USB(UniversalSerialBus，通用串行總線)是當(dāng)今消費(fèi)電子產(chǎn)品和儀器設(shè)備中應(yīng)用最廣的接口協(xié)議之一，然而目前國(guó)內(nèi)的USB芯片只有極少數(shù)幾款，產(chǎn)品研究善處于起步階段，絕大部分產(chǎn)品主要由國(guó)外的IC設(shè)計(jì)芯片廠商如Cypress、NEC等一些國(guó)際著名公司提供。因而，如果能夠自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)USB芯片以替代國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景和利潤(rùn)空間。 本論文課題是針對(duì)基于FPGA(FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列器件)的數(shù)字電子產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)一種實(shí)際可復(fù)用的USB接口引擎軟核。該軟核主要是用于處理USB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包的通信處理，通過(guò)外接MCU(MultipointControlUnit，微控制器)就可以實(shí)現(xiàn)完整的USB接口通訊功能。它的功能相當(dāng)于一些USB引擎的專(zhuān)用芯片如：Philips的PDIUSBD12等，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性高、復(fù)用設(shè)計(jì)方便。 功能仿真和綜合測(cè)試結(jié)果顯示本論文所設(shè)計(jì)的接口引擎軟核符合設(shè)計(jì)要求，并且軟核的性能和市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品基本一致。本論文的創(chuàng)新之處在于：1、從可配置性角度出發(fā)設(shè)計(jì)了低速、全速、高速三種可選模式；2、支持最多31個(gè)可配置端點(diǎn)；3、采用了可綜合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel，寄存器傳輸級(jí))代碼設(shè)計(jì)規(guī)則，同時(shí)也開(kāi)發(fā)了可綜合的驗(yàn)證測(cè)試代碼；4、完全由硬件實(shí)現(xiàn)USB通信功能。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
上傳用戶：JasonC
結(jié)合視頻壓縮的理論以及IP核設(shè)計(jì)中對(duì)于仿真驗(yàn)證的要求,本文設(shè)計(jì)了視頻壓縮IP核FPGA仿真驗(yàn)證平臺(tái).其硬件子平臺(tái)以Xilinx公司XC2V3000為核心,針對(duì)視頻壓縮IP核應(yīng)用仿真要求設(shè)計(jì)外圍電路,構(gòu)建一個(gè)視頻壓縮IP核的硬件仿真原型,采用運(yùn)行于上位機(jī)上的控制和驅(qū)動(dòng)軟件作為軟件解碼子平臺(tái).同時(shí)還設(shè)計(jì)了完全獨(dú)立于硬件之外的ModelSim軟件仿真驗(yàn)證平臺(tái).以FPGA仿真驗(yàn)證平臺(tái)為載體,本文設(shè)計(jì)了基于H.263協(xié)議的視頻壓縮IP核.經(jīng)過(guò)ModelSim下的軟件平臺(tái)仿真調(diào)試與硬件平臺(tái)調(diào)試相結(jié)合的手段,作者完成了視頻壓縮IP核的仿真驗(yàn)證.
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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當(dāng)前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險(xiǎn)與費(fèi)用增加、上市時(shí)間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計(jì)服務(wù)者和芯片集成者三個(gè)層次。SOC設(shè)計(jì)已走向基于IP集成的平臺(tái)設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的核心，在測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過(guò)查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計(jì)和實(shí)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(duì)FPGA開(kāi)發(fā)所具備的基本知識(shí)作了簡(jiǎn)要介紹。文中對(duì)GPIB總線進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的主要思想，重點(diǎn)在于論述怎樣用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說(shuō)明。在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用基于模塊化設(shè)計(jì)思想，用VerilogHDL語(yǔ)言完成各模塊功能描述，通過(guò)Synplifv軟件的綜合，用Modelsim對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號(hào)采取類(lèi)似畫(huà)電路圖的方法完成整個(gè)系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計(jì)，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，借助EDA工具對(duì)GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗(yàn)證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后，本文對(duì)基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)，展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，指出了開(kāi)展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于FPGA的3D圖像處理器IP核的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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介紹了多入多出-正交頻分復(fù)用（MIMO-OFDM）系統(tǒng)，并分析了其發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)原理。充分利用Altera公司Stratix系列現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）芯片和IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）核，提出了一種切實(shí)可行的MIMO-OFDM基帶系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)論述了適合于FPGA實(shí)現(xiàn)的對(duì)角空時(shí)分層編碼（D-BLAST）的方法和實(shí)現(xiàn)原理以及各個(gè)主要模塊的工作原理。并給出了其在ModelSim環(huán)境下的仿真結(jié)果。結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、快速、高效和實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。
標(biāo)簽： MIMO-OFDM FPGA 基帶系統(tǒng) 發(fā)射機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-10-13
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針對(duì)傳統(tǒng)集成電路（ASIC）功能固定、升級(jí)困難等缺點(diǎn)，利用FPGA實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻通信芯片STEL-2000A的核心功能。使用ISE提供的DDS IP核實(shí)現(xiàn)NCO模塊，在下變頻模塊調(diào)用了硬核乘法器并引入CIC濾波器進(jìn)行低通濾波，給出了DQPSK解調(diào)的原理和實(shí)現(xiàn)方法，推導(dǎo)出一種簡(jiǎn)便的引入?仔/4固定相移的實(shí)現(xiàn)方法。采用模塊化的設(shè)計(jì)方法使用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)出源程序，在Virtex-II Pro 開(kāi)發(fā)板上成功實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)正確實(shí)現(xiàn)了STEL-2000A的核心功能。 Abstract: To overcome drawbacks of ASIC such as fixed functionality and upgrade difficulty, FPGA was used to realize the core functions of STEL-2000A. This paper used the DDS IP core provided by ISE to realize the NCO module, called hard core multiplier and implemented CIC filter in the down converter, described the principle and implementation detail of the demodulation of DQPSK, and derived a simple method to introduce a fixed phase shift of ?仔/4. The VHDL source code was designed by modularity method , and the complete system was successfully implemented on Virtex-II Pro development board. Test results indicate that this system successfully realize the core function of the STEL-2000A.
