基于SOPC技术的视频点播系统设计

提出一种以Altera公司高性能的FPGA芯片为平台,利用SOPC技术和双Nios II处理器设计实现16终端视频点播系统的方法。阐述了在可编程逻辑设计中使用"乒乓操作"实现高速数据传输的设计思想与实现方法。介绍多CPU系统中各CPU之间同步通信技术的设计方法。

基于NiosⅡ嵌入式处理器的数字电源控制系统的设计

为实现加速器磁铁电源的全数字化控制,以FPGA为控制部件,采用Altera提供的片上可编程系统SOPC的解决方案,基于NiosⅡ嵌入式处理器设计了数字电源控制系统;该系统利用Altera提供的标准外围设备库的知识产权IP核,结合用户自定义逻辑构成SOPC系统,在NiosⅡ软件设计中,采用小型实时嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ进行多任务调度;通过Modbus协议的串口实现,提供数字化电源的本地调试接口,并以实验室虚拟仪器工作平台LabView,设计了本地调试的人机交互界面,实现对数字化电源的监控、诊断及数字电源内部参数的设置等功能。

AES快速算法的扩展指令集实现

基于Daemen等提出的AES快速算法,给出了用可配置处理器NiosII扩展指令集实现硬件加速的两种方案——基于片内存储器存储快速算法查找表的方法、用硬件逻辑电路实现S盒并计算出快速算法查找表对应元素的方法,用对前向查找表的查表操作代替了AES算法计算密集的轮变换操作.首先,将快速算法的前向查找表存放在片上内存中,并用12条扩展指令分别完成密钥扩展、轮变换和末轮操作,末轮变换所需的S盒采取对前向查找表的掩模得到;然后,对该方案进行优化以消除片上内存的占用,即推导出S盒与前向查找表的逻辑关系,并采取有限元素求逆的方法用逻辑电路实现S盒,增强了系统安全性并降低了功耗;最后,对扩展指令集和协处理器等多种实现方案进行了测试及性能对比.结果表明,相比于经过结构优化的纯软件快速AES算法,文中提出的方案在仅增加223个LE的条件下,达到了2.47倍的加速比.

基于FPGA的低成本集成网络节点的设计

针对传统集成网络节点实现方案中集成专用UHF RFID阅读芯片成本高昂的问题,基于FPGA设计了一种符合ISO/IEC18000-6C协议的低成本集成网络节点。集成网络节点基于CC1101搭建RFID射频前端,基于FPGA逻辑设计集成网络节点数字基带IP核,基于NiosII处理器设计集成网络节点控制器。测试结果表明,该集成网络节点实现方案在保证功能的同时可以降低应用成本,很好地满足了大多数集成网络节点的应用需求。

基于SOPC构建的嵌入式Web服务器设计

简单介绍了嵌入式Internet的发展及嵌入式在Web服务器中的应用前景,通过对SOPC技术的技术特点的研究,探讨SOPC技术在嵌入式Web服务器中的应用。对其在软件和硬件两方面的实现作了详细论述。主控制器使用Nios II软核处理器,平台为实时多任务操作系统uC/OS-II,以简化的TCP/IP协议LwIP为应用层通信协议。该设计的优点有集成度高、可重构、设计灵活、实现风险低、开发周期短等。

基于IP核的智能CAN设备设计与实现

针对目前基于Asic处理器智能设备存在的不足,开发出一种基于IP核的智能CAN设备;主要利用NIOSⅡ固核处理器IP核、CAN总线IP核、PCI总线IP核,在SOPC集成环境及其它IDE环境中实现系统集成和定制,完成了NiosⅡ处理器系统集成如主处理器、Cache、片内ROM/RAM、片外SRAM和FLASH资源等;Wishbone总线到Avalon总线的桥接;基于DPRAM的智能接口数据交换单元等,并完成设备的驱动及应用软件开发;在500kbps波特率和8字节数据位条件下,对该设备的CAN总线性能进行了实测,结果表明其性能高且灵活可靠。

Niosll-IP下自定义高速串行接口的设计与实现

介绍了NiosII处理器的外设IP的设计方法,并详细介绍了用于多片FPGA间的命令、数据传输的自定义高速串行接口IP设计、验证和测试方法。该设计使用VerilogHDL语言完成硬件逻辑部分设计,对主从串行模块进行了详尽的协议设计,并编写了相关的驱动程序。实验表明该IP可被无缝整合到各种形式的SOPC嵌入式系统中。

