大规模可编程逻辑器件CPLD和FPGA是当今应用最广泛的两类可编程专用集成电路(ASIC),电子设计工程师用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路,从而大大缩短了产品上市时间,降低了开发成本.此外,可编程逻辑器件还具有静态可重复编程和动态系统重构的特性,使得硬件的功能可以象软件一样通过编程来修改,这样就极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性.该设计完成了在一片可编程逻辑器件上开发简易计算机的设计任务,将单片机与单片机外围电路集成化,能够输入指令、执行指令、输出结果,具有在电子系统中应用的普遍意义,另外,也可以用于计算机组成原理的教学试验.该文第一章简要介绍了可编程ASIC和EDA技术的历史、现状、未来并对本课题作了简要陈述.第二章在芯片设计的两种输入法即原理图输入法和HDL输入法之间做出比较,决定选用HDL输入法.第三章描述了具体的设计过程和设计手段,首先将简易计算机划分为运算器、CPU控制器、存储器、键盘接口和显示接口以及系统控制器,然后再往下分为下层子模块.输入法的语言使用的是Verilog HDL,鉴于篇幅所限,源代码部分不在论文之中.第四章对设计的综合与实现做了总结,给出了时序仿真波形图.该文针对FPGA和RISC这两大课题,对RISC在FPGA上的实现进行了初浅的探索与尝试.从计算机体系结构入手,剖析了精简指令集计算机的原理,通过该设计的实践对ASIC和EDA的设计潜力有了更进一步的领悟.
上传时间: 2013-05-21
上传用户:hewenzhi
随着微电子技术的发展,可编程逻辑器件取得了迅速的发展,其功能日益强大,FPGA内部可用逻辑资源飞速增长,近来推出的FPGA都针对数字信号处理的特点做了特定设计,集成了存储器、锁相环(PLL)、硬件乘法器、DSP模块等,通过使用各个公司提供的FPGA开发软件使用硬件描述语言,可以实现特定的信号处理算法,如FFT、FIR等算法,为电子设计工程师提供了新的选择。实时图像处理系统采用FPGA+DSP的结构来完成整个复杂的图像处理算法。将图像处理算法进行分类,FPGA和DSP份协作发挥各自的长处,对于算法实现简单、运算量大、实时性高的这类处理过程由大容量高性能的FPGA实现,DSP则用来处理经过预处理后的图像数据,来运行算法结构复杂,乘加运算多的算法。整个系统主要包括FPGA处理单元、DSP处理单元以及PCI接口通讯三个部分。主要取得的了以下的研究成果:(1)研究了FPGA的工作原理及应用,完成了Stratix芯片的选型。设计了数字图像处理板的电路原理图和PCB设计图。并对电路板进行调试,工作正常。(2)完成了FPGA程序下载电缆的PCB电路设计,并调试成功,应用到FPGA的调试下载配置中,取得了良好的实验与经济效果。(3)充分利用FPGA的设计开发软件与工具,完成了中值滤波、形态学滤波和自适应阈值的FPGA实现,并给出了详细的实现过程。将算法下载到FPGA芯片,经过试验调试,达到要求。(4)研究了PCI接口通讯的实现方式,选用PCI9054芯片实现通讯,完成PCI接口电路设计,经过调试,实现了中断、DMA等方式,满足了数据传输的要求。(5)学习了C6701DSP芯片的工作特性以及内部功能结构,完成了DSP外围存储器的扩展、时钟信号发生以及电源模块等外围电路的设计。
上传时间: 2013-07-22
上传用户:Divine
随着微电子技术和电力电子技术的飞速发展,运动控制系统正朝着通用化、智能化、微型化的方向发展。目前,以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为核心的运动控制卡已成为运动控制器的发展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC机,将PC机强大的信息处理能力和开放式特点与运动控制卡的运动控制能力相结合,具有信息处理能力强、开放程度高、运动控制方便、通用性好的特点。因此,本文通过对运动控制技术的深入研究,开发了一款以DSP和FPGA为主控单元、基于PCI总线的运动控制卡。 首先,设计了运动控制卡硬件电路,对控制卡的DSP和FPGA外围电路、PCI总线接口电路、模拟量输出电路、编码器信号采集电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论。 为提高控制卡的硬件集成度和可靠性,通过对FPGA的编程设计,在FPGA中实现了PCI总线目标设备接口控制器、双端口RAM、DDA精插补电路、DAC接口电路、编码器信号处理电路和数字I/O信号处理电路。 基于改进的数字PID控制器和前馈控制,设计开发了运动控制卡的位置闭环伺服控制器,并整定了控制器参数,获得良好的伺服控制特性。 最后,采用WinDriver开发了控制卡的驱动程序,并详细介绍了驱动程序的开发流程。
