國(guó)家863項(xiàng)目“飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務(wù)是研究設(shè)計(jì)符合CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的FC通信卡。本課題是這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)一步引伸，用于設(shè)計(jì)SCI串行通信接口，以實(shí)現(xiàn)環(huán)上多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項(xiàng)目為背景，對(duì)基于FPGA的SCI串行通信接口進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議，接著對(duì)SCI串行通信接口的兩個(gè)模塊：SCI節(jié)點(diǎn)模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進(jìn)程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲(chǔ)器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點(diǎn)模型的實(shí)現(xiàn)上，利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的高速串行通信，并利用Aurora IP核實(shí)現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議；設(shè)計(jì)一個(gè)同步FIFO實(shí)現(xiàn)旁路FIFO；利用FPGA上的塊RAM實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收存儲(chǔ)器；中斷進(jìn)程、地址解碼和多路復(fù)合分別在控制邏輯中實(shí)現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個(gè)部分。本課題中，采用FPGA+PCI軟核的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁：PCI核的配置模塊負(fù)責(zé)對(duì)PCI核進(jìn)行配置，得到用戶需要的PCI核；用戶邏輯模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能；并引入中斷機(jī)制來(lái)提高SCI通信接口與主機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設(shè)計(jì)選用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL和VHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動(dòng)程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測(cè)試應(yīng)用程序。最后，將FPGA設(shè)計(jì)下載到FC通信卡中運(yùn)行，并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，運(yùn)行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因，指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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I2C(Inter Integrated Circuits)是Philips公司開發(fā)的用于芯片之間連接的串行總線，以其嚴(yán)格的規(guī)范、卓越的性能、簡(jiǎn)便的操作和眾多帶I2C接口的外圍器件而得到廣泛的應(yīng)用并受到普遍的歡迎。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要討論了如何利用Verilog/FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)隨機(jī)讀/寫的I2C接口電路，實(shí)現(xiàn)與外圍I2C接口器件E2PROM進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)讀、寫等功能，傳輸速率實(shí)現(xiàn)為100KBps。在Modelsim6.0仿真軟件環(huán)境中進(jìn)行仿真，在Xilinx公司的ISE9.li開發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行了下載，搭建外圍電路，用Agilem邏輯分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析測(cè)試結(jié)果。 首先，介紹了微電子設(shè)計(jì)的發(fā)展概況以及設(shè)計(jì)流程，重點(diǎn)介紹了HDL/FPGA的設(shè)計(jì)流程。其次，對(duì)I2C串行總線進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)說(shuō)明了總線上的數(shù)據(jù)傳輸格式并對(duì)所使用的AT24C02 E2PROM存儲(chǔ)器的讀／寫時(shí)序作了介紹。第三，基于Verilog _HDL設(shè)計(jì)了隨機(jī)讀/寫的I2C接口電路、測(cè)試模塊和顯示電路；接口電路由同步有限狀態(tài)機(jī)(FSM)來(lái)實(shí)現(xiàn)；測(cè)試模塊首先將數(shù)據(jù)寫入到AT24C02的指定地址，接著將寫入的數(shù)據(jù)讀出，并將兩個(gè)數(shù)據(jù)顯示在外圍LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管上，從而直觀地比較寫入和輸出的數(shù)據(jù)的正確性。FPGA下載芯片為Xilinx SPARTAN Ⅲ XC3S200。第四，用Agilent邏輯分析儀進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的采集，分析數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序，從而驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性。最后，論文對(duì)所取得的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，并展望了下一步的工作。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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在當(dāng)今的廣播系統(tǒng)中，絕大部分的視頻信號(hào)是隔行采樣的。采用這種掃描格式，能夠大幅度地減少視頻的帶寬，但也會(huì)引起彩色爬行、畫面閃爍、邊緣模糊及鋸齒等現(xiàn)象。這種缺陷經(jīng)人尺寸屏幕放大后就更加明顯。為改善畫面的視覺(jué)效果，去隔行技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，視頻信號(hào)本身的低幀頻也會(huì)導(dǎo)致行抖動(dòng)、線爬行以及大面積閃爍等視覺(jué)效果上的缺陷。增加掃描頻率會(huì)把這些視覺(jué)缺陷搬移到人眼不敏感的高頻區(qū)域上去從而產(chǎn)生較好的主觀圖象質(zhì)量。而為了適應(yīng)不同顯示終端以及對(duì)圖像大小變化的要求就必須對(duì)原始信號(hào)分辨率即每幀行數(shù)和每行像素?cái)?shù)進(jìn)行變換。因此去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換成為視頻格式轉(zhuǎn)換的基本內(nèi)容。 