邊界掃描技術(shù)是一種應(yīng)用于數(shù)字集成電路器件的標(biāo)準(zhǔn)化可測(cè)試性設(shè)計(jì)方法，它提供了對(duì)電路板上元件的功能、互連及相互間影響進(jìn)行測(cè)試的一種新方案，極大地方便了系統(tǒng)電路的測(cè)試。本文基于IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)剖析了JTAG邊界掃描測(cè)試的精髓，分析了其組成，功能與時(shí)序控制等關(guān)鍵技術(shù)。 應(yīng)用在FPGA芯片中的邊界掃描電路側(cè)重于電路板級(jí)測(cè)試，兼顧芯片功能測(cè)試，同時(shí)提供JTAG下載方式。針對(duì)在FPGA芯片中的應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種邊界掃描電路，應(yīng)用于自行設(shè)計(jì)的FPGA結(jié)構(gòu)之中。除了基本的測(cè)試功能外，加入了對(duì)FPGA芯片進(jìn)行配置、回讀以及用戶自定義測(cè)試等功能。 通過仿真驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)的邊界掃描電路可實(shí)現(xiàn)FPGA芯片的測(cè)試、配置和回讀等功能，并符合IEEE 11491.1邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： JTAG FPGA 邊界掃描 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)系的一門核心課程。但是它涉及的知識(shí)面非常廣，內(nèi)容包括中央處理器、指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)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(shí)，普遍覺得內(nèi)容抽象難于理解。但借助于該計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以進(jìn)一步融會(huì)貫通學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握計(jì)算機(jī)各模塊的工作原理，相互關(guān)系的來龍去脈。 為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的靈活性，降低實(shí)驗(yàn)成本，我們采用FPGA芯片技術(shù)來徹底更新現(xiàn)有的計(jì)算器組成原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。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(jì)概念，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有極強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。它不僅使該系統(tǒng)性能的改進(jìn)和擴(kuò)充變得十分簡(jiǎn)易和方便，而且使學(xué)生自己設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)變?yōu)榭赡?。?jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)的最終目的是讓學(xué)生能夠設(shè)計(jì)CPU，但首先，學(xué)生必須知道CPU的各個(gè)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(jì)出一個(gè)教學(xué)用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺(tái)，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(jì)出一套實(shí)驗(yàn)。 本文重點(diǎn)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(jì)算，存儲(chǔ)，I/O操作等均可由VHDL來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括時(shí)序電路的組成及控制原理實(shí)驗(yàn)、八位運(yùn)算器的組成及復(fù)合運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)、浮點(diǎn)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)、多流水線處理器實(shí)驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)實(shí)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(tái)，這樣既不會(huì)讓學(xué)生花太多的時(shí)間在畫電路圖上，又能讓學(xué)生更好的理解每個(gè)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)，即實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要求，規(guī)劃不同實(shí)驗(yàn)控制邏輯。用戶可選擇不同的實(shí)驗(yàn)邏輯，通過把實(shí)驗(yàn)邏輯下載到FPGA芯片中構(gòu)成自己的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 其次，論文詳細(xì)的闡述了VHDL模塊化設(shè)計(jì)，如何運(yùn)用VHDL技術(shù)來依次實(shí)現(xiàn)CPU的各個(gè)功能部件。VHDL語言作為一種國(guó)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(guó)際知名電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具研發(fā)商所采用，并隨同EDA設(shè)計(jì)工具一起廣泛地進(jìn)入了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)。再次，論文針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中遇到的較為棘手的多流水線等問題，也進(jìn)行了深入的闡述和剖析。學(xué)生需要什么樣的實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)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(jì)，運(yùn)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(shí)或技能，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是在編寫VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下，基本上較為完整的實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FPGA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了部分功能的測(cè)試和部分性能方面的分析。本論文的研究，為FPGA在實(shí)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(duì)FPGA與VHDL標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： 計(jì)算機(jī)組成 實(shí)驗(yàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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遙感圖像在人類生活和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，適合各種要求的遙感圖像編碼技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于小波變換的內(nèi)嵌編碼技術(shù)已成為當(dāng)前靜止圖像編碼領(lǐng)域的主流，其中就包括基于分層樹集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees，SPIHT)的內(nèi)嵌編碼算法。這種算法具有碼流可隨機(jī)獲取以及良好的恢復(fù)圖像質(zhì)量等特性，因此成為實(shí)際應(yīng)用中首選算法。隨著對(duì)圖像編碼技術(shù)需求的不斷增長(zhǎng)，尤其是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域如衛(wèi)星偵察等方面，這種編碼算法亟待轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的硬件編碼器。 在靜止圖像編碼領(lǐng)域，高性能的圖像編碼器設(shè)計(jì)一直是相關(guān)研究人員不懈追求的目標(biāo)。本文針對(duì)靜止圖像編碼器的設(shè)計(jì)作了深入研究，并致力于高性能的圖像編碼算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的研究，提出了具有創(chuàng)新性的降低計(jì)算量、存儲(chǔ)量，提高壓縮性能的算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并成功應(yīng)用于圖像編碼硬件系統(tǒng)中。這個(gè)方案還支持壓縮比在線可調(diào)，即在不改變硬件框架的條件下可按用戶要求實(shí)現(xiàn)16倍到2倍的壓縮，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。本文所做的工作包括了兩個(gè)部分。 1．一種基于行的實(shí)時(shí)提升小波變換實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)同時(shí)處理行變換和列變換，并且在圖像邊界采用對(duì)稱擴(kuò)展輸出邊界數(shù)據(jù)，使得圖像小波變換時(shí)間與傳統(tǒng)的小波變換相比提高了將近2.6倍，提高了硬件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。該結(jié)構(gòu)還合理地利用和調(diào)度內(nèi)部緩沖器，不需要外部緩沖器，大大降低了硬件系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器的要求。 2．一種采用左遍歷的比特平面并行SPIHT編碼結(jié)構(gòu)：在該編碼結(jié)構(gòu)中，空間定位生成樹采用深度優(yōu)先遍歷方式，比特平面同時(shí)處理極大地提高了編碼速度。
