該文結(jié)合"10M/100M以太網(wǎng)交換芯片的設(shè)計"課題,介紹了以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的概況和IP CORE、Soc的設(shè)計方法,闡述了以太網(wǎng)交換原理及關(guān)鍵技術(shù),研究了CSMA/CD協(xié)議、交換機、VLAN的原理和數(shù)據(jù)流優(yōu)先技術(shù)及流量控制,在此基礎(chǔ)上完成了10M/100M以太網(wǎng)交換芯片的主要模塊的設(shè)計方案和實現(xiàn)框圖.同時結(jié)合Philip公司的IC總線的工作原理,給出了10M/100M以太網(wǎng)交換芯片的設(shè)計方案中的IC接口模塊的FPGA設(shè)計的驗證和仿真,并對仿真結(jié)果進行分析比較,驗證了IC接口模塊可以作為一個軟核來使用.
標(biāo)簽： 10100M FPGA I2C 以太網(wǎng)
上傳時間： 2013-07-18
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FPGA能夠減少電子系統(tǒng)的開發(fā)風(fēng)險和開發(fā)成本,縮短上市時間,降低維護升級成本,廣泛地應(yīng)用在電子系統(tǒng)中.隨著集成電路向著片上系統(tǒng)(Soc)的發(fā)展,需要設(shè)計出FPGA IP核用于Soc芯片的設(shè)計.該論文的工作圍繞FPGA IP核的設(shè)計進行,在FPGA結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和FPGAIP接口方案設(shè)計兩方面進行了研究.設(shè)計改進了適用于數(shù)據(jù)通路的FPGA新結(jié)構(gòu)——FDP.設(shè)計改進了可編程邏輯單元(LC);對可編程連線作為"2層2類"的層次結(jié)構(gòu)進行組織,進行了改進并確定了各種連線的通道寬度;結(jié)合對迷宮布線算法的分析以及benchmark電路實驗的方法,提出了用于分段式網(wǎng)格連線的開關(guān)盒和連接盒新結(jié)構(gòu),提高連線的面積利用效率.在FPGA IP核的接口方案上,基于邊界掃描測試電路提出了FPGA IP核的測試方案;結(jié)合擴展邊界掃描測試電路得到的編程功和自動下載電路,為FPGA IP核提供了具有兩種不同編程方法的編程接口.采用SMIC 0.35um 3層金屬CMOS工藝,實現(xiàn)了一個10萬系統(tǒng)門規(guī)模的FDP結(jié)構(gòu),并和編程、測試接口一起進行版圖設(shè)計,試制了FDP100k芯片.FDP100k中包括了32×32個LC,128個可編程IO單元.在FDP100k的芯片測試中,對編程寄存器、各種可編程資源進行測試,并完成電路實現(xiàn)、性能參數(shù)測試以及IP核接口的測試,結(jié)果表明FPGA IP核的整體功能正確.
標(biāo)簽： FPGAIP
上傳時間： 2013-04-24
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隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，公路交通已經(jīng)成為了關(guān)系國民經(jīng)濟命脈和社會、經(jīng)濟發(fā)展的重大系統(tǒng)。汽車導(dǎo)航觀念也逐漸深入人心，成為公路交通中極其重要的一個環(huán)節(jié)。人們已經(jīng)不再滿足于用基于PC機的導(dǎo)航系統(tǒng)，因為它過于昂貴并且功耗高。現(xiàn)在，基于嵌入式設(shè)備的導(dǎo)航系統(tǒng)在迅速發(fā)展，但目前流行的是基于WinCE操作系統(tǒng)，它的成本比較高。 本文設(shè)計的導(dǎo)航系統(tǒng)采用基于ARM9結(jié)構(gòu)的低功耗、高性能嵌入式Soc芯片S3C2410作為主控制器，使用嵌入式linux作為系統(tǒng)的內(nèi)核。Linux是一個開放并且免費使用的操作系統(tǒng)，而CPU使用了32位RISC(精簡指令集)。基于ARM的嵌入式Llinux作為系統(tǒng)的內(nèi)核解決了成本高的問題。因為嵌入式操作系統(tǒng)是本課題設(shè)計系統(tǒng)過程中應(yīng)用的基礎(chǔ)，所以本文會詳細介紹。 系統(tǒng)可以采集GPS信號，支持RS-232接口，采用液晶顯示屏(LCD)的人機接口，為操作人員提供了良好的監(jiān)控界面。軟件系統(tǒng)在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下開發(fā)，實現(xiàn)了Linux操作系統(tǒng)和QT圖形系統(tǒng)的移植，設(shè)備驅(qū)動程序、控制應(yīng)用程序、人機交互界面的設(shè)計。 本文從理論、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等方面介紹了基于ARM S3C2410多功能車載導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。
上傳時間： 2013-07-01
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隨著社會的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為日常生產(chǎn)生活中的重要輔助設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛。當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步由模擬化走向數(shù)字化，隨著視頻壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)新一代的基于計算機網(wǎng)絡(luò)和多媒體MPEG-4壓縮算法的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為整個行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。