本文以具體實例詳細地說明了組態(tài)王軟件中SQL 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的要點，給出了在組態(tài)王軟件中利用該技術(shù)設(shè)計工控系統(tǒng)關(guān)于數(shù)據(jù)管理方面的一般方法和步驟，具體解決了工控系統(tǒng)中涉及數(shù)據(jù)庫方面的技術(shù)問題。該技術(shù)
標(biāo)簽： SQL 組態(tài)王軟件 數(shù)據(jù)庫技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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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)計具有很重要的作用。 本文詳細描述了MDIO接口模塊IP核的設(shè)計，介紹了該IP核的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各個子模塊的詳細設(shè)計方法，對此IP核進行了仿真驗證，最后進行了FPGA測試，功能和性能達到了要求，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
上傳時間： 2013-07-20
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本文以Turbo碼譯碼器的FPGA實現(xiàn)為目標(biāo)，對Turbo碼的迭代譯碼算法及用硬件語言實現(xiàn)其譯碼算法進行了深入研究。 本文首先在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進行了深入的研究，并用C語言對其MAP譯碼算法進行了驗證仿真，接著就Turbo碼MAP算法的衍生算法即LOG_MAP和MAX_LOG_MAP算法用C程序做了仿真和測試。隨后本文就一些對MAP譯碼性能起著重要影響的參數(shù)也用C程序做了仿真對比。 最后，考慮到硬件實現(xiàn)的簡化，MAX-Log-MAP算法成為了本文的硬件實現(xiàn)方案。本文采用了模塊化設(shè)計，在對各個模塊進行設(shè)計的基礎(chǔ)上提出了一些改進的方案，對Turbo碼編碼器設(shè)計中的同步問題進行了改進，對分塊并行Turbo碼譯碼算法的硬件實現(xiàn)進行了研究。在設(shè)計中綜合運用了“自頂向下”和“自下而上”的設(shè)計方去，通過功能模塊分割，合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，并通過模塊之間的參數(shù)傳遞，使Turbo碼編譯碼器具有較好的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與公共安全保障需求的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術(shù)、H．264壓縮編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學(xué)術(shù)意義與實用意義， 本課題所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器進行遠程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況， 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計階段，本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng)，采用雙緩存乒乓交換的方法設(shè)計圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設(shè)計中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務(wù)的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計與實現(xiàn)是本文的重點。文中首先分析H．264．標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計了16×16幀內(nèi)預(yù)測算法，并設(shè)計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預(yù)測模式選擇。然后設(shè)計4×4子塊掃描方式，編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案，針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對編碼算法設(shè)計相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設(shè)計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務(wù)器與若干客戶端接入網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)合調(diào)試，構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)視頻壓縮率高，監(jiān)控圖像質(zhì)量良好，充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設(shè)計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。
標(biāo)簽： FPGA 264 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-03
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隨著安全通信數(shù)據(jù)速率的提高,關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密算法的軟件實施成為重要的系統(tǒng)瓶頸.基于FPGA的高度優(yōu)化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力,并且可以達到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運算次數(shù))基準(zhǔn).網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,對安全性的需要變得越來越重要.然而,盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進步很快,安全性問題仍然相對落后.由于FPGA所提供的設(shè)計優(yōu)勢,特別是新的高速版本,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員可以在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中經(jīng)濟地實現(xiàn)安全性支持.FPGA是實現(xiàn)設(shè)計靈活性和功能升級的關(guān)鍵,對于容錯、IPSec協(xié)議和系統(tǒng)接口問題而言這兩點非常重要.而且,FPGA還為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員提供了適應(yīng)不同安全處理功能以及隨著安全技術(shù)的發(fā)展方便地增加對新技術(shù)支持的能力.標(biāo)準(zhǔn)加密/解決以及認證算法,如RC-4、DES、三次DES、MD-5以及安全哈希算法-1(SHA-1)被廣泛用于全球網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中.本文介紹了基于PCI總線的加密卡的研制,硬件板卡的結(jié)構(gòu),著重論述了加密卡上加密模塊的實現(xiàn),即用FPGA實現(xiàn)3DES及IDEA、MD5算法的過程,加密卡的工作原理,加密卡中多種密碼算法的配置原理,最后對3DES算法及IDEA、MD5算法的實現(xiàn)進行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對PCI接口原理進行了闡述.在論文中,首先闡述了數(shù)據(jù)加密原理.介紹了數(shù)據(jù)加密的算法和數(shù)據(jù)加密的技術(shù)發(fā)展趨勢,并重點說明了3DES的算法.由于加密卡的生存空間在于其高速的加密性能與便捷的使用方式,所以,我們的加密卡采用的是基于PCI插槽的結(jié)構(gòu),遵從的是PCI2.2規(guī)范,理解并掌握PCI總線的規(guī)范是了解整個系統(tǒng)的重要一環(huán),本文講述了PCI總線的特點和性能,以及總線的信號.由于遵從高速性的要求,我們在硬件選型的時候,選用的是TI公司高速DSP T M S 3 2 0 C 5 4 x:T I公司新推出的T M S 3 2 0 C 6 x系列D S P功能強,速度也非常快,但目前價格仍然太高,不適合一般加解密使用.而TMS3 2 0 C 5 4 x系列具有性能適中,價格低廉,產(chǎn)品成熟等特點,是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會對這些器件特性做相應(yīng)說明.并由此得出電路原理圖的繪制.文章的重點之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實現(xiàn),以Xilinx公司VIRTEXII結(jié)構(gòu)的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實現(xiàn)3DES算法及IDEA、MD5算法的設(shè)計要點及關(guān)鍵部分的設(shè)計.
