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(jì)開始受到了人們的重視。基于FPGA的RISC軟核處理器在各個(gè)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了RISC處理器發(fā)展的現(xiàn)狀與水平。認(rèn)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(xì)分析了該設(shè)計(jì)采用的指令集——MIPS指令集的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出了一個(gè)32位RISC軟核處理器，這個(gè)軟核處理器采用五級(jí)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(jìn)行驗(yàn)證，證明了所設(shè)計(jì)的32位RISC處理器能準(zhǔn)確的執(zhí)行所選用的MIPS指令集，運(yùn)行速度能達(dá)到30MHz，功能良好。 通過對(duì)所設(shè)計(jì)對(duì)象特點(diǎn)及其可行性的研究，選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證的環(huán)境。在設(shè)計(jì)方法上，該課題采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過程中采用了邊設(shè)計(jì)邊驗(yàn)證這種設(shè)計(jì)與驗(yàn)證相結(jié)合的設(shè)計(jì)流程，大大提高了設(shè)計(jì)的可靠性。該課題在設(shè)計(jì)過程中還提出了兩個(gè)有效的設(shè)計(jì)思路：第一是在32位寄存器的設(shè)計(jì)中利用FPGA的內(nèi)部RAM資源來設(shè)計(jì)，減少了傳輸延時(shí)，提高了運(yùn)行速度，并大大減少了對(duì)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(jì)方法，使得設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際的需求適當(dāng)?shù)脑鰷p相應(yīng)的部件，以達(dá)到需求與性能的統(tǒng)一。這兩個(gè)方法都有效地解決了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，提高了處理器的性能。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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現(xiàn)代IC設(shè)計(jì)中，隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜度的增長，驗(yàn)證成為最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。在現(xiàn)代ASIC設(shè)計(jì)中，很難用單一的驗(yàn)證方法來對(duì)復(fù)雜芯片進(jìn)行有效的驗(yàn)證，為了將設(shè)計(jì)錯(cuò)誤減少到可接受的最小量，需要將一系列的驗(yàn)證方法和工具結(jié)合起來。 在64位全定制嵌入式CPU設(shè)計(jì)過程中，使用了多種驗(yàn)證技術(shù)和方法，并將FPGA驗(yàn)證作為ASIC驗(yàn)證的重要補(bǔ)充，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)正確的可靠性。 論文首先介紹了64位CPU的結(jié)構(gòu)，結(jié)合選用的Xilinx的Virtex
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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移動(dòng)通信是目前通信技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，CDMA技術(shù)憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優(yōu)勢成為第三代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的技術(shù)手段。 本文在深入分析CDMA通信系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了CDMA基站基帶系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，論述了CDMA基站基帶系統(tǒng)前向鏈路和反向鏈路中各個(gè)信號(hào)處理模塊的工作原理，對(duì)CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發(fā)生器、基帶成形濾波器、QPSK調(diào)制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了基于FPGA的建模和設(shè)計(jì)，取得了一些有價(jià)值的階段性成果。這些對(duì)CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行深入探索、研究和設(shè)計(jì)，具有一定的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA CDMA 基站 基帶系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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)測試系統(tǒng)的核心，在測試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國內(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開發(fā)所具備的基本知識(shí)作了簡要介紹。文中對(duì)GPIB總線進(jìn)行了簡單的描述，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語言完成各模塊功能描述，通過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)采取類似畫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，指出了開展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步和日益成熟，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。由于ISA數(shù)據(jù)采集卡的固有缺陷，PCI接口的數(shù)據(jù)采集卡將逐漸取代ISA數(shù)據(jù)采集卡，成為數(shù)據(jù)采集的主流。為了簡化PCI數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)采集可靠性，本文研究并開發(fā)了一種基于FPGA的PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)。 論文對(duì)PCI對(duì)目標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)的原理和方法進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)了基于FPGA的PCI數(shù)據(jù)采集卡的硬件電路，通過在FPGA中嵌入了PCI目標(biāo)設(shè)備的IP核與用戶邏輯部分，構(gòu)成了SOPC系統(tǒng)。使用Verilog硬件描述語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA內(nèi)部采集數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)管理寄存器和FIFO數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列等模塊電路。利用ModelSim對(duì)PCI系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。完成了系統(tǒng)硬件電路PCB板的設(shè)計(jì)，最終制作了PCI數(shù)據(jù)采集卡。 論文針對(duì)PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)軟件需求，研究了WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件、Windows環(huán)境的簡易虛擬示波器以及簡易虛擬邏輯儀實(shí)現(xiàn)原理和方法。利用DriverStudio+Windows DDK for XP+VC6的軟件平臺(tái)，開發(fā)了WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)了Windows環(huán)境的簡易虛擬示波器，和簡易虛擬邏輯儀。系統(tǒng)測試結(jié)果表明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，功能和指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA PCI 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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串行數(shù)字接口SDI是目前使用最廣泛的數(shù)字視頻接口。它是遵循SMPTE-259M和EBtJ-Tech-3267標(biāo)準(zhǔn)制定的，己經(jīng)被世界上眾多數(shù)字視頻設(shè)備生產(chǎn)廠家普遍采納并作為標(biāo)準(zhǔn)視頻接口，主要用在非線性編輯系統(tǒng)、視頻服務(wù)器、虛擬演播室以及數(shù)字切換矩陣和數(shù)字光端機(jī)等場合。 以往的SDI接口在實(shí)現(xiàn)方法上有成本高、靈活性低等缺點(diǎn)，針對(duì)這些不足，本文在研究串行數(shù)字接口工作原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于FPGA的標(biāo)清串行數(shù)字接口(SD-SDI)的設(shè)計(jì)方案，并使用SOPC Builder構(gòu)成一個(gè)Nios II處理器系統(tǒng)，將SDI接口以IP核形式嵌入到FPGA內(nèi)部，從而提高系統(tǒng)的集成度，使之具有視頻數(shù)據(jù)處理速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性價(jià)比高的特點(diǎn)。