隨著海洋勘測技術(shù)的發(fā)展,研制高性能的海洋測流儀器越來越重要。多普勒聲學(xué)海流剖面儀就是一種非常重要的用來測量海流速度的儀器。在調(diào)試多普勒聲學(xué)海流剖面儀的過程中,多普勒聲學(xué)海流剖面儀信號(hào)模擬器是很重要的設(shè)備,它是數(shù)字模擬技術(shù)與多普勒聲學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它通過模擬的方法產(chǎn)生聲學(xué)海流剖面儀回波信號(hào),以便在不具備實(shí)際海洋情況的條件下,可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對聲學(xué)海流剖面儀的樣機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。在此情況下,本文研制了一種聲學(xué)海流剖面儀信號(hào)模擬器,并對聲學(xué)海流剖面儀回波信號(hào)接收過程中使用的算法進(jìn)行了研究。 本文首先比較了多普勒聲學(xué)海流剖面儀的發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的關(guān)系,分析了產(chǎn)生多普勒頻移的原因。選用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)生成多普勒聲學(xué)海流剖面儀調(diào)試所需要的回波信號(hào)o DDS技術(shù)克服了傳統(tǒng)信號(hào)源的頻率精度不高和頻率不穩(wěn)等問題。本文選用專用DDS芯片AD9833來實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)的產(chǎn)生,利用ARM嵌入式技術(shù)對輸出信號(hào)進(jìn)行控制。 信號(hào)模擬器以S3C2410處理器為核心構(gòu)建了硬件平臺(tái),采用核心板與擴(kuò)展板相結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)。核心板主要包括了存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口和各種通訊接口。其主要功能是存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信號(hào)和通訊功能;擴(kuò)展電路包括了16路DDS信號(hào)輸出及信號(hào)調(diào)理電路,可以通過軟件來配置16路信號(hào)相應(yīng)的工作狀態(tài)及選擇信號(hào)輸出形式。硬件設(shè)計(jì)預(yù)留了一定數(shù)量的I/O接口以備將來擴(kuò)展之用。 建立嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境;并分析BootLoader啟動(dòng)機(jī)制,移植VIVI;通過配置內(nèi)核相關(guān)文件,移植Linux2.4.18內(nèi)核到模擬器系統(tǒng);編寫16路DDS的驅(qū)動(dòng)程序;設(shè)計(jì)了模擬器的上位機(jī)通訊程序及用應(yīng)程序;對系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件調(diào)試,調(diào)試結(jié)果表明模擬器完全能夠模擬聲學(xué)海流剖面儀的回波信號(hào)。 最后,結(jié)合回波信號(hào)形式,采用基帶解調(diào)、復(fù)相關(guān)等技術(shù)對接收回波信號(hào)所使用的算法進(jìn)行了研究,估算出多普勒頻移,配合了調(diào)試海流剖面儀樣機(jī)工作的進(jìn)行。該模擬器不但可以模擬回波信號(hào),還可以作為發(fā)射信號(hào)來用,大大提高了模擬器的實(shí)用性。關(guān)鍵詞:聲學(xué)海流剖面儀;S3C2410; AD9833;嵌入式Linux;回波信號(hào)
標(biāo)簽: ARM 聲學(xué) 信號(hào)模擬器 信號(hào)處理
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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該文結(jié)合"10M/100M以太網(wǎng)交換芯片的設(shè)計(jì)"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(jì)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(jī)、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(jì)方案和實(shí)現(xiàn)框圖.同時(shí)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(jì)方案中的IC接口模塊的FPGA設(shè)計(jì)的驗(yàn)證和仿真,并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析比較,驗(yàn)證了IC接口模塊可以作為一個(gè)軟核來使用.
