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(guó)際先進(jìn)技術(shù)相比，我國(guó)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(guó)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本著趕超國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，填補(bǔ)我國(guó)在該領(lǐng)域的空白以擺脫受制于國(guó)外的目的，我國(guó)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(chǎng)化階段。我國(guó)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?cè)谠O(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(duì)MIPS指令集和其五級(jí)流水線結(jié)構(gòu)的介紹使得對(duì)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?jī)蓚€(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?cè)趯?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?cè)赩EGA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(duì)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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8位電流模模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)研究 8位電流模模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)研究
標(biāo)簽： 8位 電流模 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)級(jí)芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。SoC技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢(shì)正廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。通過對(duì)8位增強(qiáng)型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實(shí)現(xiàn)，對(duì)SoC設(shè)計(jì)作了初步研究。 在對(duì)Intel MCS-8051的匯編指令集進(jìn)行了深入地分析的基礎(chǔ)上，按照至頂向下的模塊化的高層次設(shè)計(jì)流程，對(duì)8位CPU進(jìn)行了頂層功能和結(jié)構(gòu)的定義與劃分，并逐步細(xì)化了各個(gè)層次的模塊設(shè)計(jì)，建立了具有CPU及定時(shí)器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì)規(guī)劃。利用有限狀態(tài)機(jī)及微程序的思想完成了控制通路的各個(gè)層次模塊的設(shè)計(jì)規(guī)劃。利用組合電路與時(shí)序電路相結(jié)合的思想完成了定時(shí)器，中斷以及串行接口的規(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個(gè)機(jī)器周期對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。借助EDA工具ISE集成開發(fā)環(huán)境完成了各個(gè)模塊的編程、調(diào)試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對(duì)其進(jìn)行了完整的功能仿真和時(shí)序仿真。 設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的擴(kuò)展接口控制器對(duì)原有的8位處理器進(jìn)行擴(kuò)展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強(qiáng)了8位處理器的功能，可以用于現(xiàn)有單片機(jī)進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展。 本設(shè)計(jì)的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時(shí)鐘頻率和指令的執(zhí)行效率指標(biāo)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。本設(shè)計(jì)以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫(kù)、工藝庫(kù)以及FPGA結(jié)合開發(fā)出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴(kuò)展使用，易于升級(jí)，比較有實(shí)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)通過FPGA驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA CPU 8位 增強(qiáng)型
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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FFT/IFFT是時(shí)域信號(hào)與頻域信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的基本運(yùn)算，是數(shù)字信號(hào)處理的核心工具之一，因此，它廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在數(shù)字化的今天，不論是在通信領(lǐng)域還是在圖像處理領(lǐng)域，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的速度、精度和實(shí)時(shí)性要求不斷提高。為滿足不斷提高的要求，國(guó)內(nèi)外不斷地推出各種FFT/IFFT處理器，主要處理器有ASIC、DSP芯片、FPGA等。由于FPGA具有可反復(fù)編程的特點(diǎn)及豐富資源，所以它受到廣泛的關(guān)注。 本論文就是一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的FFT及IFFT處理器，該處理器使用A1tera公司的Stratix Ⅱ系列的FPGA芯片。它主要采用流水線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使各級(jí)運(yùn)算并行處理，對(duì)輸入進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)處理，提高了運(yùn)算速度，滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求；另外處理器所處理的數(shù)據(jù)是32位浮點(diǎn)型的，因此它同時(shí)提高了運(yùn)算的精度。
標(biāo)簽： FPGA IFFT FFT 浮點(diǎn)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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生化分析儀是醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行臨床診斷所必須的儀器之一。它通過對(duì)血液等人體體液的分析來測(cè)定諸如葡萄糖、膽固醇等生化指標(biāo)，這些常規(guī)生化指標(biāo)可以幫助醫(yī)生診斷疾病。生化分析儀在臨床診斷和化學(xué)檢驗(yàn)中具有重要作用。 目前的半自動(dòng)生化分析儀多以8位單片機(jī)為中央處理器，限制了儀器的性能。本文將嵌入式技術(shù)應(yīng)用于生化分析儀的研制當(dāng)中，選用了32位的ARM9處理器$3C2410A，嵌入Linux操作系統(tǒng)，搭建ARM+Linux的平臺(tái)，設(shè)計(jì)了智能型半自動(dòng)生化分析儀。 本文介紹了生化分析儀的原理——朗伯．比爾定律及其核心部件——光電比色計(jì)。對(duì)半自動(dòng)生化分析儀的整體架構(gòu)進(jìn)行了說明。 半自動(dòng)生化分析儀硬件結(jié)構(gòu)上由電源、時(shí)鐘、復(fù)位電路，存儲(chǔ)器系統(tǒng)，液路控制系統(tǒng)，光路控制系統(tǒng)，恒溫控制系統(tǒng)(包括溫度測(cè)量和溫度控制)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)(包括鍵盤、觸摸屏、液晶顯示器LCD和微型打印機(jī))和其他一些接口等組成，對(duì)于這些外圍硬件模塊本文給出了詳細(xì)設(shè)計(jì)。 在半自動(dòng)生化分析儀軟件設(shè)計(jì)方面，本文詳細(xì)介紹了交叉編譯調(diào)試環(huán)境的建立，引導(dǎo)裝載程序U-Boot的移植，Linux內(nèi)核的裁減與移植，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)，文件系統(tǒng)的建立與移植，應(yīng)用程序的編寫與移植。 本生化分析儀的功能包括MiniGUI圖形用戶界面、運(yùn)動(dòng)控制、溫度控制、數(shù)據(jù)處理、打印功能及SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)管理等。該新型半自動(dòng)生化分析儀使用方便，性價(jià)比高，適用于國(guó)內(nèi)的中小型醫(yī)療機(jī)構(gòu)。
