隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的規(guī)模越來越大，集成度越來越高，工作頻率越來越快，但是芯片的設(shè)計(jì)能力卻面臨巨大的挑戰(zhàn)。而IP核的重用則是解決當(dāng)今芯片設(shè)計(jì)所面臨問題的最有效的解決方法。 MDIO接口模塊為以太網(wǎng)接口芯片中MAC層對PHY器件的控制管理接口。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展以及MAC應(yīng)用越來越廣泛，MDIO接口模塊的應(yīng)用也越來越多，因此將MDIO接口模塊設(shè)計(jì)成可重用的IP核對于以各種太網(wǎng)接口集成芯片的設(shè)計(jì)具有很重要的作用。 本文詳細(xì)描述了MDIO接口模塊IP核的設(shè)計(jì)，介紹了該IP核的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各個子模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法，對此IP核進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，最后進(jìn)行了FPGA測試，功能和性能達(dá)到了要求，最終通過了IP審核流程并且已成功應(yīng)用于企業(yè)的以太網(wǎng)接口芯片中。
標(biāo)簽： MDIO FPGA 接口 邏輯設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-07-20
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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。 與國際先進(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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)，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(jì)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(jì)中能夠按照其功能和時序要求進(jìn)行。 本文的首先介紹了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(jì)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(jì)作為重點(diǎn)給出了流水線處理器設(shè)計(jì)的方法。結(jié)束總體設(shè)計(jì)并完成仿真后，并不能代表設(shè)計(jì)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(jì)流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計(jì)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。 經(jīng)過模塊設(shè)計(jì)到最后的FPGA驗(yàn)證，VEGA完成了其邏輯設(shè)計(jì)，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(jì)的設(shè)計(jì)要求?！ ?/p>
標(biāo)簽： MIPS FPGA 微處理器 模塊設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-07-07
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本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。這種Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)方案既可以制成高性能的單片差錯控制器，也可以集成到大規(guī)模ASIC通信芯片中，作為全數(shù)字接收的一部分。 本文所設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器采用了基四算法，與基二算法相比，其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在，本文在加一比一選模塊中采用了全并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，這種方法雖然增加了硬件的使用面積，卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設(shè)計(jì)方法，與寄存器交換法相比，回溯算法更適用于FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯，本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進(jìn)行合并。實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的誤碼測試儀，在FPGA內(nèi)部完成誤碼驗(yàn)證和誤碼計(jì)數(shù)的工作。 與基于軟件實(shí)現(xiàn)譯碼過程的DSP芯片不同，F(xiàn)PGA芯片完全采用硬件平臺對Viterbi譯碼器加以實(shí)現(xiàn)，這使譯碼速率得到很大的提升。針對于具體的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設(shè)計(jì)。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達(dá)到60Mbps。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)具有開發(fā)周期短、成本小、風(fēng)險低和現(xiàn)場可靈活配置等優(yōu)點(diǎn),可以在更短的時間實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能,使得基于FPGA的開發(fā)平臺的研究成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界日益關(guān)注的問題.基于FPGA的高集成度、高可靠性,可將整個設(shè)計(jì)系統(tǒng)下載于同一芯片中,實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng),從而大大縮小其體積,因此以FPGA為代表的可編程邏輯器件應(yīng)用日益廣泛.在國外,FPGA技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用已達(dá)到相當(dāng)高的程度;而在國內(nèi),FPGA技術(shù)發(fā)展仍處在起步階段,與國外相比還存在較大的差距.本文提出了一種FPGA通用接口開發(fā)平臺的設(shè)計(jì)思路,研制了一種FPGA快速實(shí)驗(yàn)開發(fā)裝置,對研制過程中遇到的軟、硬件問題加以歸納總結(jié),提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率.分別研究了基于FPGA器件Altera公司的FLEX6000的字符型LCD、PC機(jī)ISA總線,基于FLEX10K的圖像點(diǎn)陣型LCD、PC機(jī)PCI總線接口中.最后通過一個通用實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),綜合上述應(yīng)用,介紹了FPGA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了基于FGPA的交通信號燈邏輯控制和電子鐘,研究了FPGA技術(shù)在通用接口控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.