FPGA 的出現(xiàn)是VLSI技術(shù)和EDA技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。FPGA器件集成度高、體積小，具有通過(guò)用戶編程實(shí)現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)輸入、仿真、測(cè)試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。使用FPGA器件可以大大縮短系統(tǒng)的研制周期，減少資金投入。另外采用FPGA器件可以將原來(lái)的電路板級(jí)產(chǎn)品集成芯片級(jí)產(chǎn)品，從而降低了功耗，提高了可靠性，同時(shí)還可以很方便的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行在線修改。 該文在介紹了視頻格式轉(zhuǎn)換中的主要算法后，重點(diǎn)對(duì)去隔行、幀頻轉(zhuǎn)換、分辨率變換的FPGA綜合實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的深入研究，分別給出了最簡(jiǎn)解決方案、基于非線性算法的解決方案和基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案。最簡(jiǎn)解決方案利用線性算法將去隔行，幀頻轉(zhuǎn)換，分辨率變換三項(xiàng)處理同時(shí)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到FPGA內(nèi)部資源和外部RAM耗用量都為最小的要求，是后續(xù)復(fù)雜方案的基礎(chǔ)。其中去隔行采用場(chǎng)合并方式，幀頻轉(zhuǎn)換采用幀重復(fù)方式，分辨率變換采用均勻插值方式。基于非線性算法的解決方案中加入了對(duì)靜止區(qū)域的判斷，靜止區(qū)域的輸出像素值直接選用相應(yīng)位置的已存輸入數(shù)據(jù)，非靜止區(qū)域的輸出像素值通過(guò)對(duì)已存輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性運(yùn)算得出。基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案在對(duì)靜止區(qū)域進(jìn)行判斷和處理的基礎(chǔ)上，對(duì)欲生成的變頻后的場(chǎng)間插值幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量得出非靜止區(qū)域的輸出像素值。其中為求得輸入場(chǎng)間相應(yīng)時(shí)間位置上的插值幀輸出數(shù)據(jù)，該方案采用了自定義的前后向塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)方式，通過(guò)對(duì)三步搜索算法的高效實(shí)現(xiàn)，將SAD 值進(jìn)行比較得出運(yùn)動(dòng)矢量。
標(biāo)簽： FPGA 視頻格式轉(zhuǎn)換 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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單片機(jī)與DSP之間通信問(wèn)題一直是大家關(guān)注得焦點(diǎn)，目前已出現(xiàn)的不少解決方案但大多針對(duì)于5V工作電壓的DSP系 統(tǒng),筆者對(duì)諸方案進(jìn)行詳細(xì)比較分析,發(fā)現(xiàn)多數(shù)并未從根本上解決不同系統(tǒng)之間通信的電平轉(zhuǎn)換問(wèn)題,面對(duì)工作電壓并不唯一的 DSP芯片系列,在此提出一種全新的串行通信模式,經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信中電平轉(zhuǎn)換問(wèn)題可靠地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,并且在實(shí)際開發(fā) 的直流無(wú)刷電機(jī)變頻器人機(jī)界面與控制核心TMS320LF2407 DSP之間串行通信中驗(yàn)證了其可行性。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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目前電力系統(tǒng)正朝著設(shè)備數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)化的方向發(fā)展，電力系統(tǒng)的行為也將會(huì)越來(lái)越復(fù)雜。作為電網(wǎng)故障分析必不可少的故障錄波器，電網(wǎng)的日趨復(fù)雜化對(duì)其性能提出了更高的要求。FPGA技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術(shù)的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要分析了其軟硬件結(jié)構(gòu)和功能；接著針對(duì)故障錄波裝置中數(shù)據(jù)采集的高精度、高速度問(wèn)題，提出了基于FPGA和AD7656的數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計(jì)方案；針對(duì)大容量故障數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器的FPGA上實(shí)現(xiàn)SDRAM控制器的方案，并運(yùn)用modelsim6.0仿真工具對(duì)設(shè)計(jì)的SDRAM控制器進(jìn)行了仿真；研究了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器上構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的問(wèn)題；最后討論了行波測(cè)距算法在輸電線路故障錄波器中應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題。
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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要：應(yīng)用VC++中的MSComm控件實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)控制領(lǐng)域中常用的PC機(jī)與單片機(jī)的異步串行通訊。使用M~omm控件編程簡(jiǎn)單，能夠滿足串行通訊的要求，對(duì)于工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都是非常有用的參考。
標(biāo)簽： VC PC機(jī)與單片機(jī) 串行通訊
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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單片機(jī)溫度采集器與PC104分站的串行通信:用PC104 模塊組建的礦井變電所采集分站,具有強(qiáng)大的以太網(wǎng)和CAN 總線通信功能。在PC104模塊底板上,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于89C2051 單片機(jī)的溫度采集器
上傳時(shí)間： 2013-07-04
上傳用戶：xyipie
自動(dòng)檢測(cè)80C51串行通訊中的波特率:本文介紹一種在80C51 串行通訊應(yīng)用中自動(dòng)檢測(cè)波特率的方法。按照經(jīng)驗(yàn)，程序起動(dòng)后所接收到的第1 個(gè)字符用于測(cè)量波特率。這種方法可以不用設(shè)定難于記憶的開關(guān)，還可以
