新的片上可编程系统(SOPC)解决方案Nios

本文介绍了Altera公司新近开发的SOPC(System On a Programmable Chip)解决方案——Nios,并结合实例Nios开发板的调试过程,讨论了Nios的应用,以及调试过程中所遇到的一些问题及其解决方法。

基于NiosⅡ片上可编程系统(SOPC)实现的雷达监控系统

介绍了一种基于NiosⅡ嵌入式处理器实现的雷达监控系统,并详细说明了其可编程系统(SOPC)(system on programmable chip)的硬件构建过程和软件设计流程.本设计采用Cyclone Ⅱ系列FPGA作为核心硬件,在FPGA上构建了基于高性能32位嵌入式NiosⅡ处理器的片上SOPC;在NiosⅡ IDE环境下开发出SOPC的应用软件.与传统的监控系统相比,本方案拥有更高的集成度、更快的数据传输速度,以及较小的体积和功耗.

基于Nios II的片上可编程系统(SOPC)实现的直流电机的PWM调速系统

介绍了一种基于Nios II软核处理器的直流电机PWM调速系统,并以此说明了SOPC思想及其实现途径。该系统以一片PFGA为核心,结构紧凑,体现了SOPC系统集成度高、灵活性强、扩展性好的特点。并且能大大缩短产品的开发周期。

基于可编程片上系统的超声电机小型驱动电源

提出了一种基于可编程片上系统(PsoC)的超声电机小型驱动电源的设计方案,详述了该电源的硬件电路结构和完成相关功能的软件设计方案,并用它驱动自制的TRUM45行波型超声电机,实验结果验证了设计方案的合理性。与使用分立元件的普通驱动电源相比,其元件数与体积分别减少了56%和50%,并具有电路简洁,保密性高,调节方便和运行稳定等优点。

多目标实时跟踪可编程片上系统的软件优化

针对传统DsP＋FPGA设计方案结构复杂、功耗高、体积大、抗干扰性差等问题，应用可编程片上（SOPC）技术建立了多目标实时跟踪系统并提出了基于NIOSII核及其数据链路特征的软件优化方法，对系统采用的迭代投影跟踪算法和通信制导控制算法进行了优化。研究了算法结构优化，链路配置优化，代码优化，自定义指令和C2H技术，并将这些技术应用于多目标跟踪SOPC系统来优化算法结构，减少代码量，去除程序相关性并进行链路层硬件转换，提升软件并行流水性能。实验结果表明，该优化方法可使软件效率提升9～18倍。在图像序列100frame／s，分辨率256pixel×256pixel的条件下，在1．3ms内完成了单帧图像的多目标跟踪处理，470us内完成了单周期导航运算处理，使系统运算满足了实时处理的要求并在节约硬件成本的同时了简化结构，提高了运行稳定性。

基于片上可编程系统的可控震源扫描信号研究与设计

在可控震源地震勘探中,不同的地质条件需要设置不同的激发参数,如何选择合适的激发参数并实现相应的扫描信号是必须关注的问题。在分析可控震源的线性扫描的起止频率、扫描长度、扫描斜坡函数和长度参数及伪随机扫描的阶次与载波频率对扫描信号质量的影响后,通过片上可编程系统设计了VSG硬件IP核与信号发生器系统,依据分析的信号选择原则实现了对应扫描信号的产生,达到扫描信号的技术指标。

利用单片可编程系统对红外焦平面阵列进行实时非均匀性校正

针对红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性多点校正过程中涉及的数据量大,难于实现实时校正的特点,提出了利用Altera公司的单片可编程系统(SOPC)对红外焦平面阵列进行多点实时校正的方法。利用SOPC的NiosII处理器定制指令功能,实现了软件算法的硬件化,有效提高了红外焦平面阵列实时非均匀性校正速度。实验结果表明:对相同的多点校正算法,利用SOPC硬件实现算法的校正速度比TMS320C6201 DSP硬件快1.5倍,且校正过程简单灵活,图像效果理想,能够很好地满足红外焦平面阵列实时非均匀性校正要求。

针对Xilinx可编程片上系统的硬件加速方案的研究

当前嵌入式计算应用不断增加,嵌入式系统需要具备相当的处理能力以满足应用需求.在系统中耦合一个专用硬件处理模块来加速某种计算机密集型应用是一种被广泛采纳的有效手段.针对基于Xilinx FPGA的可编程片上系统,从体系结构角度分别研究了三种形式的硬件加速方案:(1)与CPU耦合的协处理器;(2)挂接在PLB总线上的加速器;(3)挂接在MPMCSwitch Fabric上的加速器.分析了三种方案各自的特点.在实验环节选取了128位AES加密算法,并在Xilinx Virtex5器件上做了硬件实现,结果表明基于MPMC扩展的加速器方案性能较好,CPU占用率最低.