上传时间: 2013-08-01
上传用户:00.00
单片微型计算机(单片机)是将微处理器CPU、程序存储器、数据存储器、定时/计数器、输入/输出并行接口等集成在一起。由于单片机具有专门为嵌入式系统设计的体系结构与指令系统,所以它最能满足嵌入式系统的应用要求。Intel公司生产的MCS-51系列单片机是我国目前应用最广的单片机之一。 随着可编程逻辑器件设计技术的发展,每个逻辑器件中门电路的数量越来越多,一个逻辑器件就可以完成本来要由很多分立逻辑器件和存储芯片完成的功能。这样做减少了系统的功耗和成本,提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受欢迎的可编程逻辑器件之一。IP核是将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块,设计成可修改参数的模块,让其他用户可以直接调用这些模块,这样就大大减轻了工程师的负担,避免重复劳动。随着FPGA的规模越来越大,设计越来越复杂,使用IP核是一个发展趋势。 本课题结合FPGA与8051单片机的优点,主要针对以下三个方面研究: (1)FPGA开发平台的硬件实现选用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作为核心器件,采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作为片内程序存储器,搭建FPGA的硬件开发平台。 (2)用VHDL语言实现8051IP核分析研究8051系列单片机内部各模块结构以及各部分的连接关系,实现了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下几个模块:CPU模块、片内数据存储器模块、定时/计数器模块、并行端口模块、串行端口模块、中断处理模块、同步复位模块等。 (3)基于FPGA的8051IP核应用用所设计的8051IP核,实现了对一个4×4键盘的监测扫描、键盘确认、按键识别等应用。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:1417818867
当代科学技术突飞猛进,极大促进了自动识别技术的发展——条形码、光学字符识别、磁条(卡)、工C卡、语音识别、视觉识别、RFID等,其中,RFID无疑是最为前沿的自动识别技术,是一种非接触式的识别技术;同时,随着另外一项技术——嵌入式技术的飞速发展,机构小巧、性能优越、价格便宜、操作简便的手持式数据自动读写设备发展尤为迅速。具体说来,一款好的手持式RFID读写器适用于工作现场,可以供工作人员对现场物品信息进行自动收集,而随着嵌入式操作系统和网络技术的应用,使读写器不仅有数据采集功能,而且可以对数据进行分析以供管理决策。在这其中,操作系统、芯片、总线、接口技术成为读写器的内核,嵌入式系统成为技术的代表。 随着嵌入式操作系统(如linux、wirice.net)的出现,使得软件开发人员在嵌入式系统和普通pc机上进行应用软件开发不会感到太大的差别(借助于交叉开发环境,即在pc机上编译连接,但生成的是目标机代码)。但是,对于那些应用软件开发者,往往对某一行业软件开发比较熟悉却对硬件有些陌生,熟悉硬件原理(嵌入式处理器架构、部件工作原理等)恰恰是构建一个嵌入式系统所必须的。因此,构建一个性能稳定、持续工作时间长、完善数据接口、方便读写器接口的手持式设备成为了当今一个比较热门的技术领域。本项目就是根据以上事实,先分析了国内外研究现状,再根据项目需求、生产成本以及RFID应用开发者的要求,决定采用以ARM920T为内核的$3C2410为嵌入式处理器、微软公司力推的wiIice.net为嵌入式操作系统,设计开发了供RFID应用软件开发者使用的手持式RFID读写器。针对手持式设备的特点和实际要求,对读写器软硬件系统整体结构进行了规划,完成了时钟电路、nand flash存储器接口电路、SDRAM电路、串行接口电路、RFID读写模块接口电路、USB接口电路、无线通信模块接口电路、LCD/触摸屏接口电路的设计,并开发了读写器的二次发API;在wince.net平台下,利用platform builder工具定制了适于读写器的操作系统,实现了嵌入式操作系统的设计,最后对整个系统进行了测试。
