系统控制协处理器是MIPS体系结构CPU中必需的一个单元模块。它最主要的功能就是利用一系列特权寄存器记录当前CPU所处的状态，负责异常/中断处理，提供指令正常执行所需的环境。本文论述了一个实现MIPS 4Kc指令集CPU中系统控制协处理器的设计，包括对特权寄存器写操作的实现，精确异常处理机制和全定制后端物理设计。关键词：32位嵌入式CPU，系统控制协处理器，精确异常处理，流水线，全定制MIPS体系结构中的系统控制协处理器简称CP0，它提供指令正常执行所需的环境，进行异常/中断处理、高速缓存填充、虚实地址转换、操作模式转换等操作。单从硬件的角度而言，系统控制协处理器对指令集的作用就相当于操作系统对应用程序的作用一样。
上传时间： 2014-11-21
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当今集成电路设计已经进入 SOC 时代，于是各公司针对自己的设计需求挑选一款性价比较高的处理器作为内核是一件非常重要的事情。下面将介绍一款集成了DSP 和MCU 功能的处理器ZSP neo 。ZSP neo 是一类新型的处理器，它在一个的内核中集成了DSP 和MCU 的功能。对于那些需要比现有8 位微控制器更高的控制处理性能，而又无需32 位微控制器的对成本敏感的应用来说，ZSP neo 是一个理想的选择。ZSP neo 针对其性能要求采用了相应的架构：·采用基于 RISC 的架构：处理器具有静态分支预测功能；所以程序员设计程序时无需考虑跳转延时。·采用了 Load-Store 架构：处理器对存储器的操作使用 load 和store 指令；操作不直接发生在存储器中。所有其他指令均为寄存器-寄存器操作；使用寄存器节省了存储器带宽。采用多种load/store 指令，这样优化了存储器操作；同时支持32 位和16 位的数据操作。处理器允许前推的灵活架构；功能单元的结果能够在下个周期无条件地被其他功能单元使用。
上传时间： 2013-10-19
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提出了一种基于LPC2142且具有USB (通用串行总线) 接口的高速数据采集卡的设计方案，给出了基于ARM7处理器LPC2142和FPGA芯片的软硬件设计方法，该设计方案解决了高速实时信号与接口总线之间的速度兼容问题。关键词 USB 高速数据采集卡 LabVIEW uC/OS-II 速度兼容
上传时间： 2013-11-09
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九.输入/输出保护为了支持多任务，80386不仅要有效地实现任务隔离，而且还要有效地控制各任务的输入/输出，避免输入/输出冲突。本文将介绍输入输出保护。 这里下载本文源代码。 <一>输入/输出保护80386采用I/O特权级IPOL和I/O许可位图的方法来控制输入/输出，实现输入/输出保护。 1.I/O敏感指令输入输出特权级(I/O Privilege Level)规定了可以执行所有与I/O相关的指令和访问I/O空间中所有地址的最外层特权级。IOPL的值在如下图所示的标志寄存器中。 标 志寄存器 BIT31—BIT18 BIT17 BIT16 BIT15 BIT14 BIT13—BIT12 BIT11 BIT10 BIT9 BIT8 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 00000000000000 VM RF 0 NT IOPL OF DF IF TF SF ZF 0 AF 0 PF 1 CF I/O许可位图规定了I/O空间中的哪些地址可以由在任何特权级执行的程序所访问。I/O许可位图在任务状态段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保护方式下的执行条件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 设置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 从I/O地址读出数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 INS 从I/O地址读出字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUT 向I/O地址写数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUTS 向I/O地址写字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 上表所列指令称为I/O敏感指令，由于这些指令与I/O有关，并且只有在满足所列条件时才可以执行，所以把它们称为I/O敏感指令。从表中可见，当前特权级不在I/O特权级外层时，可以正常执行所列的全部I/O敏感指令；当特权级在I/O特权级外层时，执行CLI和STI指令将引起通用保护异常，而其它四条指令是否能够被执行要根据访问的I/O地址及I/O许可位图情况而定(在下面论述)，如果条件不满足而执行，那么将引起出错码为0的通用保护异常。 由于每个任务使用各自的EFLAGS值和拥有自己的TSS，所以每个任务可以有不同的IOPL，并且可以定义不同的I/O许可位图。注意，这些I/O敏感指令在实模式下总是可执行的。 2.I/O许可位图如果只用IOPL限制I/O指令的执行是很不方便的，不能满足实际要求需要。因为这样做会使得在特权级3执行的应用程序要么可访问所有I/O地址，要么不可访问所有I/O地址。实际需要与此刚好相反，只允许任务甲的应用程序访问部分I/O地址，只允许任务乙的应用程序访问另一部分I/O地址，以避免任务甲和任务乙在访问I/O地址时发生冲突，从而避免任务甲和任务乙使用使用独享设备时发生冲突。 