標(biāo)簽: 10100M FPGA I2C 以太網(wǎng)
上傳時(shí)間: 2013-07-18
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本文介紹了通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器研究的背景意義和目前國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀,并詳細(xì)敘述了所選方案的設(shè)計(jì)過程。本協(xié)議轉(zhuǎn)換器的豐控制芯片采用了基于ARM7內(nèi)核的32位微控制芯片LPC2212,提供了高速穩(wěn)定的硬件平臺(tái)。操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ,工作穩(wěn)定,實(shí)時(shí)性強(qiáng),移植方便。 本文的豐要內(nèi)容如下:整體的設(shè)計(jì)思路,結(jié)構(gòu)組成;系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì),豐要包括網(wǎng)絡(luò)接口電路,USB接口電路,以及串口擴(kuò)展電路;TCP/IP協(xié)議,豐要包括TCP協(xié)議,IP協(xié)議,ARP協(xié)議等;USB協(xié)議,豐要包括USB設(shè)備構(gòu)架,USB數(shù)據(jù)流模型;串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)以及太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù);嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ,豐要包括信號(hào)量,消息郵箱,消息隊(duì)列等;操作系統(tǒng)的移植,豐要包括與處理器相關(guān)的文件的改寫。整個(gè)系統(tǒng)的硬件和底層軟件部分已經(jīng)完成,經(jīng)串口調(diào)試軟件、USB總線監(jiān)測軟件以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件進(jìn)行實(shí)際的收發(fā)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了方案的合理性。 在USB和以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序的編寫中,查閱了大量的相關(guān)資料。對于USB協(xié)議,重點(diǎn)分析了USB協(xié)議的架構(gòu)和數(shù)據(jù)流模型。對于TCP/IP協(xié)議,仔細(xì)分析了其封裝和分用,分析了TCP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議的原理及程序的實(shí)現(xiàn)。對于操作系統(tǒng)的移植,給出了具體的實(shí)現(xiàn)步驟,并給出了豐要的代碼。
標(biāo)簽: ARM 環(huán)境 通訊協(xié)議 轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間: 2013-06-10
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39839電感量計(jì)算小巧實(shí)用的綠色軟件,根據(jù)輸入的線圈長度、線圈直徑、導(dǎo)線直徑、線圈匝數(shù)及工作頻率快速計(jì)算出電感量、自分布電容、空載Q值、自諧振頻率
上傳時(shí)間: 2013-06-03
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數(shù)字通信系統(tǒng)中,在實(shí)際信道上傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí),由于信道傳輸特性不理想及噪聲的影響,接收端所收到的數(shù)字信號(hào)不可避免地會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。為了減小誤碼率,提高接收質(zhì)量,必須采用差錯(cuò)控制編碼。對于數(shù)字視頻通信系統(tǒng)這類高碼率,高要求的系統(tǒng),為了提供優(yōu)良的圖象質(zhì)量,采用差錯(cuò)控制編碼尤為重要。 本文采用的DVB-T系統(tǒng)差錯(cuò)控制技術(shù)是針對于數(shù)字視頻通信而設(shè)計(jì)的,提出了糾錯(cuò)編碼結(jié)合交織技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案,即RS(204,188,8)截短碼、卷積交織、卷積碼三種技術(shù)的級(jí)聯(lián)。各技術(shù)中的參數(shù)設(shè)計(jì)為輸入的MPEG-2傳輸流(TS流)提供了便利,在編碼后可以保持傳輸流的幀結(jié)構(gòu)和同步字節(jié)不改變,使接收端的同步捕獲和同步跟蹤成為可能。 本文首先簡要介紹了差錯(cuò)控制技術(shù),DVB-T系統(tǒng),以及硬件實(shí)現(xiàn)所用到的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。然后分別研究RS碼、卷積交織、卷積碼的編解碼原理,并提出了三類技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方案。其中,重點(diǎn)論述了RS碼解碼的硬件實(shí)現(xiàn)。將RS碼解碼分為四個(gè)模塊:伴隨式計(jì)算,BM迭代,錢搜索和錯(cuò)誤值計(jì)算,分別講述每個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)方案并給出仿真結(jié)果。最后,將該差錯(cuò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)輸出速率恒定的實(shí)際數(shù)字視頻通信系統(tǒng)中,按系統(tǒng)需要,加入了接口電路和速率控制的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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開關(guān)磁阻電機(jī)是電機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,既具有結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、成本低、容錯(cuò)能力強(qiáng),耐高溫等優(yōu)點(diǎn),又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持下獲得了良好的可控性能,目前己經(jīng)在多個(gè)工業(yè)部門得到應(yīng)用。因此,開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎(chǔ)上,以philip公司生產(chǎn)的LPC2101為主控芯片,充分利用其高速運(yùn)算能力和面向電機(jī)控制的高效控制能力,設(shè)計(jì)并制作了SRM控制器與系統(tǒng)軟件。本文以開關(guān)磁阻電機(jī)的調(diào)速控制策略及其控制實(shí)現(xiàn)方法為主要研究內(nèi)容,對開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、功率變換器技術(shù)、控制策略、控制方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個(gè)部分,第一部分介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及基本工作原理,綜述了開關(guān)磁阻電機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、特點(diǎn)及研究動(dòng)向,總結(jié)了開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)存在的技術(shù)問題,提出了本文的研究目的和主要研究內(nèi)容。 