《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,學生在學習該課程時,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),學生通過實驗環(huán)節(jié),可以進一步融會貫通學習內(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生能夠設(shè)計CPU,但首先,學生必須知道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的高標準化和硬件描述能力,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,學生根據(jù)教師提供的原理圖,自己用MAX+PLUSII完成電路輸入,學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,這樣既不會讓學生花太多的時間在畫電路圖上,又能讓學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準化的硬件描述語言,自1987年獲得IEEE批準以來,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。學生需要什么樣的實驗條件,實驗內(nèi)容及步驟才能了解當今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標準的進一步發(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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隨著數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展,越來越多的針對數(shù)字視頻壓縮、傳送、顯示等的設(shè)備涌入市場。要從這些良莠不齊的產(chǎn)品中挑選出令人滿意的商品,一套良好的數(shù)字視頻測試設(shè)備就必不可少。然而,現(xiàn)階段大多數(shù)數(shù)字視頻信號源都存在不同的缺點,如測試圖像種類太少、沒有動態(tài)測試源、缺乏專用測試信號等。為有效克服這些缺陷,作者設(shè)計并開發(fā)了一套基于FPGA的數(shù)字視頻信號發(fā)生器。整個系統(tǒng)包括硬件平臺和圖像格式轉(zhuǎn)換軟件兩大部分。硬件平臺本身即為獨立的信號發(fā)生器,可以生成多種測試圖像。配備了圖像格式轉(zhuǎn)換軟件,就可以實現(xiàn)硬件平臺從PC機接收各種靜態(tài)測試圖像、動態(tài)測試序列,不斷更新測試圖像庫。整個系統(tǒng)具有良好的硬件體系結(jié)構(gòu)、便捷的輸入接口,穩(wěn)定的信號輸出,同時操作靈活、方便,易于升級更新。 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中,使用了多種硬件、軟件開發(fā)工具,如PROTEL DXP、ISE、MODEL SIM、MATLAB、C#.NET等。由于軟硬件調(diào)試均由同一人完成,因此整個系統(tǒng)具備良好的統(tǒng)一性和兼容性。 另外,作者還研究并設(shè)計了一種針對H.264編解碼器壓縮損傷的測試信號。評估一個編碼器的性能可采用主觀評價或客觀評價兩種方法。其中主觀評價最為直接、有效。本文在依托主觀評價方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合客觀參數(shù)的指導(dǎo)性,研究并設(shè)計一種通過人眼就可以方便的觀測到實際存在的壓縮損傷的測試信號,以達到直接對編解碼器性能進行比較的目的。
上傳時間: 2013-07-19
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目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號,雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示,但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大,不便于進行傳輸。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中,國際標準化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標準并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標準,采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術(shù),以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 新發(fā)展的H.264/AVC比原有的視頻編碼標準大幅度提高了編碼效率,但其運算復(fù)雜度也大大增加,本文簡要分析了H.264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑,給出了主要模塊的優(yōu)化算法實驗結(jié)果。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案,主要不同有:增強的運動預(yù)測能力,準確匹配的較小塊變換,自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器,增強的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H.264/AVC編碼器提高50%編碼效率的同時,增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實際中恰當?shù)厥褂肏.264/AVC編碼工具可以較低的實現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當?shù)木幋a效率。故實際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運算復(fù)雜性和編碼效率之間進行折衷、兼顧考慮。H.264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度,也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實現(xiàn)方法的不同,可采用不同的硬件實現(xiàn)方法。本文基于上述思路進行優(yōu)化,具體的工作包括:針對去塊濾波的復(fù)雜性,本文提出一種適合硬件實現(xiàn)的算法,使其在節(jié)省了資源的同時,很好的達到了標準所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性,本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu),又極大的降低了硬件資源的實現(xiàn)方法。針對碼率控制的實現(xiàn),本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實現(xiàn)方式的算法,在保證實時性的同時,極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進行Baseline Profile編碼器的研究,給出了一種實時編碼器結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實時編碼,并將其和當前業(yè)界先進水平進行了對比,表明本文所實現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達到當前業(yè)界的先進水平。
上傳時間: 2013-07-23