人們有時會采用DSP與MPEG-4算法結(jié)合的方案來實現(xiàn)，也有的部門采用了片上系統(tǒng)(Soc)，但這些不但編程極度復(fù)雜，而且成本也過高。本文提出并研究設(shè)計了一種基于ARM微處理器S3C2410、MPEG-4專用壓縮芯片MPG440、以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案，不僅開發(fā)便捷、成本低廉，而且實時性較好，適應(yīng)范圍廣。 首先，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計的思想提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，系統(tǒng)的整體架構(gòu)分為攝像頭、云臺控制器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器以及客戶端PC機等四大部分。 第二，以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太網(wǎng)接口芯片為硬件核心，對整個系統(tǒng)進行了模塊化的硬件電路的設(shè)計。根據(jù)S3C2410的特點及系統(tǒng)整體需求，完成了電源復(fù)位模塊、晶振模塊、存儲器接口模塊、視頻數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)接口模塊、云臺控制模塊等的硬件選型與電路連接。其中，在云臺控制模塊等的電路設(shè)計中充分體現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計的技巧，并重點對網(wǎng)絡(luò)接口部分和視頻數(shù)據(jù)處理部分進行了詳細的硬件設(shè)計與說明。闡述了整個系統(tǒng)的工作流程。 第三，從應(yīng)用需求出發(fā)，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的軟件平臺，搭建了交叉式的開發(fā)環(huán)境，對bootloader進行了選擇，并給出了加載步驟。完成了對嵌入式Linux內(nèi)核的選擇及移植。 第四，采用基于任務(wù)的設(shè)計方法對服務(wù)器端的軟件進行了總體設(shè)計，主要包括共用程序庫、config配置文件、日志文件以及多個任務(wù)等。并對運行于客戶端的軟件設(shè)計進行了簡要說明。 第五，由于數(shù)字視頻傳輸?shù)膶崟r性能和通過網(wǎng)絡(luò)傳輸以后客戶端接收的視頻圖像質(zhì)量在本系統(tǒng)中至關(guān)重要，所以本文對傳輸信道和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行了優(yōu)化選擇，并詳細闡述了IP組播技術(shù)、流媒體傳輸協(xié)議等在圖像傳輸過程中的具體應(yīng)用。
標(biāo)簽： Linux ARM 嵌入式 網(wǎng)絡(luò)視頻
上傳時間： 2013-04-24
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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。本著趕超國外先進技術(shù)，填補我國在該領(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)計驗證并逐漸進入市場化階段。我國已結(jié)束無“芯”的歷史，并向設(shè)計出更高性能處理器的目標(biāo)邁進。 艾科創(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，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)計中能夠按照其功能和時序要求進行。 本文的首先介紹了MIPS微處理器的特點，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)計有了一個直觀的認識。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)計作為重點給出了流水線處理器設(shè)計的方法。結(jié)束總體設(shè)計并完成仿真后，并不能代表設(shè)計的正確性，它還需要我們在實際的硬件平臺上進行驗證。作為論文的又一重點內(nèi)容，介紹了我們在VEGA驗證過程中使用到的FPGA的主要配置單元，F(xiàn)PGA的設(shè)計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機系統(tǒng)，我們利用在線調(diào)試軟件XilinxChipscope對其進行了在線調(diào)試，修正其錯誤。 經(jīng)過模塊設(shè)計到最后的FPGA驗證，VEGA完成了其邏輯設(shè)計，經(jīng)過綜合和布局布線等后端流程，VEGA采用0.18工藝流片后達到120MHz的工作頻率，可在其平臺上運行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，達到了預(yù)計的設(shè)計要求。
標(biāo)簽： MIPS FPGA 微處理器 模塊設(shè)計
上傳時間： 2013-07-07
