時(shí)圖像采集、實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控、樓宇廣播、智能語(yǔ)音報(bào)警等功能。 這種利用當(dāng)前流行的嵌入式系統(tǒng)來(lái)組建的智能小區(qū)管理系統(tǒng)，不但實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大；而且節(jié)約布線、成本低廉。因此具有很高的性價(jià)比，相信在未來(lái)有較大的市場(chǎng)潛力。 本文主要包括如下幾個(gè)部分：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的原理圖構(gòu)建和PCB板的繪制：系統(tǒng)核心處理器設(shè)計(jì)，包括Nios Ⅱ軟核CPU的設(shè)計(jì)方法、外圍存儲(chǔ)和通信器件的添加及設(shè)計(jì)方法；嵌入式操作系統(tǒng)uClinux的相關(guān)知識(shí)及移植方法：系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括圖像采集、溫度采集、LCD顯示等CGI程序設(shè)計(jì)，以及單片機(jī)語(yǔ)音報(bào)警程序設(shè)計(jì)等；最后給出了調(diào)試情況以及一些試驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA 以太網(wǎng) 智能小區(qū)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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JPEG 2000是為適應(yīng)不斷發(fā)展的圖像壓縮應(yīng)用而出現(xiàn)的新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，小波變換是JEPG 2000核心算法之一。小波變換是一種可達(dá)到時(shí)(空)域或頻率域局部化的時(shí)頻域或空頻域分析方法，其多尺度分解特性符合人類的視覺(jué)機(jī)制，更加適用于圖像信息的處理。提升小波變換是一類不采用傅立葉變換做為主要分析工具的小波變換新方法，提升小波變換的提出大大簡(jiǎn)化了小波變換的計(jì)算，使其在實(shí)時(shí)信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)提升的方法很容易構(gòu)造一般的整數(shù)小波變換，由于圖像一般用位數(shù)較低的整數(shù)表示，整數(shù)小波變換可以將為整數(shù)序列的圖像矩陣映射成整數(shù)小波系數(shù)矩陣，這就大大簡(jiǎn)化了小波變換的硬件電路設(shè)計(jì)。在當(dāng)今數(shù)字化和信息化時(shí)代背景下，研究具有高速硬件處理功能的可變程邏輯器件在圖像壓縮算法領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。 本文旨在探討和研制基于FPGA的小波變換模塊的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片，根據(jù)JPEG 2000推薦無(wú)損提升小波算法和有損提升小波算法，設(shè)計(jì)圖像壓縮系統(tǒng)的小波變換模塊。主要工作如下： 第一部分介紹了傳統(tǒng)小波分析理論和提升小波分析理論。包括連續(xù)小波時(shí)頻局域性的特征，離散小波變換系數(shù)的意義，多分辨分析引出的構(gòu)造小波基的系統(tǒng)方法和計(jì)算離散小波的快速算法等。重點(diǎn)放在介紹正交小波和雙正交小波的構(gòu)造方法，并介紹了數(shù)字圖像在小波域的特點(diǎn)。討論了提升小波變換的基本思想，討論了用提升方法構(gòu)造小波基以及傳統(tǒng)小波變換的提升實(shí)現(xiàn)，討論了整數(shù)小波變換。 第二部分介紹了FPGA結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)流程。介紹了FPGA/CPLD器件的特征、發(fā)展趨勢(shì)及FPGA/CPLD基本結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)介紹了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及Xilinx的FPGA開發(fā)軟件ISE，最后介紹了硬件描述語(yǔ)言VHDL語(yǔ)言的特點(diǎn)。 最后一部分是本論文研究的主要內(nèi)容，即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波變換的一維變換模塊設(shè)計(jì)和二維變換模塊設(shè)計(jì)。一維提升小波變換模塊采用兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的串行流水線結(jié)構(gòu)和高速高功耗的并行陣列結(jié)構(gòu)。同樣，二維小波變換模塊也采用了兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的折疊結(jié)構(gòu)和高速高功耗的串行結(jié)構(gòu)。 文章對(duì)提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)中的大量細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行了討論，給出了每種結(jié)構(gòu)提升小波變換模塊的電路原理圖，并對(duì)原理圖進(jìn)行了仿真測(cè)試，仿真測(cè)試結(jié)果不僅表明了模塊功能的正確性，而且表明不同小波模塊可以滿足相應(yīng)領(lǐng)域的實(shí)際要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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論文以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為研究對(duì)象，應(yīng)用了先進(jìn)的FPGA/CPLD技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種全數(shù)字的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)了仿真、綜合和下載的各個(gè)程序測(cè)試環(huán)節(jié)，并在實(shí)驗(yàn)中得到了良好的應(yīng)用。 