随着SOC技术、IP技术以及集成电路技术的发展，RISC软核处理器的研究与开发设计开始受到了人们的重视。基于FPGA的RISC软核处理器在各个行业开始得到了广泛的应用，特别是在一些基于FPGA的嵌入式系统中有着越来越广泛的应用前景。 该论文在研究了大量国内外技术文献的基础上，总结了RISC处理器发展的现状与水平。认真分析了RISC处理器的基本结构，包括总线结构，流水线处理的原理，以及流水线数据通路和流水线控制的原理；并详细分析了该设计采用的指令集——MIPS指令集的内在结构。设计出了一个32位RISC软核处理器，这个软核处理器采用五级流水线结构，能完成加法、减法、逻辑与、逻辑或、左移右移等算术逻辑操作，以及它们的组合操作。通过软件仿真和在Altera的FPGA开发板上进行验证，证明了所设计的32位RISC处理器能准确的执行所选用的MIPS指令集，运行速度能达到30MHz，功能良好。 通过对所设计对象特点及其可行性的研究，选用了Altera公司QuartusⅡ软件作为设计与仿真验证的环境。在设计方法上，该课题采用了自顶向下的设计方法。在设计过程中采用了边设计边验证这种设计与验证相结合的设计流程，大大提高了设计的可靠性。该课题在设计过程中还提出了两个有效的设计思路：第一是在32位寄存器的设计中利用FPGA的内部RAM资源来设计，减少了传输延时，提高了运行速度，并大大减少了对FPGA内部资源的占用；第二是在系统架构上采用了柔性化的设计方法，使得设计可以根据实际的需求适当的增减相应的部件，以达到需求与性能的统一。这两个方法都有效地解决了设计中出现的问题，提高了处理器的性能。
上传时间： 2013-07-21
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现场可编程门阵列(FPGA)是近年来迅速发展起来的新型可编程器件。随着它的不断应用和发展，也使电子设计的规模和集成度不断提高。同时也带来了电子系统设计方法和设计思想的不断推陈出新。 随着数字电子技术的发展，数字信号处理的理论和技术广泛的应用于通讯、语音处理、计算机和多媒体等领域。快速傅里叶变换(FFT)作为数字信号处理的核心技术之一，是离散傅里叶变换的运算时间缩短了几个数量级。FFT已经成为现代信号处理的重要理论之一。 该文的目的就是研究如何应用FPGA实现FFT算法，研制具有自己知识产权的FFT信号处理器具有重要的理论意义和实用意义。 设计采用基4算法设计了一个具有实用价值的FFT实时硬件处理器。其中使用了改进的CORDIC流水线结构设计了FFT的蝶型运算单元，将硬件不易于实现、运算缓慢的乘法单元转换成硬件易于实现、运算快捷的加法单元。并根据基4算法的寻址特点设计了简单快速的地址发生器。整体采用流水线的工作方式，并将双端口RAM、只读ROM全部内置在FPGA芯片内部，使整个系统的数据交换和处理速度得以提高。 整个设计利用ALTERA公司提供的QUARTUSⅡ4.0开发软件，采用先进的层次化设计思想，使用一片FPGA芯片完成了整个FFT处理器的电路设计。整体设计经过时序仿真和硬件仿真，运行速度达到100MHz以上。
上传时间： 2013-07-01
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是数字信号分析与处理如图形、语音及图像等领域的重要变换工具,直接计算DFT的计算量与变换区间长度N的平方成正比.当N较大时,因计算量太大,直接用DFT算法进行谱分析和喜好的实时处理是不切实际的.快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,简称FFT)使DFT运算效率提高1~2个数量级.本文的目的就是研究如何应用FPGA这种大规模可编程逻辑器件实现FFT的算法.本设计主要采用先进的基-4DIT算法研制一个具有实用价值的FFT实时硬件处理器.在FFT实时硬件处理器的设计实现过程中,利用递归结构以及成组浮点制运算方式,解决了蝶形计算、数据传输和存储操作协调一致问题.合理地解决了位增长问题.同时,采用并行高密度乘法器和流水线(pipeline)工作方式,并将双端口RAM、只读ROM全部内置在FPGA芯片内部,使整个系统的数据交换和处理速度得以很大提高,实际合理地解决了资源和速度之间相互制约的问题.本设计采用Verilog HDL硬件描述语言进行设计,由于在设计中采用Xilinx公司提供的称为Core的IP功能块极大地提高了设计效率.