標(biāo)簽： FPGA 現(xiàn)場可編程 應(yīng)用研究 邏輯門
上傳時間： 2013-04-24
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本文介紹了一種基于現(xiàn)場可編程門陣列FPGA器件的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)闡述了紅外遙控電子密碼鎖的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)；介紹了一種由PT2248作為發(fā)送器，MIM-R1AA 38KHZ紅外一體化接收解調(diào)器作為接收器的紅外遙控系統(tǒng)的構(gòu)建方法；詳細(xì)說明了如何運(yùn)用EDA技術(shù)自頂向下的設(shè)計(jì)方法，來實(shí)現(xiàn)基于XILINX公司出品的Spartan-3E系列FPGA芯片的紅外遙控解碼、密碼鎖的解鎖、密碼修改、報(bào)警提示及液晶顯示等功能。在分析紅外遙控電子密碼鎖各功能模塊時，本論文詳細(xì)闡述了各模塊的功能及外部接口信號，給出了各模塊的仿真波形以及整個系統(tǒng)的測試流程和測試結(jié)果。本論文在介紹Spartan-3E系列FPGA芯片的特點(diǎn)和性能的同時，利用Spartan-3E系列的XC3S500芯片中的KCPSM3和自行設(shè)計(jì)完成的狀態(tài)機(jī)控制器分別實(shí)現(xiàn)液晶顯示控制器，通過比較分析得知KCPSM3實(shí)現(xiàn)的控制器，在對FPGA的資源利用方面更加合理，實(shí)現(xiàn)更加便捷。 本論文利用紅外遙控技術(shù)解鎖，大大提高了電子密碼鎖的安全性能；采用FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)，所有算法完全由硬件電路來實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高，同時由于FPGA具有在系統(tǒng)可編程功能，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時，只需更改FPGA中的控制和接口電路，利用EDA工具將更新后的設(shè)計(jì)下載到FPGA中即可，無需更改外部電路的設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。因此，采用FPGA開發(fā)的數(shù)字系統(tǒng)，不僅具有很高的工作可靠性，其升級與改進(jìn)也極其方便。
上傳時間： 2013-06-19
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擴(kuò)頻通信技術(shù)是信息時代的三大高技術(shù)通信傳輸方式之一，與常規(guī)的通信技術(shù)相比。具有低截獲率、強(qiáng)抗噪聲、抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前已從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展。在民用化之后，它被迅速推廣到各種公用和專用通信網(wǎng)絡(luò)之中，如衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)傳輸、定位、測距等系統(tǒng)中。 擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，然而目前專用擴(kuò)頻芯片大部分功能都已固化。缺少產(chǎn)品開發(fā)的靈活性。其次，目前用FPGA與DSP相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的直接序列擴(kuò)頻的收發(fā)系統(tǒng)比較多，系統(tǒng)復(fù)雜且成本高。另外，現(xiàn)代擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在接收和發(fā)送端需要完成許多快速復(fù)雜的信號處理，這對電路的可靠性和處理速度提出了更高的要求。因此，設(shè)計(jì)一個全部用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)頻通信收、發(fā)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價值。 根據(jù)FPGA的高速并行處理能力和全硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具，完成了系統(tǒng)的軟件仿真和硬件電路設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，比用傳統(tǒng)的FPGA與DSP相結(jié)合實(shí)現(xiàn)方式，提高了處理速度，減少了硬件延時。同時采用了流水線技術(shù)，提高了系統(tǒng)并行處理的能力。并且系統(tǒng)功能可以通過程序來修改和升級，與專用擴(kuò)頻芯片相比，具有很大的靈活性。所有模塊都集成在一個芯片中，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
上傳時間： 2013-05-18