本論文分析了反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理以及其具體的控制過(guò)程，然后闡述了FPGA的設(shè)計(jì)原理以及所涉及到的相關(guān)芯片，接著對(duì)所要應(yīng)用的硬件語(yǔ)言VerilogHDL方面的知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)要地介紹，這些為論文的具體設(shè)計(jì)部分提供了理論基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，設(shè)計(jì)出了一種符合要求的連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器，整個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器有兩個(gè)大的模塊組成，最后用一個(gè)頂層的模塊將二者連接起來(lái)，并且每個(gè)子模塊以及頂層的模塊都通過(guò)了仿真測(cè)試。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)思路，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)提供了方便，同時(shí)也提高了系統(tǒng)性能的可擴(kuò)展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設(shè)計(jì)思路，應(yīng)用了VerilogHDL硬件語(yǔ)言，該語(yǔ)言較容易理解。軟件也是采用了目前應(yīng)用比較廣泛的幾種。在最后的實(shí)物實(shí)驗(yàn)中也取得了良好的效果，從而證明了設(shè)計(jì)的正確性。論文針對(duì)VerilogHDL硬件語(yǔ)言的應(yīng)用技巧以及實(shí)際編寫程序中經(jīng)常遇到的問(wèn)題都做了詳細(xì)的解釋，并提出了幾個(gè)解決問(wèn)題的方法；對(duì)于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細(xì)說(shuō)明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)集成技術(shù)，是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，該門技術(shù)具有操作靈活、利用廣泛以及價(jià)廉等特點(diǎn)。該門技術(shù)具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動(dòng)著整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成的進(jìn)一步發(fā)展。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經(jīng)濟(jì)節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行變得十分可靠，調(diào)試也極為方便。作為一種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標(biāo)簽： FPGA 步進(jìn)電機(jī)控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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低壓電力線通信(PLC)具有網(wǎng)絡(luò)分布廣、無(wú)需重新布線和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，低壓電力線通信被看成是解決信息高速公路“最后一英里”問(wèn)題的一種方案，在國(guó)內(nèi)外掀起了一個(gè)新的研究熱潮。電力線信道中不僅存在多徑干擾和子信道衰落，而且還存在開關(guān)噪聲和窄帶噪聲，因此在電力線通信系統(tǒng)中，信道編碼是不可或缺的重要組成部分。 本文著重研究了在FPGA上實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的信道編解碼方案。其中編碼端由卷積碼編碼器和交織器組成，解碼端由Viterbi譯碼器和解交織器組成，同時(shí)為了與PC機(jī)進(jìn)行通信，還在FPGA上做了一個(gè)RS232串行接口模塊，以上所有的模塊均采用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL編寫。另外，峰值平均功率比(PAR)較大是OFDM系統(tǒng)所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題，必須要考慮如何降低大峰值功率信號(hào)出現(xiàn)的概率。本文重點(diǎn)研究了三種降低PAR的方法：即信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)、信號(hào)非畸變技術(shù)和編碼技術(shù)。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是迄今為止還沒(méi)有一種好方法能夠徹底地解決OFDM系統(tǒng)中較高PAR的弊病。本論文內(nèi)容安排如下：第一章介紹了課題的背景，可編程器件和OFDM技術(shù)的發(fā)展歷程。第二章詳細(xì)介紹了OFDM的原理以及實(shí)現(xiàn)OFDM所采用的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。第三章詳細(xì)介紹了本課題中信道編碼的方案，包括信道編碼的基本原理，組成結(jié)構(gòu)以及方案中采用的卷積碼和交織的原理及設(shè)計(jì)。第四章詳細(xì)討論了編碼方案如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)，包括可編程邏輯器件FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)流程，以及串口通信接口、編解碼器的FPGA設(shè)計(jì)。第五章詳細(xì)介紹了如何降低OFDM系統(tǒng)中的峰值平均功率比。最后，在第六章總結(jié)全文，并對(duì)課題中需要進(jìn)一步完善的方面進(jìn)行了探討。