通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時支持短距離和長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌冢粡V泛應(yīng)用于微機和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊希匾木褪撬鼈兌季哂胁豢梢浦残裕虼艘眠@些芯片來實現(xiàn)PC機和FPGA芯片之間的通信，勢必會增加接口連線的復(fù)雜程度以及降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對UART的特點以及FPGA設(shè)計具有可移植性的優(yōu)勢，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設(shè)計方法，其中主要包括狀態(tài)機的描述形式以及自頂向下的設(shè)計方法，利用硬件描述語言來編制UART的各個子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內(nèi)部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點而且同時也使整個系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設(shè)計的LIART支持標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設(shè)計有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個獨立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長度以及奇偶校驗方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級、較強的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內(nèi)部自診斷的能力，模塊內(nèi)分開的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復(fù)用技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場合，因此可以達(dá)到資源利用的最大化。 在具體的設(shè)計過程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開發(fā)環(huán)境中對各個功能模塊進(jìn)行綜合優(yōu)化、仿真驗證以及下載實現(xiàn)。各項數(shù)據(jù)結(jié)果表明，本課題中所設(shè)計的UART滿足預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。
上傳時間： 2013-08-02
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實時性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計方法，實現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計，可以省去存儲中間計算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計算子模塊的工作時序，將數(shù)據(jù)計算的時間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個，寄存器共有4024個，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實時性要求。實驗結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時間： 2013-07-01
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隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度已經(jīng)由最初的10M發(fā)展到現(xiàn)在的10,000M。用可編程邏輯器件(FPGA)實現(xiàn)以太網(wǎng)控制器與其它SOC系統(tǒng)的互連成為當(dāng)前的研究熱點。本文闡述了MAC層的FPGA設(shè)計、仿真及測試；介紹了整個系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、模塊劃分，并對各個模塊的設(shè)計過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，接著介紹了開發(fā)環(huán)境和驗證工具，同時給出測試方案、驗證數(shù)據(jù)、實現(xiàn)結(jié)果及時序仿真波形圖。 對MAC層的主要功能模塊如:發(fā)送模塊、接收模塊、MAC流程控制模塊、寄存器模塊、MⅡ接口模塊和主機接口模塊以及CRC，CSMA/CD，HASH表等算法給出了基于FPGA及硬件描述語言的解決方法。 本課題針對以下三個方面進(jìn)行了研究并取得一定的成果: 1)FPGA開發(fā)平臺的硬件實現(xiàn)。選用Xilinx公司的XC3S1000-FT256-4-C和ATMEL公司的ARM9200作為測試的核心器件，采用LXT971芯片作為物理層芯片，AT91RM9200作為數(shù)據(jù)輸入源和雙blockram作為幀緩存搭建FPGA硬件驗證開發(fā)平臺。 2)基于FPGA實現(xiàn)以太網(wǎng)控制器。用VerilogHDL語言構(gòu)建以太網(wǎng)控制器，實現(xiàn)CSMA/CD協(xié)議、10M/100M自適應(yīng)以及與物理層MⅡ接口等。 3)采用片上系統(tǒng)通用的WS接口。目的是便于與具有通用接口的片上系統(tǒng)互連，也為構(gòu)建SOC上處理器提供條件。 本論文實現(xiàn)了一個基于WS總線接口可裁減的以太網(wǎng)MAC控制器IP軟核，為設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的以太網(wǎng)MAC控制器積累了經(jīng)驗。同時，為與其它WS接口的控制器實現(xiàn)直接互連創(chuàng)造了條件，對高層次設(shè)計這一先進(jìn)ASIC設(shè)計方法也有了較為深入的認(rèn)識。
標(biāo)簽： 10M100M FPGA 以太網(wǎng)控制器
上傳時間： 2013-07-17