基于片上可编程系统的变频逆变电源设计与实现

利用Altera公司的CycloneⅢ系列现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA），基于片上可编程系统（system on aprogrammable chip，soeo技术对变频逆变电源进行设计与开发。建立了系统数学模型，设计了相关控制策略，实现了硬件电路和系统软件的设计，并给出了NiosⅡ处理器的相关配置。采用Matlab／Simulink对系统进行了仿真分析，并搭建了实验平台，实现了逆变电源的输出电压频率在5～50Hz内连续可调，验证了本系统设计的有效性、可行性。利用高集成度的FPGA，采用SOPC技术实现系统设计，简化了控制系统结构，并可实现多种焉速算法，具有较高的性价比。

可编程嵌入式片上系统

本文首先介绍了8位微控制器的最新发展——Cypress可编程嵌人式片上系统（PSOC）及其集成开发环境（IDE）,然后阐述了使用数字block和模拟block配置可编程嵌人式系统芯片的外围器件设计过程,同时对利用PSOC芯片进行产品设计优劣作了进一步分析比较。

可编程器件实现片上系统

在介绍CPLD和FPGA等可编程器件的结构和现状的基础上 ,介绍新一代FPGA如何在系统集成、系统存储、系统时钟和系统接口等几方面来满足实现片上系统的要求 ,并预测其今后的发展趋势。

基于软件定义片上可编程系统的卷积神经网络加速器设计

针对图像识别领域卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的计算需求,根据CNN的结构特点,设计出一种基于软件定义片上可编程系统(software defined system on chip,SDSoC)的加速器。首先通过修改CNN网络结构文件,选用修正线性单元(rectified linear unit,ReLU)作为激励函数,在虚拟机上训练出卷积神经网络的参数。最终完成一种占用硬件资源少,图像识别时间短和精度高的CNN硬件加速器。实验结果表明,与传统的CPU对比其识别精度提高至80%以上,消耗仅占其4.16%,识别时间从通用CPU的十几秒缩短至毫秒。资源消耗与识别时间都得到了很大程度的降低,为进一步加速提供了参考价值。

SOPC(片上可编程系统):灵活、高效的解决之道

SOPC(System on a programmable chip:片上可编程系统)是Altera公司提出来的一种灵活、高效的解决方案,它将处理器、存储器、I/O口、LVDS、CDR等系统设计需要的东西集成到一个PLD器件上,构建成一个可编程的片上系统,它所具有的灵活性、低成本可让系统设计者获益非浅。 11月1日,Altera公司在北京举行了半天的研讨会,主要讨论了SOPC蕴含的技术,并展示了实践中构建的基于SOPC的系统。借这次会议机会,我采访了Altera公司中国区总经理赵典锋先生。

基于Nios嵌入式处理器的片上可编程系统设计

Nios嵌入式处理器是用户可配置的通用RISC嵌入式处理器,是一个非常灵活和强大的处理器。随着PLD(可编程逻辑器件)性能的不断提高,SOPC(可编程片上系统)的设计和实现非常方便,用户可以灵活地进行系统硬件和软件设计,还可以现场进行系统级修改。文中结合实例,给出了基于Nios嵌入式处理器的SOPC软、硬件设计与实现方法。

全新片上可编程系统(SOPC)多参监护仪专用主控板简介

利用片上可编程系统(SOPC)技术研制的多参监护仪专用主控板,摆脱了IC芯片的束缚和限制,随心所欲地根据终端应用的需要,直接构建起芯片级应用系统,并通过硬软件结合的方式圆满完成各种特殊要求。本专用板可适用于建立临床监护/信息系统(CMS/CIS)。

基于微课的《片上可编程系统》课程改革与探索

微课作为新型的教学模式,对于激发学生的自主学习热情,提高教学效率有很大帮助。文章采用微课方式对片上可编程系统课程进行了教学改革与探索。

基于嵌入式处理器NiosII的片上可编程系统设计

NiosII嵌入式处理器是用户可配置的通用RISC嵌入式处理器,是一个非常灵活和强大的处理器。本文结合实例,给出了基于NiosII嵌入式处理器的SOPC软、硬件设计方法。

基于LoRa与可编程片上系统的纺织设备无线数传节点

为满足纺织企业设备信息化、智能化升级中对无线数据传输的需求,基于LoRa技术,并结合可编程片上系统,设计一种可用于纺织设备的无线数传节点。该节点具有功能伸缩性强、传输效果好、使用方便、网络拓扑简洁、面向设备开发维护便捷、电磁隔离效果好、成本低廉等优点。测试结果表明,该无线数传节点可以有效地作为纺织企业中设备无线信息交互的手段。

基于可编程片上系统技术的多功能车辆总线解码与记录装置设计

随着列车通信技术的发展,故障诊断和数据记录已成为保障列车运行的重要手段,因此需要一种高速度、大容量的数据记录系统来收集列车网络产生的信息。设计了一种基于可编程片上系统(SOPC)技术的多功能车辆总线(MVB)解码与记录装置,结合嵌入式处理器与可编程逻辑器件软硬件协同工作的优势,将MVB实时解码和大容量存储集成于单块FPGA芯片内。装置以在线监听总线的方式,收集MVB设备的状态监测和故障诊断信息,为分析列车运行的安全性与可靠性提供依据。

基于片上可编程系统的永磁同步电机控制器的设计与实现

针对永磁同步电机损耗少、效率高等特点,设计了一种基于片上可编程系统的永磁同步电机控制器,以FPGA为载体,NiosⅡ为中央处理器,数据采集接口作为片上外围设备,并使用DSP Builder工具实现基于模型的空间矢量控制算法模块,组成完整的片上系统,实现电流、速度和位置的精确控制。工程实践结果表明,基于SoPC技术的永磁同步电机控制器能够达到高精度、快响应的稳定控制效果。