標(biāo)簽： 80C51 自動(dòng)檢測(cè) 串行通訊 波特率
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文采用基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃惴?對(duì)去隔行系統(tǒng)及其FPGA設(shè)計(jì)作了深入的研究.該系統(tǒng)包括三個(gè)關(guān)鍵模塊運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊是去隔行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn),設(shè)計(jì)為雙向運(yùn)動(dòng)估計(jì),采用菱形快速搜索算法,主要分為計(jì)算和控制兩大部分.計(jì)算部分為SAD計(jì)算模塊,采用累加樹和流水線技術(shù);控制部分根據(jù)菱形搜索算法的第三步搜索的特點(diǎn),對(duì)比較模塊、SAD暫存器等模塊做了具體的設(shè)計(jì).對(duì)于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊采用雙向補(bǔ)償?shù)乃惴?補(bǔ)償精度為半像素.根據(jù)半像素點(diǎn)的位置將運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算分為四個(gè)狀態(tài),并通過(guò)對(duì)四個(gè)狀態(tài)計(jì)算特點(diǎn)的分析設(shè)計(jì)了加法器的結(jié)構(gòu)復(fù)用.同時(shí)基于視頻數(shù)據(jù)處理的需要,設(shè)計(jì)了四個(gè)具有雙體存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部緩存器,由FPGA內(nèi)部的嵌入式陣列塊實(shí)現(xiàn).根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊的計(jì)算特點(diǎn),分別對(duì)緩存器的結(jié)構(gòu)、讀寫時(shí)序和列序號(hào)控制進(jìn)行設(shè)計(jì),有效提高了數(shù)據(jù)的存取效率.本文對(duì)于這三個(gè)去隔行系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊都給出了RTL級(jí)設(shè)計(jì)和模塊的功能仿真,并在最后一章中給出了去隔行系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì).
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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當(dāng)前，在系統(tǒng)級(jí)互連設(shè)計(jì)中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢(shì)。人們已經(jīng)意識(shí)到串行I/O“潮流”是不可避免的，因?yàn)樵诟哂?Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達(dá)到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟(jì)的信號(hào)同步方法。基于串行I/O的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多傳統(tǒng)并行方法所無(wú)法提供的優(yōu)點(diǎn)，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括PC、消費(fèi)電子、海量存儲(chǔ)、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計(jì)算和控制、測(cè)試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過(guò)Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機(jī)箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴(kuò)展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個(gè)物理通道綁定在一起形成一個(gè)虛擬鏈路。16個(gè)通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級(jí)路由器和交換機(jī)、遠(yuǎn)程接入交換機(jī)、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲(chǔ)子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對(duì)帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過(guò)10Gbps。AdvancedTCA（先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺(tái)被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計(jì)算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓?fù)洹⒏咝盘?hào)密度、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械與電氣特性、足夠步線長(zhǎng)度等特性，滿足當(dāng)前和未來(lái)高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計(jì)高速串行接口將為設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大的靈活性和可擴(kuò)展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個(gè)RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強(qiáng)大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過(guò)渡提供了一個(gè)理想的連接平臺(tái)。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計(jì)傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對(duì)串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹和分析，詳細(xì)分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點(diǎn)檢測(cè)、擾碼、時(shí)鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時(shí)對(duì)AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進(jìn)行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計(jì)方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計(jì)工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
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