ASIC對(duì)產(chǎn)品成本和靈活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有較高的靈活性和較低的成本,然而抗干擾性和可靠性相對(duì)較低,運(yùn)算速度也受到限制.常規(guī)ASIC的硬件具有速度優(yōu)勢(shì)和較高的可靠性及抗干擾能力,然而不是靈活性較差,就是成本較高.與傳統(tǒng)硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的出現(xiàn),使建立在可再配置硬件基礎(chǔ)上的進(jìn)化硬件(EHW)成為智能硬件電路設(shè)計(jì)的一種新方法.作為進(jìn)化算法和可編程器件技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,可重構(gòu)FPGA的研究屬于EHW的研究范疇,是研究EHW的一種具體的實(shí)現(xiàn)方法.論文認(rèn)為面向分類的專用類可重構(gòu)FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重構(gòu)電路粒度劃分的針對(duì)性更強(qiáng)、設(shè)計(jì)更易實(shí)現(xiàn).論文研究的可重構(gòu)FPGA的BCH通訊糾錯(cuò)碼進(jìn)化電路是一類ASR-FPGA電路的具體方法,具有一定的實(shí)用價(jià)值.論文所做的工作主要包括:(1)BCH編譯碼電路的設(shè)計(jì)——求取實(shí)驗(yàn)用BCH碼的生成多項(xiàng)式和校驗(yàn)多項(xiàng)式及其相應(yīng)的矩陣并構(gòu)造實(shí)驗(yàn)用BCH碼;(2)建立基于可重構(gòu)FPGA的基核——構(gòu)造具有可重構(gòu)特性的硬件功能單元,以此作為可重構(gòu)BCH碼電路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ);(3)構(gòu)造實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)BCH糾錯(cuò)碼電路的方法——建立可重構(gòu)糾錯(cuò)碼硬件電路算法并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;(4)在可重構(gòu)糾錯(cuò)碼電路基礎(chǔ)上,構(gòu)造進(jìn)化硬件控制功能塊的結(jié)構(gòu),完成各進(jìn)化RLA控制模塊的驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn).課題是將可重構(gòu)BCH碼的編譯碼電路的實(shí)現(xiàn)作為一類ASR-FPGA的研究目標(biāo),主要成果是根據(jù)可編程邏輯電路的特點(diǎn),選擇一種可編程樹的電路模型,并將它作為可重構(gòu)FPGA電路的基核T;通過對(duì)循環(huán)BCH糾錯(cuò)碼的構(gòu)造原理和電路結(jié)構(gòu)的研究,將基核模型擴(kuò)展為能滿足糾錯(cuò)碼電路需要的糾錯(cuò)碼基本功能單元T;以T作為再劃分的基本單元,對(duì)FPGA進(jìn)行"格式化",使T規(guī)則排列在FPGA上,通過對(duì)T的控制端的不同配置來實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)碼的各個(gè)功能單元;在可重構(gòu)基核的基礎(chǔ)上提出了糾錯(cuò)碼重構(gòu)電路的嵌套式GA理論模型,將嵌套式GA的染色體串作為進(jìn)化硬件描述語言,通過轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的VHDL語言描述以實(shí)現(xiàn)硬件電路;采用RLA模型的有限狀態(tài)機(jī)FSM方式實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)糾錯(cuò)碼電路的EHW的各個(gè)控制功能塊.在實(shí)驗(yàn)方面,利用Xilinx FPGA開發(fā)系統(tǒng)中的VHDL語言和電路圖相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法建立了循環(huán)糾錯(cuò)碼基核單元的可重構(gòu)模型,進(jìn)行循環(huán)糾錯(cuò)BCH碼的電路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn).課題在研究模型上選取的是比較基本的BCH糾錯(cuò)碼電路,立足于解決基于可重構(gòu)FPGA核的設(shè)計(jì)的基本問題.課題的研究成果及其總結(jié)的一套ASR-FPGA進(jìn)化硬件電路的設(shè)計(jì)方法對(duì)實(shí)際的進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義,提出的基于專用類基核FPGA電路結(jié)構(gòu)的研究方法為新型進(jìn)化硬件的器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也可提供一種借鑒.