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通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協(xié)議。串行外設(shè)用到異步串行接口一般采用專用集成電路實(shí)現(xiàn)。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊，而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能，或者當(dāng)在FPGA上設(shè)計(jì)時，需要將UART功能集成到FPGA內(nèi)部而不能使用芯片。藍(lán)牙主機(jī)控制器接口則是實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備與藍(lán)牙模塊之間互操作的控制部件。當(dāng)在使用藍(lán)牙設(shè)備的時候尤其是在監(jiān)控場所，接口控制器在控制數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)的傳輸上就起了至關(guān)重要的作用。 論文針對信息技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)過程中的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一個藍(lán)牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成，既可以單獨(dú)使用，也可集成到系統(tǒng)芯片中，并且整個設(shè)計(jì)緊湊、穩(wěn)定且可靠，其用途廣泛，具有一定的使用價值。 本設(shè)計(jì)采用TOP-DOWN設(shè)計(jì)方法，整體上分為UART接口和藍(lán)牙主機(jī)控制器接口兩部分。首先根據(jù)UART和藍(lán)牙主機(jī)控制器接口的實(shí)現(xiàn)原理和設(shè)計(jì)指標(biāo)要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對系統(tǒng)劃分模塊以及各個模塊的信號連接；然后進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出每個模塊的功能，并用VHDL語言編寫代碼來實(shí)現(xiàn)模塊功能；再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進(jìn)行功能仿真和時序仿真；最后進(jìn)行硬件驗(yàn)證，在Virtex-II開發(fā)板上對系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了發(fā)送、接收和波特率發(fā)生等功能，驗(yàn)證了結(jié)果，表明設(shè)計(jì)正確，功能良好，符合設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： HCIUART FPGA 藍(lán)牙 控制
上傳時間： 2013-04-24
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無人機(jī)大氣數(shù)據(jù)的采集和處理在無人機(jī)中占有很重要的位置和作用，它是保障飛機(jī)安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導(dǎo)飛機(jī)、順利完成飛行任務(wù)的關(guān)鍵所在。在目前廣泛應(yīng)用的無人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中，多數(shù)采用單片機(jī)作為大氣數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，但是單片機(jī)在高速數(shù)據(jù)采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點(diǎn)，使測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時性受到了很大的影響。 本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)芯片作為大氣數(shù)據(jù)處理器，以大氣數(shù)據(jù)中的氣壓高度為例，介紹了一種基于FPGA技術(shù)的無人機(jī)氣壓高度測量系統(tǒng)。由于該測量系統(tǒng)中的FPGA數(shù)據(jù)處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強(qiáng)等特點(diǎn)，有效地解決了單片機(jī)在高速無人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中處理速度較慢、實(shí)時性較差的問題。 論文首先介紹了FPGA的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)設(shè)計(jì)流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語言，還介紹了數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)的基本組成和工作原理，并且詳細(xì)闡述了氣壓高度測量的原理和方法；然后提出了基于FPGA的無人機(jī)氣壓高度測量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，并對該測量系統(tǒng)各組成部分的硬件電路進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)；隨后論文又介紹了氣壓高度測量系統(tǒng)中FPGA的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，并就FPGA內(nèi)部所設(shè)計(jì)的各功能模塊的作用、模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行詳細(xì)的論述；最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對程序進(jìn)行功能和時序的仿真，以驗(yàn)證FPGA內(nèi)部各功能模塊和FPGA總體設(shè)計(jì)的正確性，并在所有仿真通過后將程序產(chǎn)生的配置文件下載到FPGA芯片中，在制作和安裝測量系統(tǒng)的電路板后對整個測量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的測試，將測試結(jié)果與理論值比較并分析測量系統(tǒng)的誤差來源。 