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隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件的應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬。可編程Soc設(shè)計已成為Soc設(shè)計的新方法。論文介紹了可編程邏輯器件的設(shè)計方法和開發(fā)技術(shù)，并用硬件描述語言和FPGA／CPLD設(shè)計技術(shù)，探索和研究了基于FPGA的RISCMCU的設(shè)計與實現(xiàn)過程。 論文參照Mircochip公司的PICl6C5X單片機的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計了8位RISCMCU。該嵌入式MCU設(shè)計采用了自頂向下的設(shè)計方法和模塊化設(shè)計思想。MCU總體結(jié)構(gòu)設(shè)計劃分控制模塊、ALU模塊、存儲模塊三大模塊。然后，對各模塊的具體技術(shù)實現(xiàn)細節(jié)分別進行了闡述。論文中設(shè)計的MCU能實現(xiàn)PICl6C5X單片機33條指令中除OPTION、CLRWDT、SLEEP和TRIS四條指令以外的其余29條指令的功能，但應(yīng)用是基于FPGA的，能與其他外設(shè)IP方便的結(jié)合在一起使用，比ASIC的PICl6C57X的應(yīng)用更具靈活性。 軟件仿真和硬件驗證表明：所設(shè)計的嵌入式MCU在各方面均達到了一定的性能指標(biāo)，在Altera公司ACEX1K系列的EPlK30TCl44-3器件上的工作頻率達21.88MHz。這些為自主設(shè)計R／SCMCU的IP核提供了值得借鑒的探索成果和設(shè)計思路，在通用控制領(lǐng)域也有一定的實用價值。 此外，論文中還介紹了三相SPWM控制模塊的設(shè)計，該模塊具有死區(qū)時間和載波比任意可調(diào)的特點，可以單獨應(yīng)用，也可以作為MCU的外設(shè)子模塊應(yīng)用。
標(biāo)簽： FPGA MCU 嵌入式 應(yīng)用研究
上傳時間： 2013-07-16
上傳用戶：熊少鋒
隨著星載電子系統(tǒng)復(fù)雜度、小型化需求的提高，Soc已經(jīng)成為應(yīng)對未來星載電子系統(tǒng)設(shè)計需求的解決途徑。為了簡化設(shè)計流程并且提高部件的可重用性，在目前的Soc設(shè)計中引入了稱之為平臺的體系結(jié)構(gòu)模板，用它來描述采用已有的標(biāo)準(zhǔn)核來開發(fā)Soc的方法。在星載電子系統(tǒng)中常用部件的分類設(shè)計，最終建立一個包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設(shè)計平臺，從而有效的提高星載電子系統(tǒng)的設(shè)計能力。在當(dāng)前NASA和ESA的空間應(yīng)用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統(tǒng)設(shè)計平臺要提供的一個互連部件對其進行設(shè)計。 針對這一需求，本論文采用自項向下的設(shè)計方法對PCI總線從設(shè)備控制器的設(shè)計與實現(xiàn)進行了研究，對PCI總線協(xié)議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計，采用Verilog HDL對其進行了RTL級的描述。 在該課題的研究中，采用了目前集成電路設(shè)計中常見的自頂向下設(shè)計方法，使用硬件描述語言Verilog HDL對其進行描述，重點分析了PCI總線設(shè)備控制器的設(shè)計。以PCI總線協(xié)議的分析和理解為基礎(chǔ)，對PCI總線設(shè)備控制器進行了功能分析和結(jié)構(gòu)劃分。根據(jù)PCI總線設(shè)備控制器的功能和結(jié)構(gòu)劃分，對PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計思路和各個子模塊電路的設(shè)計和實現(xiàn)進行了詳細的分析闡述，并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真。應(yīng)用FPGA作為物理驗證和實現(xiàn)載體，進行了面向FPGA的電路綜合，進行了布局布線后的時序仿真，證明所實現(xiàn)的PCI目標(biāo)設(shè)備控制器符合基本功能要求，在以上基礎(chǔ)上完成了PCI目標(biāo)設(shè)備控制器的FPGA實現(xiàn)。通過這整個論文的工作，按照設(shè)計、仿真、綜合驗證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器IP軟核的設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA PCI 設(shè)備 控制器
上傳時間： 2013-06-07
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)級芯片Soc(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。Soc技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢正廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。通過對8位增強型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實現(xiàn)，對Soc設(shè)計作了初步研究。 在對Intel MCS-8051的匯編指令集進行了深入地分析的基礎(chǔ)上，按照至頂向下的模塊化的高層次設(shè)計流程，對8位CPU進行了頂層功能和結(jié)構(gòu)的定義與劃分，并逐步細化了各個層次的模塊設(shè)計，建立了具有CPU及定時器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數(shù)據(jù)通路的設(shè)計規(guī)劃。利用有限狀態(tài)機及微程序的思想完成了控制通路的各個層次模塊的設(shè)計規(guī)劃。利用組合電路與時序電路相結(jié)合的思想完成了定時器，中斷以及串行接口的規(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個機器周期對應(yīng)一個時鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語言實現(xiàn)了各個模塊的設(shè)計。借助EDA工具ISE集成開發(fā)環(huán)境完成了各個模塊的編程、調(diào)試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對其進行了完整的功能仿真和時序仿真。 