上传时间： 2013-06-20
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现场可编程门阵列(FPGA)是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,它结合了微电子技术、电路技术和EDA(Electronics Design Automation)技术。随着它的广泛应用和快速发展,使设计电路的规模和集成度不断提高,同时也带来了电子系统设计方法和设计思想的不断推陈出新。 随着数字电子技术的发展,数字信号处理的理论和技术广泛的应用于通讯、语音处理、计算机和多媒体等领域。离散傅立叶变换(DFT)作为数字信号处理中的基本运算,发挥着重要作用。而快速傅里叶变换(FFT)算法的提出,使离散傅里叶变换的运算量减小了几个数量级,使得数字信号处理的实现变得更加容易。FFT已经成为现代数字信号处理的核心技术之一,因此对FFT算法及其实现方法的研究具有很强的理论和现实意义。 本文主要研究如何利用FPGA实现FFT算法,研制具有自主知识产权的FFT信号处理器。该设计采用高效基-16算法实现了一种4096点FFT复数浮点运算处理器,其蝶形处理单元的基-16运算核采用两级改进的基-4算法级联实现,仅用8个实数乘法器就可实现基-16蝶形单元所需的8次复数乘法运算,在保持处理速度的优势下,比传统的基-16算法节省了75％的乘法器逻辑资源。 在重点研究处理器蝶形单元设计的基础上,本文完成了整个FFT处理器电路的FPGA设计。首先基于对处理器功能和特点的分析,研究了FFT算法的选取和优化,并完成了处理器体系结构的设计；在此基础上,以提高处理器处理速度和减小硬件资源消耗为重点研究了具体的实现方案,完成了1.2万行RTL代码编程,并在XILINX公司提供的ISE 9.1i集成开发环境中实现了处理器各个模块的RTL设计：随后,以XILINX Spartan-3系列FPGA芯片xc3S1000为硬件平台,完成了整个FFT处理器的电路设计实现。 经过仿真验证,本文所设计的FFT处理器芯片运行速度达到了100MHz,占用的FPGA门数为552806,电路的信噪比可以达到50dB以上,达到了高速高性能的设计要求。
上传时间： 2013-04-24
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“黑色经典”系列之《ARM系列处理器应用技术完全手册》，第2章-ARM体系结构。华清远见培训教材。
标签： ARM
上传时间： 2013-04-24
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软件通信体系架构(SCA)可以实现一个具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台，从而使软件无线电平台的成本得到显著降低，应用灵活性得到极大增强。虽然SCA通过CORBA机制很好地解决了通用处理器设备波形组件的互连互通和可移植问题，但是这种机制不能很好地适用于FPGA这种专用处理器。随着FPGA处理性能的不断提升，它在SCA系统中的作用越来越突出。因此，如何在SCA系统中很好地集成FPGA波形，如何提高FPGA波形的可移植性就成为当前软件无线电研究领域中一个非常重要的研究课题。 论文首先通过对现有的旨在解决FPGA波形可移植性的协议和规范进行了研究，深入分析了它们的优缺点。接下来对MHAL规范、CP289协议、OCP接口规范中的方法加以融合和优化，提出了新的FPGA可移植波形结构。这个结构既为FPGA波形设计了标准的通信接口，又实现了波形应用的分离，同时还通过OCP接口实现了波形组件运行环境的标准化，真正实现了波形的可移植。 其次，论文根据提出的波形结构，结合CP289协议中的操作要求，在原本过于简单的MHAL消息格式的基础上进行了细化，同时具体给出了MHAL消息封装结构和MHAL消息解析结构的处理流程，实现了FPGA波形在SCA系统中的标准通信。论文通过对CP289协议的深入研究，结合实际工程应用，提出了具体化的容器结构，并进一步进行了容器中组件控制模块、互连模块和本地服务模块的设计，实现了波形应用的分离。论文以OCP规范为基础，依据CP289协议中对组件接口的约束，设计了几种典型的组件OCP接口，使得波形组件设计与系统实现相分离，并真正实现了波形运行环境的标准化。 最后，论文根据所设计的波形结构和组件接口设计了一个FPGA验证波形，通过波形的实现，证明FPGA波形组件可以像GPP波形组件一样可加载、可装配、可部署、可装配，验证了论文所设计的FPGA波形是与SCA兼容的。另外，通过对波形组件移植试验，验证了所设计的波形结构和组件接口能够为波形组件提供很好的可移植性。
上传时间： 2013-04-24
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·【内容简介】 PCI(周边器件互连)是当今个人计算机的主流总线结构,用于周边设备与计算机中央处理器之间的快速通信.本书是对PCI总线规范的全面详细的指南,在美国已连续修订4版,印刷十余次. 本书详细解释了PCI的原理与操作,包括命令,读写传送,存储器与I/O寻址,错误检测与处理,中断,配置交易与寄存器等.
