基于MicroBlaze软核的射频控制系统设计与实现

随着嵌入式系统开发的需求不断变化,一种现场可编程门阵列(FPGA)中内嵌MicroBlaze软核的设计用来完成通信系统开发及复杂协议解析已成为趋势。FPGA内嵌软核可节省硬件资源,降低逻辑开发难度,优势明显。依托某课题,设计了一种基于MicroBlaze软核的射频控制系统,用来完成对上位机协议的解析以及对射频模块的控制,通过时序仿真以及集成上板调试验证了设计的正确性,节省了硬件成本,提高了开发效率。

基于软核MicroBlaze的小型姿态检测系统设计

为满足捷联惯导系统小型化、高精度、低成本的要求,构建了基于软处理器核的姿态检测系统,提出了磁罗盘辅助MEMS惯性传感器的卡尔曼滤波算法。在FPGA平台上,围绕MicroBlaze构建片上系统,设计双软件工程实现系统软件开发;在此基础上,为提高系统的实时性能,综合3种片上系统优化方案,进一步优化了处理器对片外RAM的访问效率。测试结果表明,优化后的片上系统运算速度是优化前的近10倍。实验中将该系统测得的姿态角与航姿参考系统(attitude and heading reference system,AHRS)测量值进行比较,其差值保持在0.8°以内,表明该系统能够满足导航系统的姿态检测要求。

基于MicroBlaze软核的液晶驱动程序设计

MicroBlaze嵌入式软核是一个被Xilinx公司优化过的可以嵌入在FPGA中的RISC处理器软核,具有运行速度快、占用资源少、可配置性强等优点;液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、工作电压低、寿命长、可以显示复杂的文字及图形等优点。本文以信利MPG240128点阵液晶显示模块为例,选择Xilinx公司的Spartan 3E系列FPGA作为控制芯片,介绍嵌入式软处理器MicroBlaze与液晶显示模块的接口和图形显示的编程技术。

软核嵌入处理器MicroBlaze

MicroBlaze是Xilinx的软核嵌入处理器,使用开发工具ISE/XPS和相关IP-Core,利用FPGA内的通用资源,用户可以参数化地设计CPU、总线、接口等组件,在FPGA内部实现一个完整的高性能处理器,且支持多核处理器,同时可在XPS中完成操作系统配置和应用软件的设计调试。软核嵌入处理器广泛适用于各个领域。文章介绍软核嵌入处理器MicroBlaze及其设计方法。

基于MicroBlaze软核处理器的Bootloader设计

文章介绍了基于MicroBlaze软核处理器的Bootloader程序的设计,详细介绍了适用该程序的FPGA嵌入式系统的硬件配置及Bootloader程序设计的硬件逻辑设计流程和软件设计流程。该程序是在FPGA硬件配置完毕之后,在内部处理器上运行的一段启动代码,用来将FLASH中的用户程序传输至外部RAM,并引导嵌入式系统从用户程序中开始运行。它解决了使用大规模复杂应用程序的嵌入式系统的引导问题,已在实际中应用,具有良好的适应性。

基于MicroBlaze软核的任意波形发生器设计

本设计利用FPGA的高速和可重构性,在VIVADO开发平台下,将MicroBlaze软核以及DDS模块嵌入到FPGA芯片上,与LCD触摸屏、D/A转换器、低通滤波器和幅度控制放大器等构成系统的硬件电路。通过对在LCD触摸屏上手动绘制的任意图形进行采样,得到所需的图形数据,再对该图形数据进行插值处理,得到手绘任意波的波形数据,并存入DDS波形存储器,然后再利用DDS相位累加器,读出波形数据,经过数模转换、滤波从而得到手绘的任意波形信号。该系统不仅能产生正弦波、方波、三角波,也能产生幅度和频率可调的任意波,具有频率范围宽、频率分辨率高、频率切换速度快等特点。

MicroBlaze软核处理器在遥测数据采集中的应用

介绍了32位软核处理器MicroBlaze的体系结构、开发工具和开发流程,以及它在遥测数据采集中的设计应用实例。仿真试验结果证明采用软核处理器的嵌入式遥测数据采集器达到了102.4kbps的码速率,能够正确采集信号,达到预定指标。

MicroBlaze软核处理器在DAB发射机中的应用

讨论了MicroBlaze处理器对DAB发射机中DAC和PLL芯片的控制以及PC与MicroBlaze软核的通信,最终实现了基于PC和FPGA的III波段DAB发射机设计。

基于MicroBlaze软核的反作用飞轮控制器设计

为提高卫星用反作用飞轮控制器的可靠性及实现其小型化,对基于MicroBlaze软核为控制核心的反作用飞轮控制器设计进行了研究。根据MicroBlaze软核开发环境,给出了反作用飞轮控制器结构和包括软硬件的现场可编程逻辑阵列(FPGA)内核配置与设计,介绍了片内电流环实现、直流无刷电极控制模块和模/数(A/D)转换等关键技术。试验结果表明:该反作用飞轮控制器体积明显减小,可靠性高,实用价值较大。

