基于NIOSⅡ的便携式远程医疗监护器硬件平台的设计

随着HHCE(家庭医疗保健工程)的兴起与远程医疗的不断发展,本文提出一种面向用户终端使用的便携式远程医疗监护器的解决方案。该方案在硬件设计上以SoPC(片上可编程系统)技术为基础,在单片FPGA上实现整个系统构建;其中CPU选用Altera公司的NiosⅡ软核处理器进行开发,硬件平台关键模块使用Altera公司的EDA软件QuartusIIV5.0完成设计,且在Altera1C20FPGA开发板上通过了验证。本文着重阐述了整个硬件平台的设计流程与研制过程,并给出了关键技术的设计思路和重要步骤。

基于NIOSⅡ软核处理器的嵌入式测试系统软硬件设计研究

介绍了利用NIOSⅡ软核处理器设计嵌入式测试系统的两类系统架构,详细讲述了基于NIOSⅡ软核处理器的嵌入式测试系统软硬件设计方法;最后结合EP2C8Q-208C8型FPGA芯片,利用Verilog语言描述A/D芯片的工作时序逻辑,利用NIOSⅡ软核处理器设计串口处理单元,将A/D采集的数据通过串口发送到计算机显示。实践表明,利用NIOS II软核处理器设计嵌入式测试系统,具有开发周期短,系统集成度高,功能灵活多样等特点,与传统利用单片机设计嵌入式测试系统相比,具有时钟频率高、运行速度快、调试方便等特点,是一种值得推广的嵌入式测试系统设计方法。

基于NiosⅡ处理器的液晶显示接口及驱动程序设计

Altera SOPC Builder提供了NiosⅡ处理器及一些常用外设接口,但并没有提供320×240液晶模块的接口及驱动。利用SOPC Builder自定义逻辑的方法在SOPC设计中添加了自己开发的液晶显示模块IP核,并集成到系统并在NiosⅡIDE集成开发环境下进行编程,实现了嵌入式NiosⅡ软核处理器与液晶显示模块的接口设计,并编写了驱动程序。

基于NiosⅡ的PCI Express接口卡的设计

根据NiosⅡ软核处理器的组成原理,提出了一种基于NiosⅡ的PCI-Express(简称PCIE)接口卡的设计方法,研究了系统对LVDS信号的处理和应用PCIE总线接口通信的过程;详细讨论了系统各功能模块的实现原理,并对各模块进行了实际的分析和测试,测试结果表明该接口卡性能稳定,可以有效地完成数据传输。

基于NiosⅡ多核驾驶疲劳检测系统设计

采用SOPC技术,对多核驾驶疲劳检测系统进行了研究与设计。为了实现系统设计的单片化,把NiosⅡ软核处理器、摄像头采集控制器IP核、部分图像处理算法模块等系统部件都集成到一块FPGA上。为了提高系统处理速度,系统采用双NiosⅡ软核处理器设计,同时利用NiosⅡ处理器自定制指令与C2H加速编译工具对系统中关键部分进行硬件加速,使系统具有实时性检测功能。

基于Nios Ⅱ的语音加密传输系统设计

设计并实现了一个基于Nios Ⅱ的语音加密传输系统。介绍了进行语音信号处理的功能模块,包括语音采集回放模块、基于G.729A的语音压缩与解压缩模块和基于AES的数据加解密模块。在控制模块的协调下,使得语音数据通过MODEM能够在公共电话网中安全地传输,实现了语音的保密通信。

基于NiosⅡ的非制冷红外图像处理系统研究

设计一个非制冷红外图像处理系统,该系统放弃了目前普遍应用的数字信号处理器(DSP)+现场可编程门阵列(FPGA)的系统构架,采用基于FPGA的N iosⅡ嵌入式处理器的系统构架,实现了系统的小型化。提出一种基于流水线结构的信号处理方法,并利用N iosⅡ嵌入式处理器软硬件开发工具,实现了在该系统上对非制冷红外焦平面阵列非均匀性进行校正和盲元补偿的实时处理,降低了系统的工作频率。实验结果表明:该系统能够对非制冷红外图像进行实时处理,工作性能稳定,处理效果良好。