標(biāo)簽： Linux ARM 半自動(dòng) 生化分析儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(guó)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(zhǎng)，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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人臉識(shí)別技術(shù)繼指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別以及聲音識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)之后，以其獨(dú)特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識(shí)別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測(cè)，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會(huì)議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個(gè)行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級(jí)和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計(jì)方法的靈活性降低了整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計(jì)成為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測(cè)算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點(diǎn)化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測(cè)系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺(tái)上，達(dá)到實(shí)時(shí)的檢測(cè)效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對(duì)于人臉檢測(cè)算法，首先確保的是檢測(cè)率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測(cè)方法。算法中較多的是積分圖的特征值計(jì)算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)算法進(jìn)行耗時(shí)分析確定運(yùn)行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場(chǎng)可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時(shí)間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對(duì)算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實(shí)現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點(diǎn)化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點(diǎn)計(jì)算。這里采用的方法是直接對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對(duì)尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測(cè)用的級(jí)聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對(duì)系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在視頻輸入輸出接入的同時(shí)，人臉檢測(cè)能夠達(dá)到17fps的檢測(cè)速度，并且獲得了很好的檢測(cè)率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LTC2400是凌特公司生產(chǎn)的一種微功耗、高精度24位A/D轉(zhuǎn)換器,該芯片內(nèi)部集成有振蕩器,工作電壓 2.7-5.5V,積分線性誤差為4ppm,RMS噪聲為0.3ppm,供電電流僅為200A,
標(biāo)簽： 2400 LTC 24位 AD轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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碼元定時(shí)恢復(fù)(位同步)技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)。位同步信號(hào)本身的抖動(dòng)、錯(cuò)位會(huì)直接降低通信設(shè)備的抗干擾性能，使誤碼率上升，甚至?xí)箓鬏斣獾酵耆茐摹Ｓ绕鋵?duì)于突發(fā)傳輸系統(tǒng)，快速、精確的定時(shí)同步算法是近年來研究的一個(gè)焦點(diǎn)。本文就是以Inmarsat GES/AES數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)為背景，研究了突發(fā)通信傳輸模式下的全數(shù)字接收機(jī)中位同步方法，并予以實(shí)現(xiàn)。 本文系統(tǒng)地論述了位同步原理，在此基礎(chǔ)上著重研究了位同步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、碼元定時(shí)恢復(fù)算法以及衡量系統(tǒng)性能的各項(xiàng)指標(biāo)，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。 首先根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)信道傳輸?shù)奶攸c(diǎn)分析了傳統(tǒng)位同步方法在突發(fā)系統(tǒng)中的不足，接下來對(duì)Inmarsat系統(tǒng)的短突發(fā)R信道和長(zhǎng)突發(fā)T信道的調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)做了細(xì)致的分析，并在Agilent ADS中進(jìn)行了仿真。 在此基礎(chǔ)上提出了一種充分利用報(bào)頭前導(dǎo)比特信息的，由滑動(dòng)平均、閾值判斷和累加求極值組成的快速報(bào)頭時(shí)鐘捕獲方法，此方法可快速精準(zhǔn)地完成短突發(fā)形式下的位同步，并在FPGA上予以實(shí)現(xiàn)，效果良好。 在長(zhǎng)突發(fā)形式下的報(bào)頭時(shí)鐘捕獲后還需要對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行位同步跟蹤，在跟蹤過程中本論文首先用DSP Builder實(shí)現(xiàn)了插值環(huán)路的位同步算法，進(jìn)行了Matlab仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)。并在插值環(huán)路的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，提出了一種新的高效的基于移位算法的位同步方案并予以FPGA實(shí)現(xiàn)。最后將移位算法與插值算法進(jìn)行了性能比較，證明該算法更適合于本項(xiàng)目中Inmarsat的長(zhǎng)突發(fā)信道位同步跟蹤。 論文對(duì)兩個(gè)突發(fā)信道的位同步系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究、算法設(shè)計(jì)以及硬件實(shí)現(xiàn)的全過程，滿足系統(tǒng)要求。
標(biāo)簽： 海事衛(wèi)星 信號(hào) 位同步 檢測(cè)
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