上傳時間： 2013-04-24
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合成孔徑雷達的實時信號處理系統(tǒng),可以分成相對獨立的幾個階段,即A/D變換和緩存、距離向預(yù)處理器、方位向預(yù)處理器、距離向壓縮處理、轉(zhuǎn)置存儲器、方位向壓縮處理、逆轉(zhuǎn)置存儲器.合成孔徑雷達預(yù)處理的目的,就是緩解高處理數(shù)據(jù)率和低傳輸數(shù)據(jù)率的矛盾,使得在不太影響成像質(zhì)量的前提下,盡量減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率,有利于后續(xù)處理的硬件實現(xiàn),做到實時處理.論文結(jié)合電子所合成孔徑雷達實時成像處理系統(tǒng),設(shè)計開發(fā)了基于Xilinx Virtex-E FPGA的星載SAR高速預(yù)處理板,該信號處理板處理能力強,結(jié)構(gòu)緊湊,運行效率高;其硬件電路的設(shè)計思路和結(jié)構(gòu)形式有很強的通用性和使用價值.論文重點研究了預(yù)處理的核心部分—固定系數(shù)FIR濾波器的設(shè)計問題.而固定系數(shù)FIR濾波器的實現(xiàn)問題的重點又是FPGA內(nèi)部的固定系數(shù)FIP濾波器實現(xiàn)問題,針對FPGA內(nèi)部的查找表資源,我們選擇目前流行的分布式算法來實現(xiàn)FIR濾波器的設(shè)計.對比于預(yù)處理器中其他濾波器設(shè)計方案,基于FPGA分布式算法的FIR濾波器的設(shè)計,避免了乘累加運算,提高了系統(tǒng)運行的速度并且節(jié)省了大量的FPGA資源.并且由于FPGA可編程的特性,所以可以靈活的改變?yōu)V波器的系數(shù)和階數(shù).所設(shè)計的電路簡單高速,工作正常、可靠,完全滿足了預(yù)處理器設(shè)計的技術(shù)要求.隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù),高密度存儲器技術(shù),計算機技術(shù)的發(fā)展,一個全數(shù)字化的機載實時成像處理系統(tǒng)的研制,已經(jīng)不是非常困難的事情了.而在現(xiàn)有條件下,全數(shù)字化的高分辨率星載實時成像處理系統(tǒng)的研制,將是一個非常具有挑戰(zhàn)意義的課題,論文以星載SAR的預(yù)處理器設(shè)計為例,拋磚引玉,希望對未來全數(shù)字化星載實時成像處理系統(tǒng)的研制起到一定參考價值.