標(biāo)簽： FPGA 可重構(gòu) 通訊 糾錯(cuò)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)具有開發(fā)周期短、成本小、風(fēng)險(xiǎn)低和現(xiàn)場(chǎng)可靈活配置等優(yōu)點(diǎn),可以在更短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能,使得基于FPGA的開發(fā)平臺(tái)的研究成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界日益關(guān)注的問題.基于FPGA的高集成度、高可靠性,可將整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)下載于同一芯片中,實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng),從而大大縮小其體積,因此以FPGA為代表的可編程邏輯器件應(yīng)用日益廣泛.在國(guó)外,FPGA技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用已達(dá)到相當(dāng)高的程度;而在國(guó)內(nèi),FPGA技術(shù)發(fā)展仍處在起步階段,與國(guó)外相比還存在較大的差距.本文提出了一種FPGA通用接口開發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路,研制了一種FPGA快速實(shí)驗(yàn)開發(fā)裝置,對(duì)研制過程中遇到的軟、硬件問題加以歸納總結(jié),提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率.分別研究了基于FPGA器件Altera公司的FLEX6000的字符型LCD、PC機(jī)ISA總線,基于FLEX10K的圖像點(diǎn)陣型LCD、PC機(jī)PCI總線接口中.最后通過一個(gè)通用實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),綜合上述應(yīng)用,介紹了FPGA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了基于FGPA的交通信號(hào)燈邏輯控制和電子鐘,研究了FPGA技術(shù)在通用接口控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.
標(biāo)簽： FPGA 現(xiàn)場(chǎng)可編程 應(yīng)用研究 邏輯門
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著全球信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展空間。 嵌入式系統(tǒng)的最大特點(diǎn)之_是其所具有的目的性或針對(duì)性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)都有其特殊的應(yīng)用場(chǎng)合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通剛的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最主要的區(qū)別。由于嵌入式系統(tǒng)是為特定的目的而設(shè)計(jì)的，且常常受到體積、成本、功能、處理能力等各種條件的限制。因此，如果可以最大限度地提高應(yīng)用系統(tǒng)硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時(shí)間，快速的完成功能的轉(zhuǎn)換。 本課題的目的在于提出并設(shè)計(jì)一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴(kuò)展功能嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，并完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中采用美國(guó)ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開發(fā)了系統(tǒng)的硬件部分。在整個(gè)硬件開發(fā)環(huán)節(jié)中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設(shè)計(jì)原則，并進(jìn)行全面的電路仿真試驗(yàn)，保證了硬件系統(tǒng)的高度可靠性。本系統(tǒng)承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)，并充分考慮到用戶的需要，擴(kuò)展了多種常用的外部設(shè)備接口以及藍(lán)牙無線接口等，為將米各種可能的應(yīng)用提供了完善的硬件基礎(chǔ)。概括總結(jié)起來本文具體工作如下： 1．完全自主設(shè)計(jì)了具有高擴(kuò)展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)。基于該硬件平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)許多基于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式應(yīng)剛而無需對(duì)硬什系統(tǒng)作出大的改變，如多協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN(Control Area Network)總線網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)關(guān)、各種工業(yè)控制應(yīng)用等。并在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，總結(jié)出了嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設(shè)計(jì)，在ARM硬件平臺(tái)上成功擴(kuò)展了PCI設(shè)備，成功解決了ARM處理器和PCI從設(shè)備之間通訊的問題。 3．完成了對(duì)所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的測(cè)試工作，完成了基于AT89C51的PCI測(cè)試卡軟硬件設(shè)計(jì)。基于此測(cè)試卡，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的PCI通訊功能進(jìn)行有效測(cè)試，以保證整個(gè)硬件系統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成，使其可以作為嵌入式應(yīng)用的二次開發(fā)或?qū)嶒?yàn)平臺(tái)，用于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)及高校相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)。