第二部分引用并討論了SR電動(dòng)機(jī)的基本數(shù)學(xué)模型和準(zhǔn)線性數(shù)學(xué)模型,然后基于此重點(diǎn)分析了與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性密切相關(guān)的相電流波形與轉(zhuǎn)子角位移的函數(shù)關(guān)系,最后根據(jù)課題所關(guān)心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),在理論分析的基礎(chǔ)上提出了SR電動(dòng)機(jī)控制方案并進(jìn)行了原理性分析,對SR電動(dòng)機(jī)各個(gè)運(yùn)行階段的特點(diǎn)進(jìn)行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)說明,主要包括以LPC2101為核心的控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì),根據(jù)SR電機(jī)的控制特點(diǎn),盡可能地開發(fā)了LPC2101的硬件資源和軟件資源,使控制系統(tǒng)具有很高的控制精度和靈活性,然后對功率變換器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和制作,分析了各種主電路形式的優(yōu)缺點(diǎn),采用了新型IGBT功率管作為主開關(guān)元器件,使功率變換器結(jié)構(gòu)得到簡化,設(shè)計(jì)了IGBT的功率驅(qū)動(dòng)電路,并專門設(shè)計(jì)了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護(hù)等保護(hù)單元,保證了整個(gè)系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行,然后分析了SR電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)位置傳感器檢測電路設(shè)計(jì)、電流及電壓斬波電路設(shè)計(jì)、電流檢測及保護(hù)電路設(shè)計(jì)等。 第四部分主要介紹了系統(tǒng)的總體控制思想,分析了各個(gè)運(yùn)行階段的控制策略,對控制策略的軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并給出了軟件實(shí)現(xiàn)的具體流程圖,直觀地體現(xiàn)了軟件編程思想。最后,對系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究及分析。目前,該控制系統(tǒng)已調(diào)試完畢,基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機(jī)的控制特點(diǎn),充分利用了ARM的硬件資源,采用PID數(shù)字調(diào)節(jié),發(fā)出相通斷信號(hào)和PWM信號(hào),并和電流、電壓等保護(hù)信號(hào)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對主功率元件的通斷控制。并且設(shè)計(jì)了相應(yīng)的外圍硬件檢測、保護(hù)、控制及人機(jī)接口電路,使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高;系統(tǒng)的控制軟件設(shè)計(jì),采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可讀性及可維護(hù)性,實(shí)現(xiàn)了一種電壓斬波和電流斬波控制相結(jié)合的控制方式;結(jié)合系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),開發(fā)了相應(yīng)的軟件模塊,使系統(tǒng)具有完善的保護(hù)和控制性能。 本系統(tǒng)經(jīng)過試驗(yàn),調(diào)速范圍可達(dá)100~2000轉(zhuǎn)/分,效率較高,性能優(yōu)良,驗(yàn)證了控制思想和控制方法的正確性。
標(biāo)簽: ARM 開關(guān)磁阻 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,流媒體技術(shù)的產(chǎn)生滿足了人們快速獲取多媒體信息的需求。它基于RTP/RTCP協(xié)議,運(yùn)用流式傳輸技術(shù),可以使人們在最短的時(shí)間內(nèi)獲得想要的多媒體資訊。流媒體技術(shù)可廣泛應(yīng)用于視頻播放、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教育等。嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前研究的另一個(gè)熱點(diǎn)。它具有低功耗、體積小、集成度高和專用性強(qiáng)等特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)早期主要應(yīng)用于軍事及航空航天領(lǐng)域,隨著工nternet的發(fā)展,新型的嵌入式系統(tǒng)正朝著信息家電IA(InformationAppliance)和3C(Computer、Commtlnication&Consumer)產(chǎn)品方向發(fā)展。 因此,基于嵌入式設(shè)備的流媒體傳輸就是一個(gè)非常有意義的研究方向。本文基于南京某公司的實(shí)際產(chǎn)品項(xiàng)目“電梯多媒體項(xiàng)目”,將流媒體技術(shù)與嵌入式設(shè)備相結(jié)合,應(yīng)用于電梯之中,使多媒體資訊的傳播無處不在。 本文首先研究了流媒體傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù)。深入研究了用于流媒體傳輸?shù)膶?shí)時(shí)傳輸與控制協(xié)議RTP/RTCP,掌握其結(jié)構(gòu)與規(guī)則;研究了實(shí)時(shí)傳輸QoS控制技術(shù),分析現(xiàn)有的一些網(wǎng)絡(luò)傳輸控制方法,分析了流媒體與嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)。 本文然后詳細(xì)分析了基于窗口的擁塞控制方法和基于速率的擁塞控制方法的原理和適用范圍,并改進(jìn)了其中基于發(fā)送端速率控制的擁塞控制方法,設(shè)計(jì)了一種基于接收端緩存和發(fā)送端速率控制相結(jié)合的流媒體傳輸控制方法。通過對接收端緩存剩余空間臨界點(diǎn)的設(shè)置與監(jiān)控,來輔助調(diào)節(jié)發(fā)送端的數(shù)據(jù)發(fā)送速率。它既可以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞,又可以提高流媒體的傳輸質(zhì)量。 本文最后介紹了嵌入式Linux系統(tǒng)的移植,分析了網(wǎng)絡(luò)上開源的RTP/RTCP實(shí)現(xiàn)庫JRTPLIB,并結(jié)合本文實(shí)際需要,對RTCP中RR分組的結(jié)構(gòu)做了修改,以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)本文所改進(jìn)的用于ARM流媒體傳輸控制的方法。