基于NIOSⅡ的红外弱小目标检测算法实现

介绍了基于可编程片上系统SOPC技术的图像处理系统的软硬件设计,系统采用FPGA作为视频信号采集控制模块,利用FPGA内建NIOSⅡ软核微控制器作为图像处理单元。针对天空背景下红外弱小目标,提出了一种基于形态学和仿生学相结合的图像预处理算法,该算法在基于数学形态学滤波的基础上利用人眼固视微动辨别信息的原理对图像进行背景抑制和目标增强;采用自适应阈值分割法确定目标。硬件实验结果表明系统实时性好,图像处理效果良好,目标检测率高,验证了预处理算法的有效性和实时性。

基于FPGA NiosⅡ的等精度频率计设计

介绍了一种利用FPGA芯片设计的等精度频率计。对传统的等精度测量方法进行了改进,增加了测量脉冲宽度的功能,采用SOPC设计技术和基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的系统设计方案,通过在FPGA芯片上配置NiosII软核处理器进行数据运算处理,利用液晶显示器对测量的频率、周期、占空比进行实时显示,可读性好。整个系统在一片FPGA芯片上实现,系统测量精度高,实时性好,具有灵活的现场可更改性。

基于NiosⅡ/SOPC的嵌入式数字IC测试

为实现数字IC故障检测的SOPC设计,在Altera-Cyclone EP1C6Q240中嵌入软核处理器NiosⅡ,用继电器EC2-5NW2阵列完成各引线的通用控制,在NiosⅡ控制下离线完成了对常用TTL74/54、CMOS 4000/4500系列常用数字IC芯片故障检测。文中详细介绍了系统结构、引脚控制,讲述了NiosⅡ-FPGA/SOPC的设计思想和实现方法。实验效果好,实践表明该设计是切实可行的。

基于NiosⅡ的LCD驱动IP核的设计

针对不同型号液晶屏之间的驱动差异问题,提出一种基于NiosⅡ的LCD驱动的IP核设计方法。研究基于NIOSⅡ的LCD驱动IP核的体系结构及其软件实现过程。经过测试,所设计的LCD驱动IP核能够应用于不同型号的液晶屏,且运行稳定。

基于NIOS Ⅱ软核处理器的波形发生器设计

本文阐述了一种基于NIOSII软核处理器技术的波形发生器设计方案,与传统波形发生器进行了比较,论述了波形发生器的工作原理及NIOSII软核处理器设计过程。结合SOPC灵活配置的特点,定制了硬件系统,给出了软件设计的主要流程及部分实现要点。实验表明,将微处理器模块和波形发生器功能模块集成到单片FPGA上,设计出的系统集成度高、稳定性好和扩展性强。

基于SOPC的Nios Ⅱ与液晶模块接口及程序设计

Altera SOPC Builder提供了Nios Ⅱ处理器及一些常用外设接口,但并没有提供12864液晶模块的接口及驱动。利用SOPC Builder中元件编辑器Create New Component,通过自定义逻辑的方法在SOPC设计中添加自己开发的液晶显示模块IP核,并集成到系统,实现了嵌入式Nios Ⅱ软核处理器与液晶显示模块的接口设计,并编写了驱动程序。可以和系统自带的接口组件一样,开发者利用该开发组件,不必了解液晶屏原理就可以使用标准C函数操作组件进行液晶屏显示的独立开发。

基于LLVM架构的NiosⅡ后端快速移植

编译器后端移植是目前嵌入式系统研究的重要领域,如何快速实现编译器后端移植仍然是嵌入式系统研究的热点。采用新的编译器架构LLVM,移植NiosⅡ处理器来分析LLVM快速后端移植架构。使用LLVM后端移植架构的TableGen描述NiosⅡ体系结构例如指令、寄存器等,使用完备LLVM C++函数库实现复杂或特殊的操作。TableGen与C++函数库互相配合,最终实现LLVM架构对NiosⅡ后端的支持。实验结果表明与GCC编译器后端移植方法相比,基于LLVM架构的编译器后端移植方法的工作量减少了64.2%～83.9%,大大节省后端移植时间。