上传时间: 2013-06-21
上传用户:yatouzi118
随着生活水平的提高,人们对环境的要求越来越高,如何获取实时、可靠的环境数据已经成为一个迫在眉睫的问题,特别是在人迹罕至的地方或者危险区域,传统的环境监测手段已经无法满足需要。无线传感器网络具有低功耗、自组织、可靠性高等优点,非常适合野外环境监测。 本文介绍了环境监测无线传感器网络中的网关设计。从低功耗和可靠性出发,网关的ZigBee通信模块采用CC2430,负责组建管理无线环境监测网;GPRS模块采用TC35,实现了环境监测网络与监控系统的无线数据传输;主控制器采用嵌入式处理器LPC2210,通过与ZigBee模块和GPRS模块的通信,实现两种网络的协议转换。在硬件设计方面,介绍了主控制器模块的电源电路、串口电路、存储器电路、人机交互电路、与ZigBee通信模块的接口设计、与GPRS模块接口设计;在软件设计方面,提出了基于需时中断的软件设计方法,移植了μC/OS-II操作系统,设计了串口驱动、ARM与ZigBee通信、ARM发送短消息、人机交互以及监控中心软件等;对ZigBee网络中的组网、数据传输等进行了研究,设计了星型无线传感器网络,介绍了系统的测试情况。结果表明,星型ZigBee环境监测网络能通过GPRS网络实现对ZigBee网络的监测,整个系统具有实时、可靠、低功耗、监测范围广等优点。
上传时间: 2013-06-13
上传用户:yuzsu
当今绣花机市场蓬勃发展,绣花机控制系统作为绣花机最核心的部分,是提高性能和降低成本的关键。本文结合浙江虎王科技有限公司与浙江大学的合作项目“绣花机控制系统”,设计出一套基于ARM的技术先进、功能精简、高性价比的绣花机控制系统。论文按照嵌入式系统的开发过程,先根据市场需求划分了控制系统的功能模块并构建了总体架构,选择了系统的软硬件平台,然后采用先进的设计方法对绣花机控制系统的硬件和软件进行了设计。 第一章介绍了绣花机及其控制系统的发展过程和现状,论述了嵌入式系统的定义、特点和发展,阐述了ARM的发展历史、研究和应用现状,提出了论文的主要研究内容,最后给出了论文的总体结构。 第二章阐述了嵌入式系统的开发过程,选择了软硬件协同设计法为本系统的设计方法,论述了EDA技术的工作范围和设计步骤,详细讨论了软件的结构化设计方法和面向对象设计方法的原理,最后给出了绣花机控制系统的设计原则。 第三章根据市场需求划分了绣花机控制系统的功能模块,构建了系统总体架构,并分析了每个模块的具体功能;根据选型原则选出了适用于绣花机控制系统的上位机和下位机CPU芯片、操作系统及开发环境。 第四章根据总体架构,在选好的CPU芯片的基础.卜确定了绣花机控制系统的硬件框架,详细设计了电源电路、复位电路、存储器接口电路、键盘与显示电路、USB接口电路、串行通信接口电路和下层机电接口电路。 第五章按照上位机和下位机的层次构建了绣花机控制系统的软件框架,设计了键盘输入模块、图形显示模块、USB驱动模块、花样存储与管理模块、串口通信模块、机电控制模块的程序。 第六章回顾与总结全文的主要研究内容,归纳了本文的主要研究成果,并对今后的研究工作作了展望。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:CSUSheep
随着液晶显示技术的发展,我们的日常生活中出现了各种各样功能强大的显示系统。本文主要以液晶显示技术的基本原理为理论基础,探讨并比较了单片机和ARM微处理器作为液晶显示控制系统各自的优缺点,并设计和完成了~套基于ARM微处理器的液晶显示控制系统。 该系统以Samsung公司的ARM微处理器芯片S3C4510B为CPU,根据ARM微处理器的特点,本文系统地分析了电源及复位电路、晶振电路、Flash 存储器接口电路、SDRAM存储器接口电路、串行接口电路、JTAG接口电路以及10M/100M以太网接口电路的设计方法。同时,重点描述了液晶显示模块电路和键盘控制电路的设计与实现。在各个部分硬件电路的调试成功过后,介绍了Bootloader的下载以及uClinux操作系统的下载和编译。在液晶显示控制系统的软件设计部分,本文重点分析了在uClinux操作系统下进行的用户程序的开发。根据液晶显示模块的特点和对键盘控制电路的I/O口配置,对整个显示控制系统的程序设计作出了一定的分析。最终通过对系统的调试,实现了ARM微处理器系统对LCD液晶显示器的显示控制。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:change0329