上傳時間： 2013-07-03
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當(dāng)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進，極大促進了自動識別技術(shù)的發(fā)展——條形碼、光學(xué)字符識別、磁條(卡)、工C卡、語音識別、視覺識別、RFID等，其中，RFID無疑是最為前沿的自動識別技術(shù)，是一種非接觸式的識別技術(shù)；同時，隨著另外一項技術(shù)——嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，機構(gòu)小巧、性能優(yōu)越、價格便宜、操作簡便的手持式數(shù)據(jù)自動讀寫設(shè)備發(fā)展尤為迅速。具體說來，一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現(xiàn)場，可以供工作人員對現(xiàn)場物品信息進行自動收集，而隨著嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，使讀寫器不僅有數(shù)據(jù)采集功能，而且可以對數(shù)據(jù)進行分析以供管理決策。在這其中，操作系統(tǒng)、芯片、總線、接口技術(shù)成為讀寫器的內(nèi)核，嵌入式系統(tǒng)成為技術(shù)的代表。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)(如linux、wirice.net)的出現(xiàn)，使得軟件開發(fā)人員在嵌入式系統(tǒng)和普通pc機上進行應(yīng)用軟件開發(fā)不會感到太大的差別(借助于交叉開發(fā)環(huán)境，即在pc機上編譯連接，但生成的是目標(biāo)機代碼)。但是，對于那些應(yīng)用軟件開發(fā)者，往往對某一行業(yè)軟件開發(fā)比較熟悉卻對硬件有些陌生，熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構(gòu)、部件工作原理等)恰恰是構(gòu)建一個嵌入式系統(tǒng)所必須的。因此，構(gòu)建一個性能穩(wěn)定、持續(xù)工作時間長、完善數(shù)據(jù)接口、方便讀寫器接口的手持式設(shè)備成為了當(dāng)今一個比較熱門的技術(shù)領(lǐng)域。本項目就是根據(jù)以上事實，先分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，再根據(jù)項目需求、生產(chǎn)成本以及RFID應(yīng)用開發(fā)者的要求，決定采用以ARM920T為內(nèi)核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)了供RFID應(yīng)用軟件開發(fā)者使用的手持式RFID讀寫器。針對手持式設(shè)備的特點和實際要求，對讀寫器軟硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進行了規(guī)劃，完成了時鐘電路、nand flash存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設(shè)計，并開發(fā)了讀寫器的二次發(fā)API;在wince.net平臺下，利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計，最后對整個系統(tǒng)進行了測試。
上傳時間： 2013-06-21
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5月1日凌晨發(fā)布第一測試版 功能介紹: 1.生成中英文數(shù)字混合的字符串的字模數(shù)據(jù). 2.可選擇字體，大小，并且可獨立調(diào)整文字的長和寬，生成任意形狀的字符。 3.各種旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)文字功能 4.任意調(diào)整輸出點陣大小，并任意調(diào)整字符在點陣中的位置。 5.字模數(shù)據(jù)輸出可自定義各種格式，系統(tǒng)預(yù)設(shè)了C語言和匯編語言兩種格式，并且可自己 定義出新的數(shù)據(jù)輸出格式；每行輸出數(shù)據(jù)個數(shù)可調(diào)。 6.支持四種取模方式：逐行（就是橫向逐行取點），逐列（縱向逐列取點），行列（先 橫向取第一行的8個點作為第一個字節(jié)，然后縱向取第二行的8個點作為第二個字節(jié)……）， 列行（先縱向取第一列的前8個點作為第一個字節(jié)，然后橫向取第二列的前8個點作為第二個 字節(jié)……） 7.支持陰碼（亮點為1），陽碼（亮點為0）取模 8.支持縱向（第一位為低位）（，倒向第一位為高位）取模 9.輸出數(shù)制可選16進制或10進制 10.可生成索引文件，用于在生成的大量字庫中可快速檢索到需要的漢字 11.動態(tài)液晶面板彷真，可調(diào)節(jié)彷真面板象素點大小和顏色 12.圖形模式下可任意用鼠標(biāo)作畫，左鍵畫圖，右鍵擦圖。 12.旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，平移等字符模式下的功能也可用與對BMP圖象的處理 版本為pctolcd1.94 5月1日晚上發(fā)布第二測試版 更新如下: 1.增加鎖定點陣大小功能，例如可鎖定24X24點陣大小，然后調(diào)節(jié)獨立調(diào)節(jié)字點陣的大小 2.