基于NiosⅡ的USB接口模块设计

Nios Ⅱ是Altera公司推出的第二代IP软核处理器,它与其他IP核构成了SOPC系统的主要部分。用户可以通过自定义逻辑的方法在SOPC设计中添加自己开发的IP核。这种用户自定义逻辑具有灵活高效等特性,充分体现了SOPC设计的优越性。本文简要介绍了Nios II设计架构,然后通过一个USB控制器的接口模块设计实例,详细介绍了Nios II设计中用户自定义逻辑的实现方法和效果,同时给出了对USB控制器SL811HS的底层读写函数。

基于SoPC/NIOS Ⅱ的信号发生器设计与实现

运用基于NIOS II嵌入式处理器的SoPC技术,设计了一个任意信号发生器,不仅可以输出正弦波、方波、三角波和锯齿波等常见波形,且各波形的频率和幅度可调,可根据用户需要进行现场编程,具有控制灵活、输出频率稳定、准确、波形质量好和输出频率范围宽等优点。

基于NIOSⅡ软核处理器和USB2.0的医学图像压缩和传输

目的:为了进一步探讨医学图像的压缩与高速传输的问题,本文在NIOSⅡ软核处理器下进行医学图像压缩与传输的软硬件协同设计的研究。方法:采用Altera公司开发的基于SOPC技术的NIOSⅡ嵌入式处理器,完成一个医学图像压缩以及高速传输系统。整个系统硬件部分主要包括大容量FPGA芯片、Cypress公司的EZ-USB FX2 Cy7C68013芯片以及外围存储器。采用适合FPGA实现的行列分解的方法,将复杂度高、消耗时间多的2D-DCT部分实做成IP核形式即硬件实现,并根据硬件电路实现的特点进行优化;通过NIOSⅡ定制指令的方法来调用此硬件加速部分提高整个算法的运行速度;采用USB2.0接口来完成图像数据的高速传输。结果:通过对照,我们发现系统取得良好的压缩效果,基本上不影响医学诊断。结论:该系统性价比高且能在短时间内以较低的成本实现,其使用新的技术新的方法给医学仪器设计领域带来一个新的亮点。

基于FPGA和NiosⅡ的船用雷达数据采集存储与验证

在雷达系统开发初期阶段,需要验证整个系统中采用的各种数据处理算法的可行性和正确性,在该过程中,由雷达采集的原始数据是必不可少的重要条件。文章研究了基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)和NiosⅡ的船用雷达的数据采集存储与验证,利用已有的A/D采样电路和Verilog硬件描述语言(hardware description language,HDL),通过编写相关功能模块实现对数据采集的控制,同时结合NiosⅡ实现了数据的存储与提取,并对数据进行了验证。仿真结果表明,采集的数据能够实现正确的缓存与输出;测试结果表明,该数据存储系统可应用于对实际的雷达采集数据的正确存储。

NiosⅡ的红外图像实时跟踪系统设计

目前国内多数红外图像实时跟踪系统采用DSP为核心处理器的结构,存在电路复杂、成本高的缺点。开发在FPGA中实现以NiosⅡ为核心的红外图像实时跟踪系统,采用NiosⅡ实现目标跟踪算法,利用硬件实现图像预处理,软硬件协同完成实时跟踪,实验结果表明,系统体积小、功耗低、实时性强,在复杂的天空背景下,能够稳定、精确地跟踪飞行目标。

基于FPGA和NIOSⅡ的自动对焦系统设计

为了在嵌入式图像采集系统中获得清晰图像,文中研究和设计了一个基于FPGA和NIOSⅡ的自动对焦系统.结合FPGA、CMOS图像传感器、SDRAM和液晶显示器设计了一个图像采集、存储及显示系统,研究了利用NIOSⅡ执行图像数据读取程序、自动对焦评价函数程序、爬山搜索算法程序和步进电机控制程序实现自动对焦.测试结果表明:该系统在不同的图像帧频和对焦区域大小下,有不同的对焦时间和对焦误差.可作为嵌入式图像采集系统的自动对焦的一种实现方法.