因此，在IOPL的基础上又采用了I/O许可位图。I/O许可位图由二进制位串组成。位串中的每一位依次对应一个I/O地址，位串的第0位对应I/O地址0，位串的第n位对应I/O地址n。如果位串中的第位为0，那么对应的I/O地址m可以由在任何特权级执行的程序访问；否则对应的I/O地址m只能由在IOPL特权级或更内层特权级执行的程序访问。如果在I/O外层特权级执行的程序访问位串中位值为1的位所对应的I/O地址，那么将引起通用保护异常。 I/O地址空间按字节进行编址。一条I/O指令最多可涉及四个I/O地址。在需要根据I/O位图决定是否可访问I/O地址的情况下，当一条I/O指令涉及多个I/O地址时，只有这多个I/O地址所对应的I/O许可位图中的位都为0时，该I/O指令才能被正常执行，如果对应位中任一位为1，就会引起通用保护异常。 80386支持的I/O地址空间大小是64K，所以构成I/O许可位图的二进制位串最大长度是64K个位，即位图的有效部分最大为8K字节。一个任务实际需要使用的I/O许可位图大小通常要远小于这个数目。 当前任务使用的I/O许可位图存储在当前任务TSS中低端的64K字节内。I/O许可位图总以字节为单位存储，所以位串所含的位数总被认为是8的倍数。从前文中所述的TSS格式可见，TSS内偏移66H的字确定I/O许可位图的开始偏移。由于I/O许可位图最长可达8K字节，所以开始偏移应小于56K，但必须大于等于104，因为TSS中前104字节为TSS的固定格式，用于保存任务的状态。 1.I/O访问许可检查细节保护模式下处理器在执行I/O指令时进行许可检查的细节如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，则直接转步骤(8)；(2)取得I/O位图开始偏移；(3)计算I/O地址对应位所在字节在I/O许可位图内的偏移；(4)计算位偏移以形成屏蔽码值，即计算I/O地址对应位在字节中的第几位；(5)把字节偏移加上位图开始偏移，再加1，所得值与TSS界限比较，若越界，则产生出错码为0的通用保护故障；(6)若不越界，则从位图中读对应字节及下一个字节；(7)把读出的两个字节与屏蔽码进行与运算，若结果不为0表示检查未通过，则产生出错码为0的通用保护故障；(8)进行I/O访问。设某一任务的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;对应I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;对应I/O端口40H—47H DB 01100000B ;对用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;对应I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位图结束字节TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假设IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常执行，有些会引起通用保护异常： in al,21h ;(1)正常执行 in al,47h ;(2)引起异常 out 20h,al ;(3)正常实行 out 4eh,al ;(4)引起异常 in al,20h ;(5)正常执行 out 20h,eax ;(6)正常执行 out 4ch,ax ;(7)引起异常 in ax,46h ;(8)引起异常 in eax,42h ;(9)正常执行 由上述I/O许可检查的细节可见，不论是否必要，当进行许可位检查时，80386总是从I/O许可位图中读取两个字节。目的是为了尽快地执行I/O许可检查。一方面，常常要读取I/O许可位图的两个字节。例如，上面的第(8)条指令要对I/O位图中的两个位进行检查，其低位是某个字节的最高位，高位是下一个字节的最低位。可见即使只要检查两个位，也可能需要读取两个字节。另一方面，最多检查四个连续的位，即最多也只需读取两个字节。所以每次要读取两个字节。这也是在判别是否越界时再加1的原因。为此，为了避免在读取I/O许可位图的最高字节时产生越界，必须在I/O许可位图的最后填加一个全1的字节，即0FFH。此全1的字节应填加在最后一个位图字节之后，TSS界限范围之前，即让填加的全1字节在TSS界限之内。 I/O许可位图开始偏移加8K所得的值与TSS界限值二者中较小的值决定I/O许可位图的末端。当TSS的界限大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图的有效部分就有8K字节，I/O许可检查全部根据全部根据该位图进行。当TSS的界限不大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图有效部分就不到8K字节，于是对较小I/O地址访问的许可检查根据位图进行，而对较大I/O地址访问的许可检查总被认为不可访问而引起通用保护故障。因为这时会发生字节越界而引起通用保护异常，所以在这种情况下，可认为不足的I/O许可位图的高端部分全为1。利用这个特点，可大大节约TSS中I/O许可位图占用的存储单元，也就大大减小了TSS段的长度。 <二>重要标志保护输入输出的保护与存储在标志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相关，显然不能允许随便地改变IOPL，否则就不能有效地实现输入输出保护。类似地，对EFLAGS中的IF位也必须加以保护，否则CLI和STI作为敏感指令对待是无意义的。此外，EFLAGS中的VM位决定着处理器是否按虚拟8086方式工作。 