基于龙芯LA132软核处理器的宇航级SoPC设计

针对现有星载计算机主控系统灵活性差和在空间辐射环境中存在单粒子翻转等问题,设计了一种灵活性强、可靠性高、自主可控的宇航级片上可编程系统(System-on-Programmable-Chip,SoPC)。该系统将龙芯LA132软核处理器应用于航天领域,降低了星载计算机主控系统的体积。为系统存储单元设计实现了一种基于矩阵算法的RS(8,4)码,可在无延迟的情况下实现错误检测与纠正功能,增强了系统的可靠性。测试结果表明,该SoPC系统在Xilinx KCU105硬件平台上可实现单周期内对两个错误符号的检测与纠正,满足宇航级安全性与可靠性的需求,为星载计算机主控系统的小型化提供了一种新的解决方案。

Avalon总线与SOPC系统架构实例

介绍了可编程系统集成(SOPC)的基本概念和Avalon总线,着重描述了Avalon总线的内容和操作,利用SOPC Builder搭建了一个SOPC的实例,在Altera的Excalibur Nios开发板上进行了仿真验证。

基于SOPC技术的传感器非线性软件校正的实现

传感器非线性校正是测量系统设计的重要内容。以温度传感器AD590为研究目标,采用神经网络软件校正算法,重点研究基于SOPC技术的算法实现问题,并对影响算法性能的多个参数进行测试,测试结果证实了算法实现的可行性。

最新的SOPC技术与EDA实验教学

本文以清华大学科教仪器厂开发的TPG-EDA／SOPC教学实验平台为例介绍了传统的EDA（电子设计自动化）实验以及最新的SOPC（基于可编程片系统）技术，基于SOPC技术的系统级设计可以使用RISC（精简指令集）处理器软核，用来支持学生各种不同的实验项目。通过使用EDA设计工具，RISC软核处理器的C编泽器以及大量的FPGA（现场可编程门阵列）资源，可以使用或者重复使用IP来完成各种学生感兴趣的实验项目，培养和锻炼学生的系统级设计能力。

基于SOPC的宽幅喷墨打印机控制系统

针对宽幅喷墨打印机大量图像数据的传输和处理、系统运动控制器的复杂算法实现及产品后续的升级开发等问题,采用Nios II嵌入式软核处理器为核心,通过添加外围相应的存储、通信及控制模块,设计基于可编程片上系统的宽幅喷墨打印机控制系统。实验结果表明,该系统集成度高、对大量图像数据的传输和处理速度快、工作可靠性好。

基于SOPC的LCD控制器IP核的设计与实现

介绍了一种针对LCD控制器IP核的设计方法该方法以Altera的软核处理器Nios Ⅱ为核心,通过对Avalon主端口的使用成功实现了对帧缓存读操作的硬件加速,并且本IP核以参数化概念设计,大大提高了控制器的可复用性。设计生成的LCD控制器IP核可以非常容易地添加到SOPC系统中,简化了底层编程人员对LCD屏的操作。实验结果表明,该设计具有较强的实用性和通用性。

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SOPC的复合式生理信号检测系统设计

设计完成了一种多生物电信号采集能力并能完成生物电信号模式识别和辅助诊断的复合式生物电信号检测系统。系统通过具备双通道的低噪声高共模抑制比的前置采集放大电路,可实现心电信号和表面肌电信号两种体表生物电信号的检测。通过FPGA硬件化实现的小波分解模块和在NiosⅡ软核中实现的FFT和BP神经网络算法,可以完成对采集到的心电信号心率监测、QRS波群的检测和ST段形态识别反馈监护者的健康信息;并通过提取表面肌电信号活跃段数据和时频域参数为运动性肌肉疲劳评估提供参考。系统通过LCD屏、音频输出和SD卡存储能够完成对信号实时波形和监护参数显示、报警输出和长时间监护数据的存储。

基于SOPC的地震数据并行采集控制器设计

针对地震勘探仪器在多道数据并行采集控制技术上的瓶颈问题,提出基于嵌入式可编程片上系统的并行采集方案,开发了符合Avalon标准的"多道数据并行采集A/D组控制器"外设IP核,实现了多道数据严格并行采集控制,并成功应用在工程地震数据采集系统中。应用表明,该控制器能控制多道A/D转换器严格并行同步采样,具有同步精度高、非均匀误差小、通道扩展方便等优点,为地震勘探仪器高性能、低功耗、微型化设计提供了参考。

基于SoPC的行波介电电泳芯片控制与采集平台设计

介绍了一种利用SoPC技术控制与采集行波介电电泳芯片的方案。以嵌入在FPGA(CyclonII EP2C35)中的RISC结构的CPU软核NiosII为基础,通过FPGA的DSP开发工具DSP Builder对直接数字频率合成器(DDS)进行建模,在QuartusII软件中生成DDS IP核,控制输出4路相位严格相差90°的正弦波,建立行波电场驱动不带电生物粒子定向移动,实现不同生物粒子的分离;采用自定制I2C模块,实现300万像素CMOS图像传感器MT9T001的配置,完成不带电生物粒子的非接触检测。文中重点介绍了基于DSP Builder的DDS IP核设计,自定制I2C模块以及系统软、硬件设计,并通过仿真分析证明了这种设计方法的正确性和实用性。

SOPC设计中的两种片上总线分析

比较片上总线与传统总线的体系结构,介绍了并发多主设备总线体系;同时通过对SoC,SOPC设计中常用的两种片上总线:AMBA和Avalon的详细分析、比较,针对它们的不同特性及具体应用形式阐述了各自的应用范围。从而方便设计师对这两种片上总线的充分理解,并为SOPC及其他SoC设计中的总线选择提供参考。

