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NIOS的SOPC设计

SOPC是Altera公司提出的一种灵活、高效的片上系统设计方案。它将处理器、存储器、I/O口等系统设计需要的组件集成到一个PLD器件上,构建成一个可编程的片上系统。NIOS是Altera公司开发的可进行SOPC设计的处理器软核。通过一个实例,详细介绍了如何在Excalibur平台上实现一个基于NIOS的SOPC设计。

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NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统设计

介绍了一种新型的基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统及设计方法。该系统采用FPGA作为核心器件,极大减少了分离元件的使用,充分利用NIOS处理器集成度高、灵活性强、实时控制的特点在片内实现电机控制逻辑,因此系统具有极大的灵活性、扩展性和通用性,抗干扰能力强、且系统本身结构紧凑,已成功应用于机器人仿人灵巧手手指中。

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。

基于软核Nios II的SOPC数据采集系统的设计

从自主研发的角度,介绍了一种基于Nios II软核处理器的高速多路数据采集系统的设计和实现过程,并说明了SOPC系统开发的一般流程以及系统软硬件架构的设计;该系统采用AD522芯片实现了信号放大,采用AD976进行数模转换,采用K6T1008C2C-L进行数据存取,采用USB接口芯片ISP1581与工控机进行通讯,FPGA芯片采用ALTERA公司的EP2C5F256C8;该系统是以PFGA为核心,体现了SOPC系统集成度高、灵活性强的特点,并能缩短产品的开发周期。

Nios Ⅱ液晶屏接口组件设计

介绍基于SOPC的Nios II液晶屏接口组件的硬件和软件设计方法,利用SOPCBuilder的组件编辑器实现液晶屏接口设计,该接口组件可以和系统自带的接口组件一样,在以后的开发中独立地使用,让开发者不必了解液晶屏原理就可以使用液晶屏进行开发。系统以标准C语言函数来操作组件,可以显示字符、图形和颜色等信息,使用方便,具有灵活性、高效性和低成本的特点。

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处理器的数字示波表设计

提出了基于NIOS处理器的数字示波表的设计原理与实现,介绍了NIOS嵌入式CPU的结构以及设计基本方法,同时给出了NIOS处理器实现数据采集、处理和显示控制的方案。按照该方案设计的数字示波器可以实现高速的数据处理能力和界面控制能力。

基于Nios软核处理器的以太网接口设计

随着以太网技术的发展,仪器设备可以很方便地通过以太网进行远程监控;传统仪器设备的以太网接口硬件方面通常采用硬核处理器,软件方面通常使用完整的以太网通信协议;然而,硬核处理器不能够根据用户的需要进行裁剪,完整的以太网协议通常需要消耗大量的系统资源;文中提出了一种基于Nios软核处理器的以太网接口的设计方案;该方案硬件方面使用集成在FPGA芯片内部的可编程、可裁剪的软核处理器Nios,软件方面使用能够完成简单以太网通信的精简的TCP/IP协议;文章在阐述了系统的总体设计思路的基础上,给出了该系统的硬件设计方案并对硬件设计中的关键问题进行了特别说明;给出了系统的软件设计方案并对各软件模块的具体实现进行了详细的分析;实践证明,该系统集成度高、稳定可靠,简洁实用,具有可编程性、可裁减性、易操作性以及低成本等特点,具有广泛的应用价值。

基于Altera Nios平台的信号高速采集系统

随着对温度和形变的在线测量的需求日益提高,FBG技术已经被应用于温度及形变测量中。讨论了FBG传感器信号的快速获取,设计了基于AlteraNios平台的光信号采集SOPC系统,详细地分析了本系统中各个组成部分的工作原理,包括光信号获取、光电信号转换、模数转换以及Nios片上系统获取信号的整个过程。与目前具有同样功能的其它测量系统相比,它具有灵活、稳定、易维护、高效率等优点。

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Nios Ⅱ的通用语音处理平台的研制

从系统开发的角度,介绍了一种基于Nios Ⅱ软核CPU的通用语音处理平台的设计和实现过程;该系统采用TI公司的24位,8通道同步采样ADC ADS1278对8路麦克风阵列信号进行同步采集;FPGA采用ALTERA公司的EP3C55F484C8,在其上运行的Nios Ⅱ软核处理器作为数据处理的核心,包括对数据进行FFT/IFFT变换、语音增强等方面的处理;采用FTDI公司的第五代USB接口芯片FT2232H与上位机进行通信;由于Nios Ⅱ具有完全可定制性,性能可配置性等特点,配合使用Nios Ⅱ C语言至硬件(C2H)加速器,使系统达到实时的应用要求,而且具有传统的单片机或DSP无法达到的集成度高、灵活性强等优点。

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。