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)設計開始受到了人們的重視。基于FPGA的RISC軟核處理器在各個行業(yè)開始得到了廣泛的應用，特別是在一些基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)中有著越來越廣泛的應用前景。 該論文在研究了大量國內(nèi)外技術(shù)文獻的基礎上，總結(jié)了RISC處理器發(fā)展的現(xiàn)狀與水平。認真分析了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；并詳細分析了該設計采用的指令集——MIPS指令集的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。設計出了一個32位RISC軟核處理器，這個軟核處理器采用五級流水線結(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。通過軟件仿真和在Altera的FPGA開發(fā)板上進行驗證，證明了所設計的32位RISC處理器能準確的執(zhí)行所選用的MIPS指令集，運行速度能達到30MHz，功能良好。 通過對所設計對象特點及其可行性的研究，選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設計與仿真驗證的環(huán)境。在設計方法上，該課題采用了自頂向下的設計方法。在設計過程中采用了邊設計邊驗證這種設計與驗證相結(jié)合的設計流程，大大提高了設計的可靠性。該課題在設計過程中還提出了兩個有效的設計思路：第一是在32位寄存器的設計中利用FPGA的內(nèi)部RAM資源來設計，減少了傳輸延時，提高了運行速度，并大大減少了對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計方法，使得設計可以根據(jù)實際的需求適當?shù)脑鰷p相應的部件，以達到需求與性能的統(tǒng)一。這兩個方法都有效地解決了設計中出現(xiàn)的問題，提高了處理器的性能。
上傳時間： 2013-07-21
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近些年來，F(xiàn)PGA已經(jīng)成為現(xiàn)代電子、半導體行業(yè)的最重要組成部分之一，針對FPGA的綜合技術(shù)的研究是電子設計自動化技術(shù)的重要研究方向。邏輯綜合是FPGA綜合的重要步驟，它包括邏輯優(yōu)化和工藝映射。本文主要研究了針對一種新型ALM(Adaptive Logic Model)結(jié)構(gòu)FPGA的工藝映射算法。 論文首先對已有FPGA邏輯綜合技術(shù)進行了全面的總結(jié)，從邏輯優(yōu)化和工藝映射兩個方面分析了傳統(tǒng)算法對ALM結(jié)構(gòu)FPGA的適應性，通過分析我們得出結(jié)論，傳統(tǒng)的邏輯優(yōu)化算法仍然能夠適用于ALM結(jié)構(gòu)FPGA的邏輯綜合，而工藝映射算法則需要進行改進。 在以上分析的基礎上，根據(jù)ALM結(jié)構(gòu)的特點，論文提出了一種以面積優(yōu)化為主，同時考慮延遲的針對ALM結(jié)構(gòu)FPGA的工藝映射算法——ALMmap。該算法包括幾個子算法，遞減迭代裝箱算法能夠很好的適應ALM結(jié)構(gòu)的靈活性；通過ALM裝箱算法并加入共享輸入處理，將多個LUT裝入一個ALM結(jié)構(gòu)中；再匯聚路徑的處理有助于提高效率和減少面積；算法在已有的多級分解算法基礎上考慮了延遲因素，在不降低面積優(yōu)化效果的同時降低了延遲；通過全局優(yōu)化從全局范圍對面積進行了進一步的優(yōu)化。 最后，我們對ALMmap算法與傳統(tǒng)算法進行了測試與比較，通過實驗數(shù)據(jù)表明，ALMmap能夠很好的發(fā)揮ALM結(jié)構(gòu)的靈活性，考慮延遲的多級分解算法能夠很好的降低延遲，與傳統(tǒng)基于K-LUT的工藝映射算法相比，具有更好的面積與延遲綜合性能。
上傳時間： 2013-06-24
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現(xiàn)代IC設計中，隨著設計規(guī)模的擴大和復雜度的增長，驗證成為最嚴峻的挑戰(zhàn)之一。在現(xiàn)代ASIC設計中，很難用單一的驗證方法來對復雜芯片進行有效的驗證，為了將設計錯誤減少到可接受的最小量，需要將一系列的驗證方法和工具結(jié)合起來。 在64位全定制嵌入式CPU設計過程中，使用了多種驗證技術(shù)和方法，并將FPGA驗證作為ASIC驗證的重要補充，加強了設計正確的可靠性。 論文首先介紹了64位CPU的結(jié)構(gòu)，結(jié)合選用的Xilinx的Virtex
上傳時間： 2013-04-24
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頻率合成技術(shù)廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域，目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法，是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術(shù)由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和EDA技術(shù)的深入研究，DDS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應包括以下三個部分：相位累加器可以時鐘的控制下完成相位的累加；相位一幅度碼轉(zhuǎn)換電路一般由ROM實現(xiàn)；D/A轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設計靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設計中得到了廣泛的應用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實現(xiàn)一個DDS系統(tǒng)，該DDS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)是以FPGA為核心實現(xiàn)的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展，闡述了基于FPGA實現(xiàn)DDS技術(shù)的意義；然后介紹了DDS的基本理論；接著介紹了FPGA的基礎知識如結(jié)構(gòu)特點、開發(fā)流程、使用工具等；隨后介紹了利用FPGA實現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法等。重點介紹DDS技術(shù)在FPGA中的實現(xiàn)方法，給出了部分VHDL源程序。采用該方法設計的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片，具有高性能、高性價比，電路結(jié)構(gòu)簡單等特點；接著對輸出信號頻譜進行了分析，特別是對信號的相位截斷誤差和幅度量化誤差進行了詳細的討論，由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法；最后給出硬件實物照片和測試結(jié)果，并對此作了一定的分析。