上傳時(shí)間: 2013-07-06
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隨著社會(huì)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(jì)算機(jī)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(gè)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。人們有時(shí)會(huì)采用DSP與MPEG-4算法結(jié)合的方案來實(shí)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(jì)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(shí)時(shí)性較好,適應(yīng)范圍廣。 首先,采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的思想提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,系統(tǒng)的整體架構(gòu)分為攝像頭、云臺(tái)控制器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器以及客戶端PC機(jī)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(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化的硬件電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)S3C2410的特點(diǎn)及系統(tǒng)整體需求,完成了電源復(fù)位模塊、晶振模塊、存儲(chǔ)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(tái)控制模塊等的硬件選型與電路連接。其中,在云臺(tái)控制模塊等的電路設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)的技巧,并重點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)接口部分和視頻數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)與說明。闡述了整個(gè)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(tái),搭建了交叉式的開發(fā)環(huán)境,對bootloader進(jìn)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(jì)方法對服務(wù)器端的軟件進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),主要包括共用程序庫、config配置文件、日志文件以及多個(gè)任務(wù)等。并對運(yùn)行于客戶端的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要說明。 第五,由于數(shù)字視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)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(jìn)行了優(yōu)化選擇,并詳細(xì)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(shí)間: 2013-04-24
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該論文的工作主要分為兩部分,第一部分是介紹與數(shù)字高清晰度電視(HDTV)碼流發(fā)生器配套的信源解碼板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).信源解碼板是整個(gè)碼流發(fā)生器的重要組成部分,該論文在介紹相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2和AC-3以及整個(gè)碼流發(fā)生器功能的基礎(chǔ)上提出了用ST公司的芯片組實(shí)現(xiàn)HDTV信源解碼板的設(shè)計(jì)方案.論文詳細(xì)分析了各個(gè)功能模塊的具體設(shè)計(jì)方法以及實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)注意的問題.目前該課題已經(jīng)成功結(jié)題,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全符合合作單位的要求.該論文的第二部分主要是進(jìn)行基于FPGA的顯示器測試信號(hào)發(fā)生器的研究與開發(fā).在對測試信號(hào)發(fā)生器所需產(chǎn)生的13種測試圖案和所要適應(yīng)的18種顯示格式的介紹之后,該論文提出了以FLEX10K50為核心控制芯片的顯示器測試信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案.該論文詳細(xì)討論了FPGA設(shè)計(jì)中各個(gè)功能模塊的劃分和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法,并介紹了對FLEX10K50進(jìn)行配置的方法.
標(biāo)簽: HDTV FPGA 碼流 發(fā)生器
上傳時(shí)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(gè)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(shí)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)。 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(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(jí)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(gè)功能塊,使得我們在設(shè)計(jì)中能夠按照其功能和時(shí)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(jí)流水線結(jié)構(gòu)的介紹使得對VEGA的設(shè)計(jì)有了一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。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(gè)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(tái)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(tái)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(cuò)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(tái)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。
標(biāo)簽: MIPS FPGA 微處理器 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-07-07
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