标签： PCI
上传时间： 2013-07-20
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一种基于FPGA实现的FFT结构\\r\\n调从基本元器件开始的计算机硬件系统的设计与实现,大多设置在自动控制系,形成了与应用系统结合的计算机教育。 1966年多处理器平台FPGA 学习目标 (1) 理解为什么嵌入式系统使用多处理器 (2) 指出处理器中CPU和硬件逻辑的折衷
上传时间： 2013-08-20
上传用户：linlin
DSP的使用正呈爆炸式发展。OFDM、GPS相关器、FFT、FIR滤波器或H.264之类计算密集型算法在从移动电话到汽车的各种应用中都很常见。设计人员实现DSP有三种选择：他们可以使用DSP处理器、FPGA或掩膜ASIC。ASIC具有最高的吞吐量、最低的功耗和最低的成本，但其极大的NRE和较长研制周期使其对许多设计而言并不适用。定制ASIC的研制周期可达一年之久，比最终产品的使用寿命都长。FPGA已占居较大的市场份额，因为其能提供比DSP处理器更好的吞吐量，而且没有ASIC的极大NRE和较长研制周期。 因此，常常将基于ARM的MCU和FPGA结合使用来实现这些设计，其中FPGA实现设计的DSP部分。然而，FPGA也有其自身的不足--最突出的是功耗很高(静态功耗接近2W)，且性能比ASIC慢。FPGA时钟用于逻辑执行时通常限制为50MHz，而ASIC可以400MHz或更高频率执行逻辑。其他缺点还包括在IP载入基于SRAM的FPGA时安全性还不够理想，成本也较高。尽管FPGA成本已迅速降低，但价格通常在10,000片左右就不再下降，因此仍比较昂贵。 新型可定制Atmel处理器（CAP）MCU具有的门密度、单元成本、性能和功耗接近基于单元的ASIC，而NRE较低且开发时间较快。与基于ARM的非可定制标准产品MCU一样，不需要单独的ARM许可。 可定制MCU利用新型金属可编程单元结构（MPCF）ASIC技术，其门密度介于170K门/mm2与210K门/mm2之间，与基于单元的ASIC相当。例如，实现D触发器（DFF）的MPCF单元与标准的单元DFF都使用130nm的工艺，所用面积差不多相同。
上传时间： 2013-10-29
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MCS-51系列单片机芯片结构:2.1 MCS—51系列单片机的结构原理2.1.1 MCS-51单片机逻辑结构 MCS-51单片机的系统结构框图如图2.1所示。 图2.1 MCS-51单片机的系统结构框图由图2.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件：u 一个8位CPU；u 一个时钟电路；u 4Kbyte程序存储器；u 128byte数据存储器；u 两个16位定时/计数器；u 64Kbyte扩展总线控制电路；u 四个8-bit并行I/O端口；u 一个可编程串行接口；五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断 1. CPU CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。（1）运算器电路 运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。 （2）控制器电路 控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
上传时间： 2013-10-27
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