上傳時間： 2013-04-24
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移動通信是目前通信技術(shù)中發(fā)展最快的領域之一，CDMA技術(shù)憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優(yōu)勢成為第三代移動通信的關鍵技術(shù)。目前大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動通信系統(tǒng)的設計提供了新的技術(shù)手段。 本文在深入分析CDMA通信系統(tǒng)的原理和特點的基礎上，提出了CDMA基站基帶系統(tǒng)的總體設計方案，論述了CDMA基站基帶系統(tǒng)前向鏈路和反向鏈路中各個信號處理模塊的工作原理，對CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發(fā)生器、基帶成形濾波器、QPSK調(diào)制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統(tǒng)的各個模塊進行了基于FPGA的建模和設計，取得了一些有價值的階段性成果。這些對CDMA移動通信系統(tǒng)進行深入探索、研究和設計，具有一定的學術(shù)意義和應用價值。
標簽： FPGA CDMA 基站 基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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直接數(shù)字頻率合成(DDS)是七十年代初提出的一種新的頻率合成技術(shù)，其數(shù)字結(jié)構(gòu)滿足了現(xiàn)代電子系統(tǒng)的許多要求，因而得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)的出現(xiàn)，改變了現(xiàn)代電子數(shù)字系統(tǒng)的設計方法，提供了一種全新的設計模式。本論文結(jié)合這兩項技術(shù)，并利用單片機控制靈活的特點，開發(fā)了一種雙通道波形發(fā)生器。在實現(xiàn)過程中，選用了Altera公司的EP1C6Q240C8芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用ATMAL的AT89C51單片機作為控制芯片。本設計中，F(xiàn)PGA芯片的設計和與控制芯片的接口設計是一個難點，本文利用Altera的設計工具Quartus Ⅱ并結(jié)合Verilog-HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。 本文首先介紹了波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用EP1C6Q240C8完成DDS模塊的設計過程，這是設計的基礎。接著分析了整個設計中應處理的問題，根據(jù)設計原理就功能上進行了劃分，將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現(xiàn)。然后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。并且通過系列實驗，詳細地分析了該波形發(fā)生器的功能、性能、實現(xiàn)和實驗結(jié)果。最后，結(jié)合在設計中的一些心得體會，提出了本設計中的一些不足和改進意見。通過實驗說明，本設計達到了預定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA實現(xiàn)基于DDS架構(gòu)的雙路波形發(fā)生器是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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當前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風險與費用增加、上市時間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設計服務者和芯片集成者三個層次。SOC設計已走向基于IP集成的平臺設計階段，經(jīng)過嚴格驗證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動測試系統(tǒng)的核心，在測試領域應用廣泛。本人通過查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國內(nèi)外發(fā)展的最新動態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設計和實現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義，接著對FPGA開發(fā)所具備的基本知識作了簡要介紹。文中對GPIB總線進行了簡單的描述，根據(jù)芯片設計的主要思想，重點在于論述怎樣用FPGA來實現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機的IP核實現(xiàn)。同時，對數(shù)據(jù)通路也進行了較為細致的說明。在設計的時候采用基于模塊化設計思想，用VerilogHDL語言完成各模塊功能描述，通過Synplifv軟件的綜合，用Modelsim對設計進行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號采取類似畫電路圖的方法完成整個系統(tǒng)芯片的lP軟核設計，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗證設計思想，借助EDA工具對GPIB控制器的工作狀態(tài)進行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗證了GPIB控制器的工作符合預想。