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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對(duì)新型電動(dòng)自行車的關(guān)鍵動(dòng)力部件———直流無刷電機(jī)作了深入的剖析與設(shè)計(jì)。本文所介紹的電動(dòng)自行車中使用的直流無刷電機(jī),系參考英國(guó)Patscentre 國(guó)際實(shí)驗(yàn)室協(xié)作設(shè)計(jì)產(chǎn)品,采用全電子操縱系統(tǒng),電動(dòng)自行車
標(biāo)簽： 電動(dòng)自行車 控制 直流無刷電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在工業(yè)領(lǐng)域中，經(jīng)常需要在產(chǎn)品表面留下永久性的標(biāo)識(shí)，通常作為便于今后追蹤的商標(biāo)、流水號(hào)、日期等等。特別在機(jī)械行業(yè)對(duì)零部件的管理，在市場(chǎng)上需要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)量跟蹤。機(jī)械行業(yè)在零部件上的標(biāo)記打印在追求美觀的同時(shí)，要求有一定的打印速度和打印深度。標(biāo)記打印能夠?yàn)槠髽I(yè)提供產(chǎn)品的可追溯性，更好的貫徹IS09000標(biāo)準(zhǔn)。 由于傳統(tǒng)的標(biāo)記打印在打印效率、美觀以及防偽等方面存在問題，不適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)要求，而激光打印技術(shù)雖然較好的克服了傳統(tǒng)工藝的許多缺點(diǎn)，但激光器在惡劣的生成現(xiàn)場(chǎng)缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定性的工作特點(diǎn)的制約，不能完全滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。為了彌補(bǔ)上述不足，適應(yīng)大批量生產(chǎn)發(fā)展需要，氣動(dòng)標(biāo)記打印技術(shù)成為一種較好的選擇。 本課題在分析了現(xiàn)在市場(chǎng)上存在氣動(dòng)標(biāo)記刻印系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)后，針對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)記打印機(jī)打印速度相對(duì)較慢，打印精度相對(duì)較低以及控制軟件不靈活的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套新的控制方案，使用FPGA作為核心控制器，配合PC機(jī)標(biāo)記打印軟件工作，代替以往PC或單片機(jī)的控制。該方案充分利用了FPGA可以高速并行工作的特點(diǎn)，能夠高精度平穩(wěn)的輸出控制脈沖，使打印過程平穩(wěn)進(jìn)行。 本文描述了從總體方案設(shè)計(jì)到一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，總體方案中提出了整個(gè)控制系統(tǒng)的劃分和關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)上的考慮。在硬件設(shè)計(jì)方面完成硬件電路設(shè)計(jì)，包括接口電路設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)FPGA控制器時(shí)，采用了優(yōu)化后的比較積分直線插補(bǔ)算法使得輸出的插補(bǔ)脈沖均勻穩(wěn)定；采用梯形速率控制算法，克服了速度突變情況時(shí)的失步或過沖現(xiàn)象；在軟件方面，新開發(fā)了一套PC工業(yè)標(biāo)記系統(tǒng)軟件，采用了多線程技術(shù)和TTF矢量字庫等技術(shù)。 整套標(biāo)記打印系統(tǒng)經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行調(diào)試，表現(xiàn)穩(wěn)定，現(xiàn)已經(jīng)試用性投放市場(chǎng)．從生產(chǎn)廠家重慶恒偉精密機(jī)械有限公司和客戶的反饋信息來看，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，打印速度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，能夠在256細(xì)分下驅(qū)動(dòng)電機(jī)平穩(wěn)快速運(yùn)動(dòng)，打印精度高，達(dá)到市場(chǎng)領(lǐng)先水平，并且得到客戶充分的肯定。
標(biāo)簽： 工業(yè) 標(biāo)記 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于離散對(duì)數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求，安全性依賴于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當(dāng)前密碼學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢(shì)，使得采用專用集成電路來實(shí)現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢(shì)。因此，本課題著眼于應(yīng)用，針對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了較為深入的探討與研究。 本課題從實(shí)際應(yīng)用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案：首先，對(duì)實(shí)現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進(jìn)行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后，按照層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語言VHDL作為設(shè)計(jì)輸入，對(duì)各運(yùn)算器和控制模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對(duì)之進(jìn)行功能仿真，以保證底層設(shè)計(jì)的正確性。最后，在確保每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)正確的前提下，完成電路的總體設(shè)計(jì)，再進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的仿真與測(cè)試。 本課題對(duì)Schnorr數(shù)字簽名算法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了比未改進(jìn)前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運(yùn)行時(shí)間。對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計(jì)也獲得了良好的指標(biāo)：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時(shí)間，驗(yàn)證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值，其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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示波器是調(diào)試電路的一個(gè)重要工具，其性能的優(yōu)劣直接影響電路測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。在電路參數(shù)的分析過程中，除了示波器的帶寬、采樣率和存儲(chǔ)深度外，一個(gè)更重要的指標(biāo)就是波形捕獲率，該指標(biāo)直接關(guān)系到示波器能否捕獲到偶發(fā)的錯(cuò)...
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字存儲(chǔ)示波器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢(shì)。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們?cè)敿?xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時(shí)間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對(duì)幅值和相位較平衡的正交信號(hào)，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對(duì)于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲(chǔ)等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
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