標(biāo)簽： CPLD ARM 擴(kuò)展 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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可編程邏輯芯片特別是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)芯片的快速發(fā)展，使得新的芯片能夠根據(jù)具體應(yīng)用動(dòng)態(tài)地調(diào)整結(jié)構(gòu)以獲得更好的性能，這類芯片稱為動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片(Dynamically ReconfigurableFPGA，DRFPGA)。然而，使用這類芯片構(gòu)建的可重構(gòu)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用前還有許多問題需要解決。一個(gè)基本的問題就是動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片中的可重構(gòu)功能單元(Reconfigurable Functional Unit，RFU)的模塊布局問題和模塊間的布線問題。 本文從基本的FPGA芯片結(jié)構(gòu)和CAD算法談起，介紹了可重構(gòu)計(jì)算的概念，建立了可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)模型和動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片模型，在此模型上提出一個(gè)基于劃分和時(shí)延驅(qū)動(dòng)的在線布局算法，和一個(gè)基于Pathfinder協(xié)商擁塞算法的布線算法，來解決動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片的布局和布線問題。由硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)描述的電路首先被劃分成有限數(shù)目的層，然后將這些電路層布局到芯片的每一層，同時(shí)確保關(guān)鍵路徑的時(shí)延最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，布局算法與傳統(tǒng)的布局算法(或者文獻(xiàn)[37]中的算法)相比，在時(shí)延上平均減少27％，在線長(zhǎng)上平均減少34％(或者11％)，在運(yùn)行時(shí)間上平均減少42％(或者97％)。布線算法與傳統(tǒng)的布線算法相比，能夠?qū)⒕€長(zhǎng)降低26％，將水平通道寬度降低27％，顯示出較高的性能。
標(biāo)簽： FPGA 動(dòng)態(tài)可重構(gòu) 布局布線 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)高沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場(chǎng)景往往由多通道的投影儀器同時(shí)在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨(dú)的圖像拼接在一起組成一幅大場(chǎng)景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設(shè)計(jì)為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當(dāng)圖像投影在柱面屏幕的時(shí)候就會(huì)發(fā)生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個(gè)大場(chǎng)景可視化系統(tǒng)由投影機(jī)、投影屏幕、圖像融合機(jī)等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統(tǒng)還需要運(yùn)用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機(jī)，它實(shí)時(shí)采集圖形服務(wù)器，或者PC的圖像信號(hào)，通過圖像處理模塊對(duì)圖像信息進(jìn)行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運(yùn)算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號(hào)的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語言在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)ARM處理器模塊，用于上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)在圖像變化處理時(shí)所需參數(shù)進(jìn)行傳遞，并能實(shí)時(shí)從上位機(jī)更新參數(shù)。該設(shè)計(jì)在提高了系統(tǒng)性能的同時(shí)也便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設(shè)計(jì)介紹了SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于AD9833的高精度可編程波形發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì):介紹一種基于AD9833的高精度可編程波形發(fā)生器系統(tǒng)解決方案，該系統(tǒng)具有可編程設(shè)置、波形頻率和峰峰值等功能，從而解決DDS輸出波形峰峰值不能直接
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是現(xiàn)場(chǎng)可編程器件的出現(xiàn)，為滿足實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的要求，誕生了一種新穎靈活的技術(shù)——可重構(gòu)技術(shù)。它采用實(shí)時(shí)電路重構(gòu)技術(shù)，在運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要，動(dòng)態(tài)改變系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，從而使系統(tǒng)既有硬件優(yōu)化所能達(dá)到的高速度和高效率，又能像軟件那樣靈活可變，易于升級(jí)，從而形成可重構(gòu)系統(tǒng)。可重構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于電路結(jié)構(gòu)可以動(dòng)態(tài)改變，這就需要有合適的可編程邏輯器件作為系統(tǒng)的核心部件來實(shí)現(xiàn)這一功能。 