增加熱鍵功能，可用光標(biāo)配合Ctrl,Shift對文字大小和位置修改 3.增加精簡輸出格式選項 4.把文字輸入框換成了文字輸入組合框，這樣就可以保存歷史紀(jì)錄。 5.輸出數(shù)據(jù)會自動清除以前的數(shù)據(jù) 6.可隱藏自定義格式，簡化操作 7.一些小的BUG修正。 版本為pctolcd2.03 5月3日凌晨發(fā)布第三測試版 更新如下: 1.增加了一些小東西，例如演示動畫一類的，我懶的一一寫了 2.改掉一些可惡的小BUG，例如點陣輸入框的自動完成。 3.增加大量文字處理和導(dǎo)入TXT文本文件功能，并且可以去除文本中的空白和重復(fù)字符， 可以對文本進行排序，適合于生成小字庫。我這里測試是3萬多字的TXT文件在2分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)成16X16點陣的字庫文件。 版本號為pctolcd2.53 由于本軟件側(cè)重于對字符的處理，所以在圖象方面功能較弱，請見晾。 5月8日發(fā)布正式版 正式版已經(jīng)開始朝著液晶字庫生成軟件的方向進化了,我在后來的更新中把主要精力也放 在這部分,由于我目前還沒有發(fā)現(xiàn)有同類的軟件具備這個功能,也無法得到任何的參考,只能 自己摸索前進,所以如果還有不方便的地方請大家多提意見. 具體更新如下: 1.重寫大部分的內(nèi)核代碼以配合漢字庫生成的功能,目前這個內(nèi)核已經(jīng)進行了反復(fù)的測試, 相信穩(wěn)定性和速度較前一版本有了巨大的提高. 2.去掉那個比較愚蠢的熱鍵區(qū)了,因為用處不大 3.增加漢字庫生成功能,這是最重要的改進之處,下文將詳細介紹. 4.修正許多小BUG,使軟件更加成熟些. 5月12日發(fā)布完美版 這次發(fā)布的PCtoLCD2002完美版與前一版本相比沒有增加太多的功能，因為我覺得現(xiàn)有的這些功能已經(jīng)足夠用于生成各種字模的需要了，所以完美版的主要工作是反復(fù)測試，精心去除各種BUG，以及調(diào)節(jié)一些細微之處，目的當(dāng)然就是追求完美！不過世上不會有真正完美的東西，這個軟件也不例外，而且這個軟件從頭至尾全部是我一個人編寫完成，精力有限，難免會顧此失彼，如果大家發(fā)現(xiàn)了這個版本中存在的BUG，請及時告訴我。 更新說明： 1。界面采用新的字體，不會再有那種難看的黑色粗體字，比以前的要漂亮多了。 2。加入全面的提示幫助，盡量減少普通用戶的各種疑惑。 3。修正生成文件的擴展名的一些BUG，不會總是加上FON的擴展名了。 4。修正生成字模數(shù)據(jù)的一些格式BUG，現(xiàn)在生成的C51格式字模數(shù)據(jù)基本上可以直接粘貼到源程序中使用而不需要修改了 5。加入新的字模數(shù)據(jù)格式調(diào)整項，允許用戶更自由的定制自己需要的數(shù)據(jù)格式 6。最重要的更新：全面支持保存當(dāng)前設(shè)置功能，用戶設(shè)置的字模格式，主窗口狀態(tài)和字庫生成窗口選項信息均可保存，下一次打開窗口時不用重新設(shè)置。 7。修正了新建圖象時會自動跳到圖形模式的BUG 8。增加輸出緊湊格式數(shù)據(jù)選項，可以生成不包含空白行的字模數(shù)據(jù)。 9。完善了每行數(shù)據(jù)顯示個數(shù)的功能，可以任意設(shè)置每行顯示的數(shù)據(jù)個數(shù)，并同時可以設(shè)置每行索引數(shù)據(jù)顯示個數(shù)。 10。修正了取模說明的一些錯誤，并改動了格式。 11。現(xiàn)在當(dāng)用戶選擇10進制輸出時，會自動去掉生成字模數(shù)據(jù)前的“0x",或后面的“H”，選擇16進制時則會自動加上。 12。對各個窗體重新設(shè)計以全面適應(yīng)最大化的需要，如果您覺得當(dāng)前窗口不夠大，可以最大化使用。 13。增加生成英文點陣字庫功能，可自動生成ASCII碼從0-127的任意點陣字庫，使用方法同生成國標(biāo)點陣字庫功能。 14。再次優(yōu)化代碼，去掉各種調(diào)試信息，使程序速度再快一些。 15。還有許多細微的調(diào)整我記不清了…… 需要注意的地方： 在測試的過程中我發(fā)現(xiàn)了一個問題：在WIN98或WINME下當(dāng)用戶直接生成特大點陣的字模時（例如320*320，1024*768的漢字字模），此時由于數(shù)據(jù)量非常龐大，而WIN98/WINME會有64K的數(shù)據(jù)容量限制，所以在主窗口中是無法得到全部的字模數(shù)據(jù)的，這時您需要使用字庫生成功能，通過形成一個數(shù)據(jù)文件才能得到完整的字模數(shù)據(jù)。 我認為到現(xiàn)在這個軟件功能已經(jīng)很完善了，但可能使用上有點不方便，如果你有什么不明白 的地方，可以發(fā)帖子或發(fā)MAIL詢問
上傳時間： 2013-07-26
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目前嵌入式系統(tǒng)中的GUI 的開發(fā)已經(jīng)成為研究的熱點，本文以Intel 公司Xscale PXA255 為內(nèi)核的XSBase255嵌入式平臺，以ARM-Linux 為操作系統(tǒng)，接著介紹對GUI 嵌入式系
標(biāo)簽： ARM-Linux GUI 嵌入式系統(tǒng) 開發(fā)研究
上傳時間： 2013-07-18