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心血管疾病是當今危害人類健康的主要疾病之一,心電圖檢查是臨床上診斷心血管疾病的重要方法。心電圖準確的自動分析與診斷對于心血管疾病的診斷起著關(guān)鍵的作用,也是國內(nèi)外學者所熱衷的研究課題。QRS復(fù)合波的檢測是心電自動分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié),檢出的位置精度關(guān)系到后續(xù)處理和分析的正確性和準確性。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上,對基于小波變換的QRS復(fù)合波檢測算法做了深入研究;并針對小波變換算法與心電檢測算法的結(jié)構(gòu)提出了一種硬件實現(xiàn)方法。本文的主要內(nèi)容包括基于小波變換的心電信號檢測算法設(shè)計和該算法在FPGA系統(tǒng)上的實現(xiàn)兩個部分。 對國內(nèi)外近年內(nèi)發(fā)展起來的各種心電檢測方法進行了總結(jié),并綜合考慮檢出率和硬件實現(xiàn)的實時性等問題,采用小波變換方法對QRS復(fù)合波進行檢測。根據(jù)QRs復(fù)合波經(jīng)小波變換后,心電特征波在某些尺度上對應(yīng)有相對明顯的模極值對,通過在對應(yīng)尺度上判斷模極值對,進而檢測出對應(yīng)的特征波。 設(shè)計了基于小波變換的心電信號檢測算法的FPGA實現(xiàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包含三個模塊:心電信號預(yù)處理模塊、小波分解模塊和檢測模塊。心電信號預(yù)處理模塊對輸入的心電信號進行濾波預(yù)處理,以消除工頻干擾和基線漂移。小波分解模塊采用流水線設(shè)計,即把各層小波分解分成各個模塊獨立實現(xiàn),以提高運算效率。檢測模塊的功能是利用小波分解模塊的輸出結(jié)果在各尺度上尋找模極值對,并根據(jù)檢測策略檢測QRS復(fù)合波。 本文采用Veillog語言對設(shè)計進行了仿真驗證,并通過MIT-BIH心律失常標準數(shù)據(jù)庫對本文的設(shè)計實現(xiàn)進行性能評估,獲得了較好的檢出率。同時,綜合結(jié)果也表明系統(tǒng)時鐘能夠工作在較高的頻率,足以滿足高速實時對心電信號的處理與檢測。
上傳時間: 2013-04-24
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安規(guī)方面 X電容與Y電容的設(shè)計與計算方法
上傳時間: 2013-05-31
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主要講述靜電放電、射頻輻射電磁場、電快速瞬變脈 沖群、雷擊浪涌、由射頻場引起的傳導(dǎo)干擾、工頻磁場、 電壓跌落和衰減振蕩波等八項抗擾度試驗,其中前七項試 驗在通用抗擾度標準中已經(jīng)見到;后一項試驗(衰減振蕩 波抗擾度試驗)則在電力系統(tǒng)設(shè)備的抗擾度試驗中經(jīng)常可 以見到。考慮到國內(nèi)在引進生產(chǎn)家用電器的企業(yè)中經(jīng)常采 用的高頻噪聲模擬器,本章予以補充介紹。此外,汽車工 業(yè)在我國的迅速發(fā)展,拉動了與之配套的汽車電子與電器 行業(yè)的迅速發(fā)展。對后者的質(zhì)量控制與檢測問題便成為業(yè) 內(nèi)人士所關(guān)注的一個熱點。
上傳時間: 2013-05-24
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SLISP_V1709 雙龍ISP下載軟件 1、增加支持器件 2、開放熔絲預(yù)寫功能,以提高SPI方式器件的編程速度,提高生產(chǎn)效率。 支持的編程工具有: SL-USBISP A--------------連接PC編程 SL-USBCOPY A-------------連接PC編程及脫機拷貝 SL-USBISP II ------------連接PC編程 SL-JTAGICEMK II ---------連接PC編程及脫機拷貝 3、修正一些BUG,如英文環(huán)境的顯示字體等。-
上傳時間: 2013-07-26
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自上個世紀九十年代以來,我國著名學者、現(xiàn)中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的物理學中的逆問題,開創(chuàng)了應(yīng)用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法,其工作在1990年當時就得到了世界著名的《NATURE》雜志的高度評價。 華僑大學蘇武潯教授等則把Mobius變換的方法應(yīng)用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖,奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數(shù)的逆變換運算,得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號的各種常用波形的信號展開;并求得了與各種常用波形信號函數(shù)族相正交的函數(shù)族,以用于各展開系數(shù)的計算與信息的解調(diào);而后把它們應(yīng)用到通信系統(tǒng)中,提出了一種新的通信系統(tǒng),即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。 本文主要完成了兩個方面的工作,Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件設(shè)計實現(xiàn)和基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信系統(tǒng)的實現(xiàn)。首先,利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder軟件對Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系統(tǒng)進行仿真分析,對該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算,并繪出了信噪比-錯誤概率曲線;其次,利用DSPBuilder中的Signalcompiler將Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的主體模塊(函數(shù)及積分器的產(chǎn)生等)轉(zhuǎn)化成HDL硬件語言,后在QuartusⅡ軟件平臺上,結(jié)合利用VHDL編程的硬件程序模塊(分頻、延時、控制模塊等)構(gòu)架完整的Chen-Mobius通信系統(tǒng),并對此系統(tǒng)設(shè)計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等;最后,在Altera公司的Stratix 芯片上,實現(xiàn)硬件的編程和下載,從而完成了Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件實現(xiàn)。 另外,利用Chen-Mobius單路通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)分別對語音信號進行加密與解密,在兩塊DE2的FPGA開發(fā)板上成功實現(xiàn)了基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信。完成本設(shè)計意義重大,它為今后Chen-Mobius通信系統(tǒng)應(yīng)用于通信領(lǐng)域的各個方面,邁開堅實的一步。
標簽: ChenMobius FPGA 通信系統(tǒng) 硬件實現(xiàn)
上傳時間: 2013-07-24
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· SmartARM2400是廣州致遠電子有限公司精心設(shè)計的一款集教學、競賽、工控開發(fā)于一身的開發(fā)套件,套件以NXP公司的LPC2478為核心,該芯片具有EMC(外部總線接口),可支持核心板上集成的32M SDRAM和2MB NOR Flash,并提供4路串口、1路IrDA接口、1路10/100M以太網(wǎng)接口、2個CAN-bus接口、1路I2S接口、1路USB OTG接口、1路USB Hos
上傳時間: 2013-06-22
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LM3S系列UART例程:以FIFO中斷方式發(fā)送
上傳時間: 2013-04-24
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