最后，本文對基于FPGA的GPIB控制器的IP核設計過程進行了總結(jié)，展望了當前GPIB控制器設計的發(fā)展趨勢，指出了開展進一步研究需要做的工作。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時代逐漸進入到全數(shù)字控制時代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實現(xiàn)復雜算法時往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實時性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一個新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統(tǒng)進行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻資料的基礎上，對整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢做了詳細的研究，并對課題研究的意義有了更深入的認識。接下來對三相電壓型整流器的拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)學模型、整流器的控制技術(shù)進行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單，電流響應速度快，不依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點。運用matlab仿真軟件，對該控制方法進行了仿真。然后對FPGA的發(fā)展歷程、應用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進行了介紹。最后對滯環(huán)控制算法進行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語言通過編程實現(xiàn)模塊化設計。實踐證明，采用FPGA來實現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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本文的設計采用FPGA來實現(xiàn)π/4DQPSK調(diào)制解調(diào)。采用π/4DQPSK的調(diào)制解調(diào)方式是基于頻帶利用率、誤比特率(即抗噪性)和實現(xiàn)復雜性等綜合因素的考慮；采用FPGA進行實現(xiàn)是考慮到高速的數(shù)據(jù)處理以及AD和DA的高速采樣。 本課題主要包含以下幾個方面的研究： 首先對π/4DQPSK技術(shù)的應用發(fā)展情況做簡單介紹，并對其調(diào)制解調(diào)原理進行了詳細的闡述。在理解原理的基礎上，將調(diào)制解調(diào)進行模塊化劃分，提出了實現(xiàn)的思路和方法。其中包括串并轉(zhuǎn)換，差分相位編碼，內(nèi)插，成形濾波器，正交調(diào)制，帶通濾波器及希爾伯特變換，解調(diào)，位同步，載波同步，差分相位解碼。 其次在FPGA上實現(xiàn)了π/4DQPSK的大部分模塊。其中調(diào)制端的各個模塊的功能都已經(jīng)實現(xiàn)，并綜合在一起，下載到開發(fā)板上進行了在線仿真。其中成形濾波器的設計大大降低了FPGA的資源開銷，是本次設計的創(chuàng)新；解調(diào)端對載波同步和位同步提出了設計思路，具體的實現(xiàn)還需要進一步的研究；接口電路的測試和在線仿真已經(jīng)完成。 最后提出了硬件實現(xiàn)的方案以及三種芯片的選型與設計，給出了簡要的電路圖和時序圖。
標簽： 4DQPSK FPGA 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時間： 2013-08-03
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的非線性負荷日益增多，嚴重地污染了電網(wǎng)的環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中的各種電氣設備的安全經(jīng)濟運行，不論從保證電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行或是從保證設備和人身的安全來看，對諧波污染造成的危害影響加以經(jīng)常監(jiān)測和限制都是極為迫切的。諧波測量是諧波治理的重要前提條件，也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國內(nèi)外已有各種諧波檢測的研究，形成了多種諧波檢測方法，基于快速傅立葉變化的FFT是當前諧波檢測中應用最為廣泛的一種諧波檢測方法。特別是經(jīng)過技術(shù)補償后的FFT算法，在諧波檢測中具有更好的性能。但該方法在實現(xiàn)上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產(chǎn)品)，其實時性不強，影響了檢測性能。隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，基于FPGA的數(shù)字信號處理具有高速、開發(fā)簡便、易于形成ASIC等優(yōu)勢而得到了廣泛的應用。論文在分析諧波測量方法的基礎上，提出了基于FPGA實現(xiàn)電網(wǎng)諧波測量系統(tǒng)。以嵌入式處理器NiosⅡ為核心，實現(xiàn)了電網(wǎng)諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個系統(tǒng)硬件設計的基礎上，主要完成了基-28點、16點、32的FFT模塊、完成了求模運算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號的譜結(jié)構(gòu)與實際系統(tǒng)輸出的譜結(jié)構(gòu)，驗證了該實現(xiàn)方法的正確性。
上傳時間： 2013-06-30
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