80386对EFLAGS中的这三个字段的处理比较特殊，只有在较高特权级执行的程序才能执行IRET、POPF、CLI和STI等指令改变它们。下表列出了不同特权级下对这三个字段的处理情况。 不同特权级对标志寄存器特殊字段的处理 特权级 VM标志字段 IOPL标志字段 IF标志字段 CPL=0 可变(初POPF指令外) 可变 可变 0 不变 不变 可变 CPL>IOPL 不变 不变 不变 从表中可见，只有在特权级0执行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相对于IOPL同级或更内层特权级执行的程序才可以修改IF位。与CLI和STI指令不同，在特权级不满足上述条件的情况下，当执行POPF指令和IRET指令时，如果试图修改这些字段中的任何一个字段，并不引起异常，但试图要修改的字段也未被修改，也不给出任何特别的信息。此外，指令POPF总不能改变VM位，而PUSHF指令所压入的标志中的VM位总为0。 <三>演示输入输出保护的实例(实例九)下面给出一个用于演示输入输出保护的实例。演示内容包括：I/O许可位图的作用、I/O敏感指令引起的异常和特权指令引起的异常；使用段间调用指令CALL通过任务门调用任务，实现任务嵌套。 1.演示步骤实例演示的内容比较丰富，具体演示步骤如下：(1)在实模式下做必要准备后，切换到保护模式；(2)进入保护模式的临时代码段后，把演示任务的TSS段描述符装入TR，并设置演示任务的堆栈；(3)进入演示代码段，演示代码段的特权级是0；(4)通过任务门调用测试任务1。测试任务1能够顺利进行；(5)通过任务门调用测试任务2。测试任务2演示由于违反I/O许可位图规定而导致通用保护异常；(6)通过任务门调用测试任务3。测试任务3演示I/O敏感指令如何引起通用保护异常；(7)通过任务门调用测试任务4。测试任务4演示特权指令如何引起通用保护异常；(8)从演示代码转临时代码，准备返回实模式；(9)返回实模式，并作结束处理。
上传时间： 2013-12-10
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传统的人工耳蜗语音处理器采用ASIC设计，投入成本高，可移植性差，设计了一种基于TMS320VC5509A的人工耳蜗语音处理器。该处理器采用双麦克风接受语音信号，实现了语音信号的自适应噪声消除和CIS （Continuous Interleaved Sampling） 方案。同一段语音由DSP采样处理得到的刺激脉冲与MATLAB采样处理的结果基本相同。实验结果表明，基于DSP的人工耳蜗语音处理器能实现语音信号中噪声的消除并得到良好的刺激脉冲。
上传时间： 2013-10-22
上传用户：23333
基于DSP Builder数字信号处理器的FPGA设计
上传时间： 2013-10-11
上传用户：zhuyibin
针对使用硬件描述语言进行设计存在的问题，提出一种基于FPGA并采用DSP Builder作为设计工具的数字信号处理器设计方法。并按照Matlab/Simulink/DSP Builder/QuartusⅡ设计流程，设计了一个12阶FIR 低通数字滤波器，通过Quartus 时序仿真及嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ硬件测试对设计进行了验证。结果表明，所设计的FIR 滤波器功能正确，性能良好。 Abstract: Aiming at the problems in designing DSP using HDL，a method of designing DSP based on FPGA which using DSP Builder as designed tool is pointed out.A 12-order low-pass FIR digital filter was designed according to the process of Matlab/Simulink/DSP Builder/QuartusⅡ, and the design was verified by the timing simulation based on QuartusⅡand practical test based on SignalTapⅡ. The result shows the designed filter is correct in function and good in performance.
上传时间： 2013-11-16
上传用户：lo25643
一种具有功耗管理特性的DSP处理器的结构设计。该处理器采用4级流水线和增强型的哈佛并行系统结构及完善的时钟管理模块,提供了一种DSP处理器的集成设计。
上传时间： 2013-10-13
上传用户：星仔
NiosII软核处理器是Altera公司开发，基于FPGA操作平台使用的一款高速处理器，为了适应高速运动图像采集，提出了一种基于NiosII软核处理的步进电机接口设计，使用verilog HDL语言完成该接口设计，最后通过QuartusII软件，给出了实验仿真结果。
上传时间： 2014-12-28
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以太网上联卡是以ATM 技术为内核的DSLAM 设备中的一块板卡，DSLAM 设备通过它可直接与IP 网络相连，由于在进行ATM 与IP 转换时要消耗大量资源，因而很容易使上联卡成为整个系统的瓶颈。文章提出了一种基于网络处理器IXP1200 的以太网上联卡设计方案，该方案利用IXP1200 网络处理器强大的数据处理能力和高度的灵活性来实现对数据的线速处理，同时也可根据需要增加新的功能。
上传时间： 2014-01-10
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