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可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關(guān)鍵的樞紐，它有諸多功能：芯片與芯片在數(shù)據(jù)上的傳遞(包括對輸入信號的采集和輸出信號輸出)，電壓之間的轉(zhuǎn)換，對外圍芯片的驅(qū)動，完成對芯片的測試功能以及對芯片電路保護(hù)等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設(shè)計方法，依據(jù)可配置端口電路能實現(xiàn)的功能和工作原理，運用Cadence的設(shè)計軟件，結(jié)合華潤上華0.5μm的工藝庫，設(shè)計了一款性能、時序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個方面的內(nèi)容： 1.基于端口電路信號寄存器的采集和輸出方式，本論文設(shè)計的端口電路可以通過配置將它設(shè)置成單沿或者雙沿的觸發(fā)方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時序仿真，且建立時間小于5ns和保持時間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設(shè)計的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對16種狀態(tài)機轉(zhuǎn)換的控制，對16種狀態(tài)機的轉(zhuǎn)換完成了行為級描述和實現(xiàn)了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對觸發(fā)器級聯(lián)的構(gòu)架這一特點，設(shè)計了一款邊界掃描電路，并運用Verilog XL和Hspiee對它進(jìn)行了功能和時序的仿真。達(dá)到對芯片電路測試設(shè)計的要求。 4.對于端口電路來講，有時需要將從CLB中的輸出數(shù)據(jù)實現(xiàn)異或、同或、與以及或的功能，為此本文采用二次函數(shù)輸出的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)以上的功能，并運用Verilog XL和Hspiee對它進(jìn)行了功能和時序的仿真。滿足設(shè)計要求。 5.對于0.5μm的工藝而言，輸入端口的電壓通常是3.3V和5V，為此根據(jù)設(shè)置不同的上、下MOS管尺寸來調(diào)整電路的中點電壓，將端口電路設(shè)計成3.3V和5V兼容的電路，通過仿真性能上已完全達(dá)到這一要求。此外，在輸入端口處加上擴散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路，這個電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時不影響電路正常工作的范圍內(nèi)，具有三態(tài)控制和驅(qū)動大負(fù)載的功能。通過對管子尺寸的大小設(shè)置和驅(qū)動大小的仿真表明：在實現(xiàn)TTL高電平輸出時，最大的驅(qū)動電流達(dá)到170mA，而對應(yīng)的xilinx4006e的TTL高電平最大驅(qū)動電流為140mA[8]；同樣，在實現(xiàn)CMOS高電平最大驅(qū)動電流達(dá)到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅(qū)動電流達(dá)到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比，在延時和面積以及功耗略大的情況下，本論文研究設(shè)計的端口電路增加了雙沿觸發(fā)、將輸出數(shù)據(jù)實現(xiàn)二次函數(shù)的輸出方式、通過添加譯碼器將配置端口的數(shù)目減少的新的功能，且驅(qū)動能力更加強大。
上傳時間： 2013-07-20
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介紹單電源、低功耗、高精度 A/D轉(zhuǎn)換器 AD7714的特點、內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)和外部接口；詳細(xì)闡述 AD7714與單片機 AT89C51的接口技術(shù)。
上傳時間： 2013-06-30
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在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，仿真器是一個必不可少的開發(fā)工具。特別是對于初級嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師，借助一個功能強大的仿真器進(jìn)行開發(fā)工作，可以達(dá)到事半功倍的效果。一個嵌入式仿真、調(diào)試系統(tǒng)支持單步執(zhí)行、設(shè)置斷點、觀察變量內(nèi)容及寄存器內(nèi)容等功能。開發(fā)人員可以通過各類調(diào)試功能觀察變量和寄存器的變化，從而可以很清楚的了解整個程序運行的狀況，及時的調(diào)整和修改程序，并不需要反復(fù)的向芯片燒寫程序，就可以完成對于程序的調(diào)試工作。 @@ 本文在分析了目前市場上常用仿真器的設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，提出了以三星公司的S3C44BO ARM7處理器為主CPU，通過以太網(wǎng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁RMJTAT仿真器的設(shè)計方案。利用這種仿真器進(jìn)行程序調(diào)試，不僅可以大幅度的提高下載速度，還可以實現(xiàn)仿真器資源的共享，而且調(diào)試時程序是在目標(biāo)板上運行，仿真更接近于目標(biāo)硬件。 @@ 文中首先對于傳統(tǒng)仿真器的設(shè)計原理、作用、存在的問題進(jìn)行了研究，然后提出了基于S3C44BO的以太網(wǎng)接口的ARM-JTAG仿真器的設(shè)計。該仿真器的設(shè)計主要分為以下幾步：第一，提出總體設(shè)計方案，包括硬件的設(shè)計及軟件的設(shè)計。第二，詳細(xì)介紹該仿真器的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計和程序開發(fā)過程，其中特別對以太網(wǎng)接口的設(shè)計進(jìn)行了研究。第三，總結(jié)了該仿真器的功能、特點。 @@關(guān)鍵詞：仿真器；S3C44BO；以太網(wǎng)接口；JTAG；LwIP
標(biāo)簽： ARMJTAG 以太網(wǎng)接口 仿真器
上傳時間： 2013-06-16