設(shè)計了一個通用的擴展接口控制器對原有的8位處理器進行擴展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強了8位處理器的功能，可以用于現(xiàn)有單片機進行升級和擴展。 本設(shè)計的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時鐘頻率和指令的執(zhí)行效率指標(biāo)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。本設(shè)計以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫、工藝庫以及FPGA結(jié)合開發(fā)出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴展使用，易于升級，比較有實用價值。本設(shè)計通過FPGA驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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USB2．0接口和基于ARM核的Soc系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，特別在電子消費類領(lǐng)域。包含USB2,0接口的ARM系統(tǒng)則更是市場的需求。本文介紹一種基于ARM核的USB2,0接口IP(AHB_USB2.0)的設(shè)計，主要對其中的串行接口引擎(SIE)的設(shè)計進行討論。 該 AHB_USB2.0 IP核支持USB2.0協(xié)議，并兼容USB1.1協(xié)議；支持AMBA2.0協(xié)議和UTMI 1.05協(xié)議。該IP核一側(cè)通過UTMI接口或ULPI接口的PHY與USB2.0主機端進行通信；另一側(cè)則通過AHB總線與ARM相連。 AHB_USB2.0 IP核在硬件上分為三個大模塊：ULPI模塊(ULPI)、串行接口引擎(SIE)模塊和AHB總線接口模塊(AHB)。ULPI模塊實現(xiàn)了UTMI接口轉(zhuǎn)ULPI接口。串行接口引擎(SIE)模塊為USB2.0的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議處理模塊，為整個IP核的核心部分，進一步分為四個子模塊——GLC(全局控制模塊)，PIE(PHY接口處理引擎)，SIF(系統(tǒng)接口邏輯)和EPB(端點緩沖模塊)。GLC模塊負責(zé)整個IP的復(fù)位控制，IP時鐘的開關(guān)提示等；PIE模塊負責(zé)處理USB的事務(wù)級傳輸，包括組包解包等；SIF模塊負責(zé)協(xié)議相關(guān)寄存器組和端點緩沖區(qū)的讀寫，跨時鐘域信號的處理和PIE所需的控制信號的產(chǎn)生；AHB模塊負責(zé)IP核與ARM通信和DMA功能的實現(xiàn)。 該IP核的軟件設(shè)計遵循USB協(xié)議，Bulk Only協(xié)議和UFI協(xié)議，由外掛ARM實現(xiàn)USB設(shè)備命令和UFI命令的解析，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。設(shè)計了IP核與ARM之間的多種數(shù)據(jù)傳輸方法，通過軟件實現(xiàn)常規(guī)數(shù)據(jù)讀寫訪問、內(nèi)部DMA或外部DMA等多種方式的切換。 本IP已經(jīng)通過EDA驗證和FPGA測試，并且已經(jīng)在內(nèi)嵌ARM核的FPGA系統(tǒng)上實現(xiàn)了多個U盤。這個FPGA系統(tǒng)的正確工作，證明了AHB_USB2.01P核設(shè)計是正確的。
上傳時間： 2013-05-17
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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(yīng)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(yīng)用前景。 該論文在研究了大量國內(nèi)外技術(shù)文獻的基礎(chǔ)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(shè)計采用的指令集——MIPS指令集的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。設(shè)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(shè)計的32位RISC處理器能準(zhǔn)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(shè)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(shè)計與仿真驗證的環(huán)境。在設(shè)計方法上，該課題采用了自頂向下的設(shè)計方法。在設(shè)計過程中采用了邊設(shè)計邊驗證這種設(shè)計與驗證相結(jié)合的設(shè)計流程，大大提高了設(shè)計的可靠性。該課題在設(shè)計過程中還提出了兩個有效的設(shè)計思路：第一是在32位寄存器的設(shè)計中利用FPGA的內(nèi)部RAM資源來設(shè)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(shè)計方法，使得設(shè)計可以根據(jù)實際的需求適當(dāng)?shù)脑鰷p相應(yīng)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(shè)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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