具體研究內(nèi)容包括： 1.在分析SDI接口的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，提出了串行數(shù)字接口的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，完成了SDI接口卡的FPGA芯片內(nèi)部配置以及驅(qū)動(dòng)電路、均衡電路、電源電路等硬件電路設(shè)計(jì)。 2.采用軟邏輯方法實(shí)現(xiàn)SDI接口的傳輸功能，進(jìn)行了具體的模塊化設(shè)計(jì)與仿真。 3.引入Nios II嵌入式軟核處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)了視頻圖像數(shù)據(jù)的采集程序。 該傳輸系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone II EP2C35F672C8為核心芯片，通過發(fā)送和接收電路的共同作用，能夠完成標(biāo)清數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸，初步確立了以SDI接口為數(shù)據(jù)源的視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)的整體模式和框架。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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激光測距是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種精密測量技術(shù)，因其良好的精確度特性廣泛地應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開發(fā)成本較高，電路較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy等諸多問題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴(yán)重阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應(yīng)用，因此近年來激光測距技術(shù)向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個(gè)專用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)簡化成三個(gè)部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設(shè)計(jì)的激光測距系統(tǒng)基于相位差式激光測距原理，綜合當(dāng)前所有的測相技術(shù)，提出了一種基于FPGA的芯片運(yùn)用DCM的動(dòng)態(tài)移相功能實(shí)現(xiàn)相位差測量的方法。該方法實(shí)現(xiàn)起來方便快捷，無需復(fù)雜的過程計(jì)算，不僅能夠達(dá)到較高的測距精度，同時(shí)可以大大簡化外圍電路的設(shè)計(jì)，使測距系統(tǒng)達(dá)到最大程度的集成化，滿足了近年來激光測距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對(duì)測距誤差的影響，降低測距系統(tǒng)對(duì)測試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)有： 1.基于方波實(shí)現(xiàn)激光的調(diào)制和發(fā)射，簡化了復(fù)雜的外圍電路設(shè)計(jì)； 2.激光測距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。 在基于DCM的激光測距方案中，本文詳細(xì)的敘述了利用DCM測相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計(jì)算過程，然后將利用不同測尺測得的結(jié)果進(jìn)行合成，并最終將距離的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制顯示出來。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發(fā)板做為開發(fā)平臺(tái)，通過編程和仿真驗(yàn)證了該測距方案的可行性。在采用多次測量求平均值的情況下，該測距方案的測距精度可以達(dá)到3mm，測距量程可達(dá)100m。該方案設(shè)計(jì)新穎，可將整個(gè)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，為最終的專用集成芯片的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，有利于測距系統(tǒng)的集成單片化。
標(biāo)簽： FPGA 激光測距 數(shù)據(jù)處理
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)是一種新型集成電路，可以將眾多的控制功能模塊集成為一體，具有集成度高、實(shí)用性強(qiáng)、高性價(jià)比、便于開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。單相全橋逆變器是逆變器的一種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)它的研究可以為三相逆變器研究提供參考，因此對(duì)單相全橋逆變器的分析有著重要的意義。 本文研制了一種基于FPGA的SPWM數(shù)字控制器，并將其應(yīng)用于單相逆變器進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容包括：SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)以及逆變器硬件電路設(shè)計(jì)，并對(duì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了深入分析，提出了相應(yīng)的解決方案和減小波形失真的措施。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先對(duì)雙極性／單極性正弦脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行分析，選用適合高頻設(shè)計(jì)的雙極性調(diào)制。其次，詳細(xì)分析死區(qū)效應(yīng)，采用通過判斷輸出電壓電流之間的相位角預(yù)測橋臂電流極性方向，超前補(bǔ)償波形失真的方案。最后，采用電壓反饋實(shí)時(shí)檢測技術(shù)，對(duì)PWM進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分，完成了DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、電流極性判斷(零點(diǎn)判斷模塊和延時(shí)模塊)和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。針對(duì)仿真和實(shí)驗(yàn)中的毛刺現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生機(jī)理，給出常用的解決措施，改進(jìn)了系統(tǒng)性能。
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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本文主要研究一種隔離器高速數(shù)據(jù)通信卡設(shè)計(jì)，并對(duì)基于PCI總線的內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊和交換的硬件編程實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說明，最后在pc機(jī)windows平臺(tái)下對(duì)數(shù)據(jù)通信卡進(jìn)行吞吐量和穩(wěn)定性的測試。 首先介紹了網(wǎng)絡(luò)安全的現(xiàn)狀以及物理網(wǎng)絡(luò)隔離的原理和重要性，并敘述了網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品的發(fā)展，接著介紹網(wǎng)絡(luò)隔離系統(tǒng)，并提出硬件平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案：重點(diǎn)敘述了網(wǎng)閘內(nèi)外網(wǎng)通訊的硬件核心數(shù)據(jù)通信卡設(shè)計(jì)思路和數(shù)據(jù)的流程，以及基于FPGA的PCI接口外部邏輯設(shè)計(jì)，并對(duì)該數(shù)據(jù)通訊卡在windows平臺(tái)雙機(jī)之間通訊作了測試，并對(duì)測試結(jié)果作了分析。
標(biāo)簽： FPGA PCI 高速數(shù)據(jù) 通信卡
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺(tái)逆變器并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時(shí)其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對(duì)電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過對(duì)傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各控制器參數(shù)，并通過MATLAB仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來越多地用于工程實(shí)踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實(shí)現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實(shí)意義，設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測試結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： FPGA 三相逆變器 并聯(lián) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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