基于SoPC的人工神经网络的硬件实现方法

提出了一种基于SoPC的神经网络的硬件实现方法,该方法以FPGA器件为硬件载体,NIOSII软核处理器为CPU,Avalon片内总线为数据交换架构。研究了多层前馈神经网络在FPGA上的实现方法,描述了神经网络模块与Avalon片内总线的接口技术。整个系统在Altera的EP2C8Q208C8器件上实现,结果表明,该方法的应用不仅提高了人工神经网络的运算速度,还提高了整个系统的灵活性。

基于SOPC的扩频接收机设计与实现

采用FPGA+DSP模式实现的扩频接收机存在开发周期长、实现难度大等缺点。针对该问题,基于可编程片上系统,利用FPGA内的嵌入式软核NiosⅡ代替DSP处理器和通用控制器,在单片FPGA内实现整个BD/GLONASS组合导航定位接收机。阐述匹配滤波器、相关器、载波跟踪环和码跟踪环的算法理论与实现方法。在24h内的静态定位结果表明,该接收机的定位精度满足要求。

基于SOPC的三相信号发生器设计

产品的品质分析和检验中广泛使用相移信号,对信号源数字化、可靠性、精度和波形带宽等要求越来越高。采用SOPC和直接数字合成技术,在EP2C8T144C8上实现最高频率为100MHz正弦波、方波、三角波和锯齿波信号,方波占空比可调,并利用SOPC设计的NiosⅡ嵌入式处理器控制波形频率及相位差,通过DAC0832控制12位高速DAC902的参考电压实现波形幅度的改变,最小步进0.01V,波形经放大滤波后输出。测试结果显示该系统具有较高的精度,实现了三路任意相位差的相移信号输出并可程控;使信号源在频率范围上拓展到10MHz以上;信号产生及控制等主要电路在一片FPGA内部完成,缩减复杂的外部电路,可靠性强;系统还具有易于修改和升级等特点。

基于SOPC技术的光纤通道网络接口卡的设计与实现

介绍了一种基于可编程片上系统(SOPC)的光纤通道(FC)网络接口卡(NIC)的总体设计方案;该方案采用了NiosⅡ软核处理器的嵌入式技术;并将NiosⅡ软核处理器和网络接口卡的控制逻辑集成在一块FPGA芯片中;且数据的发送和接收采用流水技术。测试结果表明该设计方案达到了设计要求,通信性能稳定可靠;该方案极大地提高了系统的集成度和稳定性,使NIC的通信协议得到了极大的简化;由于能够灵活的自定义外设,因此也能够加快NIC开发速度。

SoPC光纤通道控制器IP核的仿真验证

通过片上可编程系统(SoPC)设计方法构建光纤通道(FC)控制器,详细分析了硬件设计的功能模块图.FC控制器硬件集成了NIOS II处理器、DDR SDRAM控制器、flash控制器、定时器、串口和带Avalon接口的光纤通道接口逻辑,通过Avalon交换总线进行互连.采用自底向上的方法,分别从功能模块级、知识产权(IP)核级和系统级给出了FC控制器的仿真验证框架,并用Altera公司的Stratix GX系列现场可编程逻辑门电路(FPGA)进行了上板调试.验证结果表明,提出的仿真验证方案正确可行,能较好地完成验证任务.

基于SOPC的SCSI应用系统设计方法的研究

在分析了SCSI应用系统结构和常规设计方法的基础上,提出了一种基于可编程片上系统和处理器软核技术的SCSI应用系统的设计方案.其中应用系统控制核心选用了基于NIOS软核的微处理器,将SCSI控制单元的外部主机处理器,DMA数据通道控制和数据缓存控制逻辑等集成在1片FPGA上实现,在能充分利用逻辑器件资源的同时,使得设计更紧凑、灵活、高速和可靠.

基于SOPC的说话人识别算法的实现与优化

利用可编程片上系统(SOPC)灵活的可编程性和现场可编程门阵列(FPGA)强大的并行处理能力,在FPGA上实现说话人识别算法,并从识别速度和识别精度两个方面对系统进行优化。研究了说话人识别算法的原理,针对其特点构建了SOPC系统,用乒乓操作实现语音采集和处理,利用FPGA的硬件实现算法中较为耗时的模块,提高了识别速度,同时又利用遗传算法来生成模板码书,提高了识别精度。最终,实现对说话人身份进行识别的功能,系统具有较高的实时性和识别精度。

基于SOPC与乒乓存储的车载信息终端设计

为满足车载显示设备低成本、小体积、高性能以及高可靠性的要求,提出了一种基于片上可编程系统SOPC(System On a Programmable Chip)和乒乓存储显示技术的车载信息终端设计。以现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)作为硬件载体,构建了基于PowerPC软处理器的液晶显示器LCD(Liquid CrystalDisplay)控制单元,并以电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)的形式接入到汽车自动控制系统中,形成具有汽车状态的监测与存储功能的人机交互系统。对系统进行了时序与功能仿真,并通过了硬件平台的测试。实验数据表明,该系统可以实时显示行车信息并提供流畅的视觉体验。

基于SOPC的DDS信号源的实现

本文介绍了直接数字频率合成(DDS)的工作原理以及基于可编程片上系统(SOPC)实现DDS信号源。设计的DDS信号源以Cyclone器件为核心,用嵌入在FPGA中的N ios软核CPU作为控制来实现频率、相位和幅度的数字预制和步进,利用FPGA的RAM位放置正弦查找表,同时利用FPGA的逻辑单元实现相位累加等其它数字逻辑功能。实现了两路相位完全正交的DDS信号源。