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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VLSI(超大規(guī)模集成電路)的快速發(fā)展，使得FPGA技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，F(xiàn)PGA的快速發(fā)展又為實(shí)時(shí)圖像處理在算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上帶來(lái)了新的方法和思路，全景圖像處理是實(shí)時(shí)圖像處理中一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，其在視頻監(jiān)視領(lǐng)域內(nèi)有廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了全景圖像處理的發(fā)展?fàn)顩r，課題的主要背景、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、課題的研究意義、課題的來(lái)源和本文的主要研究工作及論文組織結(jié)構(gòu)。然后在第二章中介紹了FPGA的發(fā)展，F(xiàn)PGA/CPLD的特點(diǎn)，并介紹了Cyclone Ⅱ系列FPGA的硬件結(jié)構(gòu)，硬件描述語(yǔ)言，開發(fā)工具Quartus Ⅱ以及FPGA開發(fā)的一般原則。 文章的重點(diǎn)放在了電路板的設(shè)計(jì)部分，也就是本文的第三章。在介紹電路設(shè)計(jì)部分之前首先介紹一些高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的一些概念、高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中常見問(wèn)題，并對(duì)常見問(wèn)題給出了一般解決方法。 在FPGA電路板設(shè)計(jì)部分中，對(duì)FPGA電路的設(shè)計(jì)過(guò)程作了詳細(xì)的說(shuō)明，其中著重介紹了采用了FBGA封裝的EP2C35芯片的電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)，多層電路板設(shè)計(jì)要點(diǎn)，F(xiàn)PGA供電管腳的處理注意事項(xiàng)，F(xiàn)PGA芯片中PLL模塊的設(shè)計(jì)以及FPGA的配置方法，并給出了作者的設(shè)計(jì)思路。FPGA供電電源也是電路板設(shè)計(jì)的要點(diǎn)所在，文章中也著重對(duì)其進(jìn)行了介紹，提及了FPGA電源設(shè)計(jì)指標(biāo)要求及電壓功耗估計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)有的FPGA電源解決方案提出了設(shè)計(jì)思路和方法。同時(shí)文章中對(duì)FPGA芯片外圍器件電路包括圖像采集顯示芯片電路、圖像存儲(chǔ)電路、USB2.0接口電路的設(shè)計(jì)做了相應(yīng)的介紹。最終目的就是為基于FPGA的全景圖象處理搭建一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的平臺(tái)。 在第四章中介紹了IC總線控制器的狀態(tài)機(jī)圖及信號(hào)說(shuō)明和相應(yīng)的仿真圖。 文章最后給出了FPGA硬件電路的調(diào)試結(jié)果，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)目的，為進(jìn)一步的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 圖像 理板設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IEC JTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn).與JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能夠提供更好的數(shù)據(jù)壓縮比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多種特性使得它具有廣泛的應(yīng)用前景.但是,JPEG2000是一個(gè)復(fù)雜編碼系統(tǒng),目前為止的軟件實(shí)現(xiàn)方案的執(zhí)行時(shí)間和所需的存儲(chǔ)量較大,若想將JPEG2000應(yīng)用于實(shí)際中,有著較大的困難,而用硬件電路實(shí)現(xiàn)JPEG2000或者其中的某些模塊,必然能夠減少JPEG200的執(zhí)行時(shí)間,因而具有重要的意義.本文首先簡(jiǎn)單介紹了JPEG2000這一新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),然后對(duì)算術(shù)編碼的原理及實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究,并重點(diǎn)探討了JPEG2000中算術(shù)編碼的硬件實(shí)現(xiàn)問(wèn)題,給出了一種硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)方案.最后使用硬件描述語(yǔ)言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器傳輸級(jí)(Register Transfer Level,RTL描述了該硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)方案,并以Altera 20K200E FPGA為基礎(chǔ),在Active-HDL環(huán)境中進(jìn)行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成開發(fā)環(huán)境下完成了綜合以及后仿真,綜合得到的最高工作時(shí)鐘頻率達(dá)45.81MHz.在相同的輸入條件下,輸出結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的硬件算術(shù)編碼器與實(shí)現(xiàn)JPEG2000的軟件:Jasper[2]中的算術(shù)編碼模塊相比,處理時(shí)間縮短了30﹪左右.因而本文的研究對(duì)于JPEG2000應(yīng)用于數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等實(shí)際應(yīng)用有著重要的意義.