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本論文的工作是針對高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院嵌入式系統(tǒng)實驗和專業(yè)建設(shè)的實際需要而進(jìn)行的。本文對ARM處理器及其寄存器結(jié)構(gòu)做了認(rèn)真的分析，對于文中涉及的系統(tǒng)硬件平臺核心即基于ARM7TDMI的S3C44BOX芯片進(jìn)行了研究，分析了ARM7TDMI內(nèi)核結(jié)構(gòu)和使用特點，并從設(shè)計實驗的角度，研究了如何發(fā)揮器件的功能。在嵌入式操作系統(tǒng)的選擇上，考慮了ARM7內(nèi)核的具體情況，選擇了μC/OS-II操作系統(tǒng)。論文對μC/OS-II的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、運行機制以及μC/OS-II操作系統(tǒng)在S3C44BOX上的移植過程進(jìn)行了詳細(xì)的討論。根據(jù)要求安排有A/D、D/A實驗、LCD顯示驅(qū)動、觸摸屏及鍵盤：還安排了綜合實驗，內(nèi)容包括：跑馬燈、數(shù)碼管、蜂鳴器、A/D、D/A、LCD等。 第一章介紹了嵌入式系統(tǒng)及嵌入式處理器的基礎(chǔ)知識，包括目前常用的幾種嵌入式處理器、操作系統(tǒng)，以及如何進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的選型。 第二章介紹了嵌入式實驗／開發(fā)系統(tǒng)使用的硬件平臺，包括處理器、存儲器、串行通信接口、以太網(wǎng)接口，提出了系統(tǒng)軟件的調(diào)試方法。平臺的硬件核心為SAMSUNG(三星)公司的S3C44BOX芯片。 第三章介紹了開發(fā)調(diào)試環(huán)境的建立，包括交叉編譯環(huán)境的建立以及相關(guān)程序庫、工具的安裝，編寫了相關(guān)程序。 第四章詳細(xì)介紹了μC/OS-II系統(tǒng)的移植。包括Bootloader的移植、啟動部分移植以及內(nèi)存部分的移植，并給出了內(nèi)核編譯的基本方法。 第五章給出了本文研究的主要結(jié)論，并對系統(tǒng)的發(fā)展前景進(jìn)行展望。
標(biāo)簽： S3C44B0X ARM COS 軟硬件平臺
上傳時間： 2013-06-27
上傳用戶：hakim
本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實現(xiàn)方案。這種Viterbi譯碼器的設(shè)計方案既可以制成高性能的單片差錯控制器，也可以集成到大規(guī)模ASIC通信芯片中，作為全數(shù)字接收的一部分。 本文所設(shè)計的Viterbi譯碼器采用了基四算法，與基二算法相比，其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在，本文在加一比一選模塊中采用了全并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，這種方法雖然增加了硬件的使用面積，卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設(shè)計方法，與寄存器交換法相比，回溯算法更適用于FPGA開發(fā)設(shè)計。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯，本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進(jìn)行合并。實現(xiàn)了基于FPGA的誤碼測試儀，在FPGA內(nèi)部完成誤碼驗證和誤碼計數(shù)的工作。 與基于軟件實現(xiàn)譯碼過程的DSP芯片不同，F(xiàn)PGA芯片完全采用硬件平臺對Viterbi譯碼器加以實現(xiàn)，這使譯碼速率得到很大的提升。針對于具體的FPGA硬件實現(xiàn)，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設(shè)計。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實現(xiàn)驗證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達(dá)到60Mbps。
上傳時間： 2013-04-24
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點，被認(rèn)為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實現(xiàn)約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點討論了決定Viterbi算法復(fù)雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了采用“串-并”結(jié)合運算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計算方法進(jìn)行了簡化，以便于用硬件電路方式實現(xiàn)。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結(jié)合的運算方式，和全并行的設(shè)計相比，在滿足譯碼速度的同時，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設(shè)計的復(fù)雜度。 4.本文中設(shè)計了一個仿真平臺，采用Modelsim仿真器對設(shè)計進(jìn)行了功能仿真，結(jié)果完全正確。同時提出了一種在被測設(shè)計內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果，提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設(shè)計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運行時鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計的Viterbi譯碼器IP核進(jìn)行了性能比較，比較結(jié)果證明本文中設(shè)計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
標(biāo)簽： Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：葉山豪
體視攝像顯示技術(shù)的研究以應(yīng)用于微創(chuàng)傷外科的光電醫(yī)療儀器——三維電視內(nèi)窺鏡的開發(fā)與研制為背景，設(shè)計研究一種基于FPGA技術(shù)的立體顯示系統(tǒng)，以滿足三維立體內(nèi)窺鏡、戰(zhàn)場立體觀察系統(tǒng)和立體電影等設(shè)備的技術(shù)要求。 主要研究內(nèi)容是對體視攝像顯示系統(tǒng)的進(jìn)行硬件電路設(shè)計、VerilogHDL 語言的軟件編程、并采用MCU(Micro Control IJnit)的I
上傳時間： 2013-05-30
上傳用戶：壞天使kk
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