大圆机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域,比较复杂的典型机电一体化产品。近几年来,伴随着我国针织行业的快速发展,大圆机的需求日益加大,传统的基于MCU面板控制和采用薄膜按键方式的大圆机控制系统已经无法满足需求。随着微处理器技术的发展,嵌入式技术以其高集成度和高稳定性、高性价比在工控领域有着广阔的应用前景。 近几年,随着嵌入式技术的发展,对人机界面的要求越来越高,友好的图形人机界面为嵌入式系统的人机交互提供了丰富的图形图像信息。uC/GUI是一款不仅可以实现快速开发,而且能够提供低功耗型GUI支持的嵌入式GUI软件。用户可以使用它方便地定制出自己的图形用户界面,完成各种应用程序的开发。因此已经被越来越多的领域所采用。 本文在对大圆机系统的功能和控制要求进行分析的基础上,提出了一个以ARM微处理器和CPLD器件为中心构建硬件平台、基于uC/OS-Ⅱ和uC/GUI的嵌入式大圆机控制系统解决方案。 此方案中的硬件平台由主CPU核心应用系统电路、人机交互接口电路、协处理器CPLD模块电路等部分组成。主CPU采用Samsung公司的基于ARM7内核的S3C44BOX处理器,人机交互接口电路采用触摸屏和LCD液晶显示器,为了解决闭环控制的问题,采用了CPLD作为协处理器,进行外围扩展构成控制电路,软件部分包括uC/OS-Ⅱ、Boot Loader、设备驱动程序、人机界面和主控制应用程序等。其中Boot Loader支持系统启动,程序下载到RAM执行和烧写到Flash存储器等功能,而人机界面和主控制应用程序则基于设备驱动程序实现了对于大圆机系统的控制。 与传统的基于MCU或工控机的大圆机控制系统相比,基于此设计方案实现的控制系统具有低成本、高集成度和高性能等特点,具有较大的实用价值和广阔的应用前景。
上传时间: 2013-07-13
上传用户:皇族传媒
如今IC设计进入了SOC(System-on-chip)设计时代。SOC是指在单一芯片上集成了微控制器、数字信号处理器、存储器、I/O接口等,可以实现信号采集、转换、存储、处理等功能的芯片。SOC设计是基于IP可重用性的设计过程。现在已有不少公司成功地开发了各种SOC总线规范,以便于IP核的可复用性设计。其中,ARM公司开发的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Arehitecture)规范已经成为嵌入式应用的行业标准。嵌入式SOC芯片广泛应用于消费电子产品中,近年来随着彩屏手机、PDA等移动终端的普及,液晶电视等平板显示器件的推广,液晶显示器已经逐渐取代CRT成为主流的显示器件。LCD Driver IC作为液晶显示器的重要部件,需求量也日益增大。嵌入式液晶显示系统的设计是当今SOC设计中不可缺少的部分,而基于AMBA总线规范的LCD显示系统更是具备良好的性能和较大的潜力。 本文提出了一种基于AMBA总线规范的彩色TFT-LCD数字图像显示解决方案,硬件设计上包括APB存储接口模块、LCD控制模块,并用VHDL硬件描述语言进行了功能仿真,采用Mentor公司Modelsim5.8完成了系统功能验证;软件设计上完成了基于SAMSUNG公司S6D0110 TFT-LCD驱动芯片的测试程序的编写和系统测试。本设计不需要掌握TFT-LCD内部构造,复杂的内部驱动原理,只需要掌握AMBA总线规范和LCD的MPU并行接口时序,采用本课题设计出的LCD显示控制模块简单实用,便于推广应用。 本课题基于Xilinx公司的VirtexⅡ FF1152 PROTO开发平台完成了软件调试,实现了TFT-LCD图像显示。调试结果表明硬件和软件设计正确且取得了较为满意的结果。
上传时间: 2013-06-02
上传用户:小枫残月