软核处理器MicroBlaze的CAN总线接口电路设计

针对某综合化通信导航识别设备,提出了一种以Xilinx公司的FPGA代替传统单片机和外围扩展芯片实现CAN总线接口电路的设计方法,通过MicroBlaze软核处理器实现了CAN总线通信节点的SoC片上系统设计,并给出了详细的软件设计流程。这些方法和技术已在实际工程中成功应用。

基于MicroBlaze软核的等精度频率计设计

本文在VIVADO软件开发平台下,首先基于Micro Blaze软核,利用Verilog HDL设计等精度频率计内部各功能模块,通过嵌入到FPGA芯片上构成SOPC系统,而后再基于SDK软件,利用C语言进行程序设计,通过FPGA高速的数据处理能力,实现对被测信号频率、周期的测量与显示。

基于MicroBlaze的可重构嵌入式系统设计

基于MicroBlaze软核设计了一个可重构嵌入式系统，可完成基于嵌入式Web服务器的远程监控。介绍了Xilinx微处理器软核MicroBlaze的定制、硬件平台的搭建及uCLinux操作系统的剪裁，最后给出了实现远程监控的程序流程图。

基于Nios Ⅱ软核处理器的PWM控制器设计

介绍了Altera公司最新开发的SOPC解决方案——Nios Ⅱ软核处理器,提出了基于Nios Ⅱ嵌入式软核处理器的脉宽调制PWM控制器的硬件、软件设计方法,并给出了脉宽调制PWM软件编写的程序。实验结果表明,与现有的其它方法相比,该方法具有灵活、稳定、易维护、高效率等优点。

μC/OS-Ⅱ在MicroBlaze上的移植

μC/OS-Ⅱ是一种开放源码的实时嵌入式操作系统,具备可移植、可裁剪等特色,可用于各类8位、16位和32位单片机或 DSP。本文介绍了 Xilinx 提供的可嵌入至 FPGA 的 MicroBlaze 软核处理器以及μC/OS-Ⅱ操作系统在此处理器上的移植。并在 EDK 开发环境下,基于火龙刀 Spartan-3开发板创建了μC/OS-Ⅱ操作系统应用范例。

嵌入式人脸检测系统设计

介绍了以计算机视觉为背景,基于FPGA实现嵌入式人脸检测系统的设计。系统设计过程包括配置MicroBlaze软核处理器、裁剪μClinux内核和应用程序设计3部分。以MicroBlaze软核为处理核心,通过片内添加外设接口和IP在Virtex-ⅡPro开发板上搭建硬件平台。以μClinux内核为软件平台,通过优化OpenCV提供的源代码设计人脸检测应用程序。

基于软核处理器的嵌入式系统设计

基于MicroBlaze软核处理器设计了嵌入式系统,首先分析了MicroBlaze软核处理器的自身结构特点;然后提出了嵌入式系统的整体结构,最后详细阐述了基于EDK平台的软件和硬件的开发设计过程,构建出完善的嵌入式系统。该嵌入式系统达到了预期的设计目标,体现出了MicroBlaze软核处理器的价值。

闪电电场传感与测量系统的研制

针对目前电场测量装置存在带宽窄、共模噪声大等问题,提出以新型FPGA器件Artix-7为核心,结合传感和调理、宽带放大、单端转差分、高速采集、北斗定位等设计的电场探测系统。软核Microblaze实现数据处理和控制;等精度测量时间参数保证了高精度;FPGA驱动19英寸液晶。分析了信号链的阻抗,利用平行电极板构造变化电场对系统进行了测试,带宽达到 20 MHz ,电场强度的测量误差在±10%以内,线性度良好,脉冲电场的频率和占空比的最大测量误差分别为±0.4%和±1%。

基于FPGA的智能家居控制系统设计

随着物联网技术的发展,人们越来越钟情于智能家居,对家的期望越来越高。设计了一种基于FPGA的智能家居控制系统,该系统优点在于整个系统能够快速的运行,并且同时执行多个任务,能够处理更加复杂的逻辑,实现更加复杂的功能。该系统以采集温度、光照度等信息为例,实现环境温度、光强的实时监测,并且能够自动根据采集到的环境信息,智能地进行家居控制,为用户提供全新物联网智能家居生活体验。

基于FPGA和USB在图象采集系统中设计

本文提出了一种基于USB和FPGA的高分辨率图形采集分析系统的设计方法,可用于采集并分析高分辨率的模拟RGB分量视频信号,通过USB2.0的接口进行输出。通过使用XILINX公司的嵌入式处理器软核MICROBLAZE来实现在图象采集系统设计过程中的控制功能并实现与FPGA逻辑模块通信的功能。通过该设计证明了系统的实用性。