標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 算術(shù)編碼
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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隨著信息社會(huì)的發(fā)展，人們要處理的各種信息總量變得越來(lái)越大，尤其在處理大數(shù)據(jù)量與實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)方面，對(duì)處理設(shè)備的要求是非常高的。為滿足這些要求，實(shí)時(shí)快速的各種CPU、處理板應(yīng)運(yùn)而生。這類CPU與板卡處理數(shù)據(jù)速度快，效率高，并且不斷的完善與發(fā)展。此類板卡要求與外部設(shè)備通訊，同時(shí)也要進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，于是板卡的接口設(shè)備調(diào)試與內(nèi)部數(shù)據(jù)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(hào)處理板的外部接口和內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)。 本文首先介紹了通用信號(hào)處理板的應(yīng)用開發(fā)背景，包括此類板卡使用的處理芯片、板上設(shè)備、發(fā)展概況以及和外部相連的各種總線概況，同時(shí)說(shuō)明了本人所作的主要工作。 其次，介紹了PCI接口的有關(guān)規(guī)范，給出了通用信號(hào)處理板與CPCI的J1口的設(shè)計(jì)時(shí)序；介紹了DDR存儲(chǔ)器的概況、電平標(biāo)準(zhǔn)以及功能寄存器，并給出了與DDR．存儲(chǔ)器接口的設(shè)計(jì)時(shí)序；介紹了片上主要數(shù)據(jù)處理器件TS-202的有關(guān)概況，設(shè)計(jì)了板卡與DSP的接口時(shí)序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設(shè)計(jì)流程，并使用VHDL語(yǔ)言編程完成各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并重點(diǎn)介紹了DDR控制核的編寫。 再次，介紹了WDM驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)方法等。 最后，通過(guò)從工控機(jī)向通用信號(hào)處理板寫連續(xù)遞增的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)正常工作。實(shí)現(xiàn)了信號(hào)處理板內(nèi)部數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)以及與外部接口的通訊；并且還提到了對(duì)此設(shè)計(jì)以后地完善與發(fā)展。 本文所作的工作如下： 1、設(shè)計(jì)完成了處理板各接口時(shí)序，使處理板可以從接口接受/發(fā)送數(shù)據(jù)。 2、完成了FPGA內(nèi)部的數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)，使數(shù)據(jù)可以從CPCI準(zhǔn)確的傳送到DSP進(jìn)行處理，并編寫了DSP的測(cè)試程序。 3、完成了DDR SDRAM控制核的VHDL程序編寫。 4、完成了PCI驅(qū)動(dòng)程序的編寫。
標(biāo)簽： FPGA 高速并行 信號(hào)處理板 數(shù)據(jù)接口
上傳時(shí)間： 2013-06-30
上傳用戶：唐僧他不信佛
卷積碼是無(wú)線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點(diǎn)，被認(rèn)為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實(shí)現(xiàn)約束長(zhǎng)度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點(diǎn)討論了決定Viterbi算法復(fù)雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了采用“串-并”結(jié)合運(yùn)算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測(cè)試通過(guò)。本文的主要工作如下： 1.對(duì)輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對(duì)歐氏距離的計(jì)算方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化，以便于用硬件電路方式實(shí)現(xiàn)。 2.對(duì)ACS運(yùn)算單元采用了“串-并”結(jié)合的運(yùn)算方式，和全并行的設(shè)計(jì)相比，在滿足譯碼速度的同時(shí)，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲(chǔ)器的組織方式，簡(jiǎn)化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時(shí)序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。 4.本文中設(shè)計(jì)了一個(gè)仿真平臺(tái)，采用Modelsim仿真器對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了功能仿真，結(jié)果完全正確。同時(shí)提出了一種在被測(cè)設(shè)計(jì)內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果，提高了追蹤錯(cuò)誤的效率。 5.該設(shè)計(jì)在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過(guò)測(cè)試，最大運(yùn)行時(shí)鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對(duì)譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器IP核進(jìn)行了性能比較，比較結(jié)果證明本文中設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器具有很高的工程實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時(shí)間： 2013-07-23
上傳用戶：葉山豪
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?；贔PGA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(lái)越廣泛的應(yīng)用前景。 該論文在研究了大量國(guó)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(wèn)題，提高了處理器的性能。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
上傳用戶：caozhizhi
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