根據(jù)系統(tǒng)測試的結(jié)果，本文驗(yàn)證了以FPGA芯片為核心的無人機(jī)氣壓高度測量系統(tǒng)的可行性，并對該測量系統(tǒng)提出了今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 無人機(jī) 氣壓 測量系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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研制發(fā)射微小衛(wèi)星，是我國利用空間技術(shù)服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、造福人類的重要途徑?，F(xiàn)代微小衛(wèi)星在短短20年里能取得長足的發(fā)展，主要取決于微小衛(wèi)星自身的一系列特點(diǎn)：重量輕，體積小，成本低，性能高，安全可靠，發(fā)射方便、快捷靈活等。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于傳輸信道的多徑和各種噪聲的影響，信號在接收端會引起差錯，通過信道編碼環(huán)節(jié)，可對這些不可避免的差錯進(jìn)行檢測和糾正。 在微小衛(wèi)星通信鏈路中，信道編碼器的任務(wù)是差錯控制。本文采用符合空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的鏈接碼進(jìn)行信道編碼，即內(nèi)碼為（2，1，6）的卷積碼，外碼為（255，223）的RS碼，中間進(jìn)行交織操作。其中，里德-索羅蒙碼(簡稱RS碼)是一種重要的非二進(jìn)制BCH碼，是分組碼中糾錯能力最強(qiáng)的糾錯碼，一次可以糾正多個突發(fā)錯誤，廣泛地用于空間通信中。 本文針對南京航空航天大學(xué)自行研制的微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求，在用SystemView和C語言仿真的基礎(chǔ)上，用硬件描述語言Verilog設(shè)計(jì)了RS（255，223）編碼器和譯碼器，使用Modelsim軟件進(jìn)行了功能仿真，并通過Xilinx公司的軟件ISE對設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合、布局布線，最后生成可下載的比特流文件下載到Xilinx公司的型號為XC3S2000的FPGA芯片中，完成了電路的設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了編碼譯碼的功能，表明本文設(shè)計(jì)的信道編解碼器的正確性和實(shí)用性，滿足了微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求。
上傳時間： 2013-08-01
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激光光譜探測是激光偵查、激光告警、污染物檢測等領(lǐng)域中采用的重要技術(shù)。通過對來襲激光的光譜特征進(jìn)行識別，可以為光電對抗提供依據(jù)。本文在分析和研究現(xiàn)有激光光譜探測技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了通過非掃描M-Z干涉法來獲取激光信號的相干圖，并對該圖進(jìn)行快速傅立葉變換，從而實(shí)時獲得激光光譜的技術(shù)。 在研究中，由M-Z干涉具形成的激光干涉條紋經(jīng)CCD相機(jī)轉(zhuǎn)換后以時間序列依次輸出電信號，該時間序列的快速傅立葉變換用FPGA實(shí)現(xiàn)。論文依據(jù)告警系統(tǒng)響應(yīng)時間和信噪比的要求，確定了探測器陣列的結(jié)構(gòu)類型和有關(guān)參數(shù)；設(shè)計(jì)了CCD相機(jī)和FPGA的接口電路；編寫了數(shù)據(jù)傳輸和存儲模塊。 在快速傅立葉變換的實(shí)現(xiàn)上，首先確定了采用基2按時間抽取的方法作為實(shí)現(xiàn)算法；應(yīng)用型號為XC3S400的FPGA芯片，依靠ISE8.1軟件開發(fā)平臺，用硬件語言編寫了精度為10位，序列長度為512點(diǎn)的快速傅里葉變換程序，并將所有程序成功下載到FPGA的配置芯片中。 此外，論文還設(shè)計(jì)了顯示、電壓轉(zhuǎn)換、FPGA配置電路。最后，對設(shè)計(jì)的快速傅里葉變換模塊進(jìn)行了測試，將FPGA運(yùn)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明FPGA計(jì)算結(jié)果達(dá)到應(yīng)有的精度，運(yùn)行速度可以滿足激光光譜的實(shí)時探測要求。
上傳時間： 2013-08-04
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