論文利用可重構(gòu)技術(shù)和“FD-ARM7TDMLCSOC”實(shí)驗(yàn)板的可編程資源實(shí)現(xiàn)了一個(gè)8位微程序控制的“實(shí)驗(yàn)CPU”，將“實(shí)驗(yàn)CPU”與實(shí)驗(yàn)板上的ARMCPU構(gòu)成雙內(nèi)核CPU系統(tǒng)，并對(duì)雙內(nèi)核CPU系統(tǒng)的工作方式和體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步研究。 首先，文章研究了8位微程序控制CPU的開發(fā)實(shí)現(xiàn)。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)CPU的系統(tǒng)邏輯圖，來確定該CPU的指令系統(tǒng)，并給出指令的執(zhí)行流程以及指令編碼。“實(shí)驗(yàn)CPU”采用的是微程序控制器的方式來進(jìn)行控制，因此進(jìn)行了微程序控制器的設(shè)計(jì)，即微指令編碼的設(shè)計(jì)和微程序編碼的設(shè)計(jì)。為利用可編程資源實(shí)現(xiàn)該“實(shí)驗(yàn)CPU”，需對(duì)“實(shí)驗(yàn)CPU”進(jìn)行VHDL描述。 其次，文章進(jìn)行了“實(shí)驗(yàn)CPU”綜合下載與開發(fā)。文章中使用“Synplicity733”作為綜合工具和“Fastchip3.0”作為開發(fā)工具。將“實(shí)驗(yàn)CPU”的VHDL描述進(jìn)行綜合以及下載，與實(shí)驗(yàn)箱上的ARMCPU構(gòu)成雙內(nèi)核CPU，實(shí)現(xiàn)了基于可重構(gòu)技術(shù)的雙內(nèi)核CPU的系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)板的具體環(huán)境，文章對(duì)雙內(nèi)核CPU系統(tǒng)存在的關(guān)鍵問題，如“實(shí)驗(yàn)CPU”的內(nèi)存讀寫問題、微程序控制器的實(shí)現(xiàn)，以及“實(shí)驗(yàn)CPU'’框架等進(jìn)行了改進(jìn)，并通過在開發(fā)工具中添加控制模塊和驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作方式的控制。 最后，文章對(duì)雙核CPU系統(tǒng)進(jìn)行了功能分析。經(jīng)分析，該系統(tǒng)中兩個(gè)CPU內(nèi)核均可正常運(yùn)行指令、執(zhí)行任務(wù)。利用實(shí)驗(yàn)板上的ARMCPU監(jiān)視用“實(shí)驗(yàn)CPU”的工作情況，如模擬“實(shí)驗(yàn)CPU”的內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)機(jī)器碼運(yùn)行，通過串行口發(fā)送的指令來完成單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行、停止、“實(shí)驗(yàn)CPU"指令文件傳送、“實(shí)驗(yàn)CPU"內(nèi)存修改、內(nèi)存察看等工作，所有結(jié)果可顯示在超級(jí)終端上。該系統(tǒng)通過利用ARMCPU來監(jiān)控可重構(gòu)CPU，研究雙核CPU之間的通信，嘗試新的體系結(jié)構(gòu)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場(chǎng)可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)可編程的特性結(jié)合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準(zhǔn)確性也變得更高。因此，對(duì)FPGA器件的故障測(cè)試和故障診斷方法進(jìn)行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復(fù)雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測(cè)性設(shè)計(jì)(DFT)問題。可測(cè)性設(shè)計(jì)的提出為解決測(cè)試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測(cè)試方法是其中一個(gè)重要的技術(shù)。 本文對(duì)FPGA的故障模型及其測(cè)試技術(shù)和邊界掃描測(cè)試的相關(guān)理論與方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討，給出了利用布爾矩陣?yán)碚摻⒌倪吔鐠呙铚y(cè)試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型。論文中首先討論邊界掃描測(cè)試中的測(cè)試優(yōu)化問題，總結(jié)解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，進(jìn)而提出對(duì)兩種現(xiàn)有算法的改進(jìn)思想，并且比較了改進(jìn)前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對(duì)FPGA連線資源中基于邊界掃描測(cè)試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進(jìn)行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對(duì)原有自適應(yīng)診斷算法的性能進(jìn)行了分析，并將獨(dú)立測(cè)試集和測(cè)試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進(jìn)后的優(yōu)化算法能夠簡(jiǎn)化原算法的實(shí)現(xiàn)過程，并實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測(cè)試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測(cè)試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測(cè)性設(shè)計(jì) 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-30
上傳用戶：不挑食的老鼠