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《計算機組成原理》是計算機系的一門核心課程。但是它涉及的知識面非常廣，內(nèi)容包括中央處理器、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、總線和輸入輸出系統(tǒng)等方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時，普遍覺得內(nèi)容抽象難于理解。但借助于該計算機組成原理實驗系統(tǒng)，學(xué)生通過實驗環(huán)節(jié)，可以進一步融會貫通學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握計算機各模塊的工作原理，相互關(guān)系的來龍去脈。 為了增強實驗系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的靈活性，降低實驗成本，我們采用FPGA芯片技術(shù)來徹底更新現(xiàn)有的計算器組成原理實驗平臺。該技術(shù)可根據(jù)用戶要求為芯片加載由VHDL語言所編寫出的不同的硬件邏輯，F(xiàn)PGA芯片具有重復(fù)編程能力，使得系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能可以像軟件一樣被編程，這種稱為“軟”硬件的全新系統(tǒng)設(shè)計概念，使實驗系統(tǒng)具有極強的靈活性和適應(yīng)性。它不僅使該系統(tǒng)性能的改進和擴充變得十分簡易和方便，而且使學(xué)生自己設(shè)計不同的實驗變?yōu)榭赡堋Ｓ嬎銠C組成原理實驗的最終目的是讓學(xué)生能夠設(shè)計CPU，但首先，學(xué)生必須知道CPU的各個功能部件是如何工作，以及相互之間是如何配合構(gòu)成CPU的。因此，我們必須先設(shè)計出一個教學(xué)用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺，然后在此基礎(chǔ)上開發(fā)出VHDL部件庫及主要邏輯功能，并設(shè)計出一套實驗。 本文重點研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統(tǒng)，由于VHDL的高標(biāo)準(zhǔn)化和硬件描述能力，現(xiàn)代CPU的主要功能如計算，存儲，I/O操作等均可由VHDL來實現(xiàn)。同時設(shè)計實驗內(nèi)容，包括時序電路的組成及控制原理實驗、八位運算器的組成及復(fù)合運算實驗、存儲器實驗、數(shù)據(jù)通路實驗、浮點運算器實驗、多流水線處理器實驗等，這些實驗形成一個相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。每個實驗先由教師講解原理及原理圖，學(xué)生根據(jù)教師提供的原理圖，自己用MAX+PLUSII完成電路輸入，學(xué)生實驗實際上是編寫VHDL，不需要寫得很復(fù)雜，只要能調(diào)用接口，然后將程序燒入平臺，這樣既不會讓學(xué)生花太多的時間在畫電路圖上，又能讓學(xué)生更好的理解每個部件的工作原理和工作過程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實驗平臺，即實驗系統(tǒng)的硬件組成。系統(tǒng)采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244，74LS275)組成。根據(jù)不同的實驗要求，規(guī)劃不同實驗控制邏輯。用戶可選擇不同的實驗邏輯，通過把實驗邏輯下載到FPGA芯片中構(gòu)成自己的實驗平臺。 其次，論文詳細的闡述了VHDL模塊化設(shè)計，如何運用VHDL技術(shù)來依次實現(xiàn)CPU的各個功能部件。VHDL語言作為一種國際標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語言，自1987年獲得IEEE批準(zhǔn)以來，經(jīng)過了1993年和2001年兩次修改，至今已被眾多的國際知名電子設(shè)計自動化(EDA)工具研發(fā)商所采用，并隨同EDA設(shè)計工具一起廣泛地進入了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)領(lǐng)域，目前已成為電子業(yè)界普遍接受的一種硬件設(shè)計技術(shù)。再次，論文針對實驗平臺中遇到的較為棘手的多流水線等問題，也進行了深入的闡述和剖析。學(xué)生需要什么樣的實驗條件，實驗內(nèi)容及步驟才能了解當(dāng)今CPU所采用的核心技術(shù)，才能掌握CPU的設(shè)計，運行原理。另外，本論文的背景是需要學(xué)生熟悉基本的VHDL知識或技能，因為實驗是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實驗室的環(huán)境下，基本上較為完整的實現(xiàn)了一個基于FPGA的實驗平臺方案。在此基礎(chǔ)上，進行了部分功能的測試和部分性能方面的分析。本論文的研究，為FPGA在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用提供研究思路和參考方案。論文的研究結(jié)果將對FPGA與VHDL標(biāo)準(zhǔn)的進一步發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-04-24
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