標(biāo)簽： STEL 2000 FPGA 擴(kuò)頻通信
上傳時(shí)間： 2013-11-06
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近幾年來(lái)，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)引起了人們的廣泛注意，根據(jù)這項(xiàng)新技術(shù)，很多相關(guān)協(xié)議被提出來(lái)。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口滿足IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)，IEEE標(biāo)準(zhǔn)在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用突發(fā)模式，調(diào)制方式采用OFDM技術(shù)，傳輸速率較高且實(shí)現(xiàn)方便、成本低廉，已經(jīng)成為首先推廣應(yīng)用的商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。 本文主要對(duì)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進(jìn)行研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實(shí)現(xiàn)了基帶算法。 首先討論了OFDM基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無(wú)循環(huán)前綴(CP)、多徑數(shù)目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計(jì)算法計(jì)算量都很大，為了找到適合采用FPGA實(shí)現(xiàn)的算法，分析了同步誤差和不同信道估計(jì)算法對(duì)接收信號(hào)的影響，并結(jié)合計(jì)算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計(jì)算法最適合802.16d系統(tǒng)的結(jié)論。 其次，完成了基帶發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的FPGA硬件電路實(shí)現(xiàn)。為了使系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率更高，采用了流水線的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中采用編寫(xiě)Verilog程序和使用IP核相結(jié)合的辦法，實(shí)現(xiàn)了新的聯(lián)合同步算法，并且通過(guò)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，避免了信道估計(jì)算法中的繁瑣除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc軟件平臺(tái)對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)、綜合和仿真，并將仿真結(jié)果和MATLAB軟件計(jì)算結(jié)果相對(duì)比。結(jié)果表明，采用16位數(shù)據(jù)總線可達(dá)到理想的精度。 最后，采用串口通信的方式對(duì)基帶系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實(shí)可行。 關(guān)鍵詞：IEEE802. 16d； OFDM； 同步；信道估計(jì)；基帶系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無(wú)論從物理性能，還是從電氣性能來(lái)看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無(wú)法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，得到各行業(yè)越來(lái)越多的支持。 目前市場(chǎng)上的SATA IP CORE都是面向IC設(shè)計(jì)的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實(shí)現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議，對(duì)SATA技術(shù)的推廣、國(guó)內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應(yīng)用層四個(gè)模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設(shè)計(jì)以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結(jié)構(gòu)，給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)。為滿足SATAⅡ協(xié)議3．0Gbps的速率，采用擴(kuò)大數(shù)據(jù)處理位寬的方法，設(shè)計(jì)完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊，同時(shí)為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號(hào)的穩(wěn)定性，分別實(shí)現(xiàn)了鏈路層CRC校驗(yàn)?zāi)K和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過(guò)程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術(shù)，從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設(shè)計(jì)應(yīng)用更加廣泛，設(shè)計(jì)了基于AHB總線的用戶接口。 本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的電路進(jìn)行描述，并使用Modelsim軟件仿真。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的邏輯電路可靠穩(wěn)定，與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設(shè)計(jì)的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來(lái)越多的用戶與設(shè)計(jì)公司開(kāi)始使用FPGA進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，因此，PFAG的市場(chǎng)需求也越來(lái)越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來(lái)越先進(jìn)，在如此良性循環(huán)下，不久的將來(lái)，F(xiàn)PGA可以主領(lǐng)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場(chǎng)吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的首選。 @@ 隨著FPGA的開(kāi)發(fā)技術(shù)日趨簡(jiǎn)單化、軟件化，從面向硬件語(yǔ)言的VHDL、VerilogHDL設(shè)計(jì)語(yǔ)言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設(shè)計(jì)語(yǔ)言，硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)始向高級(jí)語(yǔ)言發(fā)展。作為一個(gè)軟件設(shè)計(jì)人員，會(huì)很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言。現(xiàn)在軟件的設(shè)計(jì)中，算法處理的瓶頸就是速度的問(wèn)題，如果采用專(zhuān)用的硬件電路，可以解決這個(gè)問(wèn)題，本文在第一章第二節(jié)詳細(xì)介紹了軟硬結(jié)合的開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)。另外，在第一章中還介紹了知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Core中軟核的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，許多FGPA的開(kāi)發(fā)公司開(kāi)始爭(zhēng)奪軟核的開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。 @@ 數(shù)字電路設(shè)計(jì)中最長(zhǎng)遇到的就是通信的問(wèn)題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設(shè)計(jì)中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進(jìn)行通信，但是由于集成電路資源的問(wèn)題，不可能所有的外部設(shè)備都要用并行總線進(jìn)行通信，因此其外部通信就需要進(jìn)行串行傳輸。又因?yàn)樾枰B接的外部設(shè)備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個(gè)小型CPU的內(nèi)部構(gòu)造，以及這三個(gè)通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 @@ 在硬件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開(kāi)發(fā)流程也相對(duì)的復(fù)雜。本文由于篇幅的問(wèn)題，只對(duì)總的開(kāi)發(fā)流程作了簡(jiǎn)要的介紹，并且將其中最復(fù)雜但是又很重要的靜態(tài)時(shí)序分析進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在通信協(xié)議的開(kāi)發(fā)中，需要注意接口的設(shè)計(jì)、時(shí)序的分析、驗(yàn)證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)作為一個(gè)開(kāi)發(fā)范例，從協(xié)議功能的研究到最后的驗(yàn)證測(cè)試，將FPGA 的開(kāi)發(fā)流程與關(guān)鍵技術(shù)等以實(shí)例的方式進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在SPI通信協(xié)議的開(kāi)發(fā)中，不僅對(duì)協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的功能分析，而且對(duì)架構(gòu)中的每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)都進(jìn)行了詳細(xì)的論述。@@關(guān)鍵詞：FPGA；SPI；I2C；UART；靜態(tài)時(shí)序分析；驗(yàn)證環(huán)境
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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DDR2 SDRAM是目前內(nèi)存市場(chǎng)上的主流內(nèi)存。除了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外，大量的嵌入式系統(tǒng)也紛紛采用DDR2內(nèi)存，越來(lái)越多的SoC系統(tǒng)芯片中會(huì)集成有DDR2接口模塊。因此，設(shè)計(jì)一款匹配DDR2的內(nèi)存控制器將會(huì)具有良好的應(yīng)用前景。 論文在研究了DDR2的JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出DDR2控制器的整體架構(gòu)，采用自項(xiàng)向下的設(shè)計(jì)方法和模塊化的思想，將DDR2控制器劃分為若干模塊，并使用Verilog HDL語(yǔ)言完成DDR2控制器IP軟核中初始化模塊、配置模塊、執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)通道模塊的RTL級(jí)設(shè)計(jì)。根據(jù)在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，對(duì)DDR2控制器的整體架構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)與完善。在分析了Altera數(shù)字PHY的基本性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)DDR2控制器與數(shù)字PHY的接口模塊。搭建DDR2控制器IP軟核的仿真驗(yàn)證平臺(tái)，針對(duì)設(shè)計(jì)的具體功能進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)在Altera Stratix II GX90開(kāi)發(fā)板上對(duì)DDR2存儲(chǔ)芯片基本讀/寫(xiě)操作控制的FPGA功能演示。 論文設(shè)計(jì)的DDR2控制器的主要特點(diǎn)是： 1.支持?jǐn)?shù)字PHY電路，不需要實(shí)際的硬件電路就完成DDR2控制器與DDR2存儲(chǔ)芯片之間的物理層接口，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，縮小了硬件電路的體積。 2.將配置口從初始化模塊中分離出來(lái)，簡(jiǎn)化了具體操作。 3.支持多個(gè)DDR2存儲(chǔ)芯片，使得DDR2控制器的應(yīng)用范圍更為廣闊。 4.支持DDR2的三項(xiàng)新技術(shù)，充分發(fā)揮DDR2內(nèi)存的特性。 5.自動(dòng)DDR2刷新控制，方便用戶對(duì)DDR2內(nèi)存的控制。
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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