FPGA作為近年來集成電路發(fā)展中最快的分支之一，有關(guān)它的研究和應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的FPGA采用靜態(tài)配置的方法，所以在它的應(yīng)用生命周期中，它的功能就不能夠再改變，除非重新配置。動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)在系統(tǒng)工作的過程中改變FPGA的結(jié)構(gòu)，包括全局重配置和局部重配置。其中的局部動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)有著ASIC以及靜態(tài)配置FPGA無法比擬的優(yōu)勢(shì)。而隨著支持局部位流配置以及動(dòng)態(tài)配置的商用FPGA的推出，使對(duì)局部動(dòng)態(tài)重配置系統(tǒng)和應(yīng)用的研究有了最基本的硬件支撐條件。而Internet作為無比強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲入到各種應(yīng)用領(lǐng)域之中。 本文首先提出了一個(gè)完整的基于Internet的FPGA局部動(dòng)態(tài)可重配置系統(tǒng)的方案。然后針對(duì)方案的各個(gè)組成部分，分別進(jìn)行了描述。首先是介紹了FPGA的基本概況，包括它的發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)等。然后介紹了對(duì)一個(gè)包含局部動(dòng)態(tài)重配置模塊的FPGA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，包括重配置模塊的定義、設(shè)計(jì)的流程、局部位流的產(chǎn)生等。接下來對(duì)．FPGA的配置方法以及配置解決方案進(jìn)行描述，包括幾種可選擇的配置模式，其中有一些適用于靜態(tài)配置，另外一些可以用于動(dòng)態(tài)局部配置，．以及作為一個(gè)系統(tǒng)的配置解決方案。最后系統(tǒng)要求從Internet服務(wù)器上下載重配置模塊的位流并且完成對(duì)FPGA的配置，根據(jù)這個(gè)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的嵌入式解決方案，包括如何設(shè)計(jì)一個(gè)基于VxWorks的嵌入式應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)FTP功能，并說明如何通過JTAGG或者ICAP接口由嵌入式CPU完成對(duì)FPGA的局部配置。
標(biāo)簽： FPGA 局部 動(dòng)態(tài)可重配置
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：william345
傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)采用的大多是專用的封閉式結(jié)構(gòu)，它能提供給用戶的選擇有限，用戶無法對(duì)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備的功能進(jìn)行修改以滿足自己的特殊要求；各種廠商提供給用戶的操作方式各不相同，用戶在培訓(xùn)人員、設(shè)備維護(hù)等方面要投入大量的時(shí)間和資金。這些問題嚴(yán)重阻礙了CNC制造商、系統(tǒng)集成者和用戶采用快速而有創(chuàng)造性的方法解決當(dāng)今制造環(huán)境中數(shù)控加工和系統(tǒng)集成中的問題。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正朝向柔性化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)已存在的問題和未來發(fā)展的趨勢(shì)，本文致力于建立一個(gè)適合現(xiàn)場(chǎng)加工特征的開放結(jié)構(gòu)數(shù)控平臺(tái)，使系統(tǒng)具備軟硬件可重構(gòu)的柔性特征，同時(shí)把監(jiān)控診斷和網(wǎng)絡(luò)模塊融入數(shù)控系統(tǒng)的框架體系之內(nèi)，滿足智能化和網(wǎng)絡(luò)化的要求。 本文在深入研究嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入可重構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，選擇具體的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)進(jìn)行嵌入式可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)的研發(fā)。硬件結(jié)構(gòu)以MOTOROLA的高性能32位嵌入式處理器MC68F375和ALTERA的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)芯片為核心，配以系統(tǒng)所需的外圍模塊；軟件系統(tǒng)以性能卓越的VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為核心，開發(fā)所需要的應(yīng)用軟件，將VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)擴(kuò)展為一個(gè)完整、實(shí)用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅具有可靠性高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且具有良好的可移植性和軟硬件可裁減性，便于根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行功能的擴(kuò)展和重構(gòu)。 本論文的主要研究工作如下： (1)深入研究了以高性能微處理器MC68F375為核心的主控制板的硬件電路設(shè)計(jì)，以及存儲(chǔ)、采集、通訊和網(wǎng)絡(luò)等模塊的設(shè)計(jì)。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重構(gòu)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出基于FPGA的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)床IO控制、鍵盤陣列和液晶顯示控制等接口模塊電路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在硬件平臺(tái)上的移植和任務(wù)調(diào)度原理，合理分配控制系統(tǒng)的管理任務(wù)，開發(fā)系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。 最后，本文總結(jié)了系統(tǒng)的開發(fā)工作，并對(duì)嵌入式可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提出了自己的一些想法，以指引后續(xù)研究工作。
標(biāo)簽： 嵌入式 可重構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：gcs333
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