基于FPGA的实时数据采集系统设计

基于Windows操作系统的计算机,难以满足长时间、大数据量的实时稳定测量与控制要求。针对该问题,在反射差分光谱仪的电子控制部分,提出基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时控制与数据采集系统设计方案。采用硬件描述语言和NiosII软核处理器系统相结合的设计方式,实现FPGA与计算机、探测器的高速USB通信,与角度编码器的同步串行通信,以及探测器和角度编码器之间的精确同步控制等功能,完成角度数据和光谱数据的实时采集。实验结果表明,该系统的同步控制和数据采集性能较好,仪器的实时性能提升显著。

接触式智能卡的嵌入式系统攻击平台设计

为了对接触式智能卡的安全性进行研究,搭建了一个多功能的接触式智能卡的嵌入式系统攻击平台,作为开放、可控的目标芯片激励平台;文中给出了具体的实现方案,尤其对智能卡接口电路、读卡器接口电路以及控制模块的设计进行了详细阐述;该平台可以模拟智能卡和读卡器的功能,与真实的智能卡或者读卡器通信,实施中间人攻击、产生侧信道攻击所需的触发信号、向卡片的电源和时钟施加扰动。通过该平台的使用,还可对智能卡芯片安全性设计进行FPGA验证;该方案具有灵活性强、成本低、高效率等优点,可以用于侧信道攻击、故障攻击、密码芯片安全性测试等领域,提高工作效率。

基于NiosⅡ的蓝牙主机设计与实现

结合NiosⅡ CPU核和相关外围设备,利用SOPC(system on programmable chip)技术,在FPGA上设计并实现了蓝牙主机。在QuartusⅡ和NiosⅡ IDE下运行的结果表明,设计的蓝牙主机在满足蓝牙2.0规范传输要求的基础上,具有资源占用少、功能扩展灵活的特点,避免了一般蓝牙主机成本较高、功能扩展不够灵活的问题。

基于FPGA的可编程数字电子战接收机的设计与实现

主要讨论了一种可编程数字电子战接收机的设计与实现,并以Altera公司的StratixII芯片为硬件平台,描述了应用Altera公司提供的一系列开发工具(DSP Builder、SOPC Builder、NiosII IDE等)设计并实现该接收机的过程。

基于NiosⅡ的智能多接口片上系统设计

设计了一种基于NiosⅡ处理器的片上系统(SoC),集成了NiosⅡ处理器IP、PCI接口IP、网络接口IP以及基于Wishbone总线的串行接口IP核、CAN接口IP核等。系统具有可重配置、可扩展、灵活、兼容性高、功耗低等优点,适合于片上系统开发与应用。本设计使用Verilog HDL硬件描述语言在QuartusⅡ环境下进行IP软核设计、综合、布局布线,在Model Sim下完成功能、时序仿真,在SoPC下完成系统的定制与集成,在NiosⅡ IDE环境下完成片上系统软件程序的开发,最后在FPGA器件上实现了智能多接口功能的片上系统。

SOPC技术在图像处理中的应用与展望

SOPC技术在硬件上对图像进行实时处理是图像处理技术新的发展方向,FPGA是运用SOPC技术进行图像处理的核心器件,本文介绍了SOPC技术及常用图像处理算法的原理和特点,将传统DSP图像处理技术与嵌入NiosⅡ软核处理器的FPGA芯片实现图像处理技术进行了比较,得出运用FP-GA能够提高图像处理的速度和工作频率,并对SOPC技术在图像处理中的应用现状进行了分析,指出应用SOPC技术进行图像实时处理和解决当前图像处理领域存在的问题有着重要意义,SOPC技术将引领图像处理技术向更高、更广泛的方向发展。

基于NiosⅡ软核的人脸目标实时跟踪系统

提出采用低功耗芯片EP3C40为核心,结合Nios Ⅱ软核处理器的高处理性能,实现人脸视频信号采集与跟踪,并将相关检测跟踪算法移植于Nios Ⅱ处理器协同工作的方式实现整体系统的工作。实验结果表明,在环境微弱变化以及人脸不同姿态下,系统都能检测并准确跟踪,同时硬件可重构能力强,算法简单、快速、鲁棒性强。

基于VHDL的直流电机控制功能模块设计

介绍了一种基于VHDL的直流电机控制功能模块的设计方案。用硬件描述语言VHDL写代码生成功能模块IP核,并通过SOPC Builder将此IP核加入到NiosII软核中生成直流电机系统模块原理图。最后给出功能模块仿真时序图,结果表明与现有的其它方法相比,该方法具有灵活方便、稳定、易维护、高效率等优点。