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零基礎(chǔ)學(xué)FPGA （十九）探秘SOPC

　　今天是來北京的第8天了，想想過的蠻快的，在這8天里呢，由于這邊正在開SOPC的課程，自己對這方面之前只是了解過，知道有SOPC這回事，但是從來沒有接觸過，正好有這個機會讓我蹭了幾天的課，算是對這東西有了深入的了解吧。課程講的很快，短短4天的功夫就從入門講到了我認(rèn)為比較難懂的方面，不過還好，經(jīng)過我這幾天的消化，之前也有點基礎(chǔ)，理解一下還是沒什么問題的，只不過讓我去操作一個有點難度的外設(shè)的話，我估計還得下點功夫了~ 　　講SOPC的郝老師跟我住一個屋，郝老師人很不錯，也很年輕，也是個90后，這幾天跟著郝
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基于DDS IP核及Nios II的可重構(gòu)信號源設(shè)計

　　SOPC(System on a Programmable Chip，片上可編程系統(tǒng))是Altera公司提出的一種靈活、高效的SOC解決方案。它將處理器、存儲器、I/O接口、LVDS、CDR等系統(tǒng)設(shè)計需要的功能模塊集成到一個可編程邏輯器件上，構(gòu)建一個可編程的片上系統(tǒng)。它具有靈活的設(shè)計方式，軟硬件可裁減、可擴(kuò)充、可升級，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。SOPC的核心器件FPGA已經(jīng)發(fā)展成一種實用技術(shù)，讓系統(tǒng)設(shè)計者把開發(fā)新產(chǎn)品的時間和風(fēng)險降到最小。最重要的是，具有現(xiàn)場可編程性的FPGA延長了產(chǎn)品在市場的存
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基于SOPC技術(shù)的多通道實時溫度采集系統(tǒng)

　　溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工業(yè)生產(chǎn)中常見和最基本的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過程中常常需要對溫度進(jìn)行監(jiān)控。傳統(tǒng)的溫度采集系統(tǒng)，通常采用單片機或數(shù)字信號處理器DSP作為微控制器，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC及其他外圍設(shè)備的工作;但是，基于單片機或DSP的高速多路溫度采集系統(tǒng)都有一定的不足。由于單片機運行的時鐘頻率較低，并且單片機是基于順序語言的，各種功能都要靠軟件的運行來實現(xiàn)，因此隨著程序量的增加，如果程序的健壯性不好，會出現(xiàn)“程序跑飛”和“復(fù)位”現(xiàn)象。DSP的運算
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20個Nios Ⅱ的經(jīng)典設(shè)計，提供軟硬件架構(gòu)、流程、算法

　　Nios Ⅱ嵌入式處理器是ALTERA公司推出的采用哈佛結(jié)構(gòu)、具有32位指令集的第二代片上可編程的軟核處理器, 其最大優(yōu)勢和特點是模塊化的硬件結(jié)構(gòu), 以及由此帶來的靈活性和可裁減性。本文基于Nios Ⅱ介紹20款經(jīng)典設(shè)計方案，供大家參考。　　基于NiosⅡ的U盤安全控制器設(shè)計　　本文針對U盤的安全隱患，分析目前較為常見的解決方法，利用SoPC技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了一款基于NiosⅡ處理器的U盤安全控制器。該控制器位于PC機和U盤之間，通過對U盤進(jìn)行扇區(qū)級的加解密操作，將普通U盤升級為安全U盤，保證U
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基于NiosⅡ軟核的嵌入式多路視頻點播系統(tǒng)

　　引言　　VOD (視頻點播)技術(shù)為人們提供了一種交互式的信息獲取方式，并隨著技術(shù)的完善不斷擴(kuò)展著其應(yīng)用范圍和影響力。　　傳統(tǒng)的VOD系統(tǒng)主要是以服務(wù)器作為視頻的信息源，通過局域網(wǎng)進(jìn)行點播，適合服務(wù)于住宅小區(qū)或公營機構(gòu)。而對于缺乏網(wǎng)絡(luò)支持、移動性較強的環(huán)境，如公共交通工具，傳統(tǒng)的VOD系統(tǒng)顯然難以實現(xiàn)。　　本文針對特定的用戶環(huán)境，提出采用Altera的SOPC(片上可編程系統(tǒng))解決方案，利用NiosⅡ軟核處理器和FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)配置靈活、 IP資源豐富、硬件設(shè)計和軟件編程方便的特
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基于32位NiosⅡ軟核系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

　　在電力系統(tǒng)中，要實現(xiàn)對電能質(zhì)量各項參數(shù)的實時監(jiān)測和記錄，必須對電能進(jìn)行高速的采集和處理，尤其是針對電能質(zhì)量的各次諧波的分析和運算，系統(tǒng)要完成大量運算處理工作，同時系統(tǒng)還要實現(xiàn)和外部系統(tǒng)的通信、控制、人機接口等功能。而電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)大多以微控制器或(與)DSP為核心的軟硬件平臺結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的設(shè)計開發(fā)模式，存在著處理能力不足、可靠性差、更新?lián)Q代困難等弊端。本文將SoPC技術(shù)應(yīng)用到電力領(lǐng)域，在FPGA中嵌入了32位NiosⅡ軟核系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)對電能信號的采集、處理、存儲與顯示等功能，實現(xiàn)了實時系統(tǒng)的要求。
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基于NIOSⅡ的矩陣鍵盤和液晶顯示外設(shè)組件的設(shè)計

　　引言　　NiosⅡ是Altera公司推出的第二代IP軟核處理器。它與其他IP核可構(gòu)成SOPC系統(tǒng)的主要部分。Altera SOPC Builder提供有NiosⅡ處理器及一些常用外設(shè)接口，因此，對于一些庫中沒有提供的模塊，用戶就可以自己定義添加。用戶還可以通過自定義邏輯方法在SOPC設(shè)計中添加自己開發(fā)的IP核。而定制用戶邏輯外設(shè)是使用NiosⅡ嵌入式軟核處理器的SOPC系統(tǒng)的重要特性之一。　　本文提出了一種針對LCD控制器和矩陣鍵盤的IP核的設(shè)計方法。該方法利用SOPC Builder中元件編
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一種基于NiosⅡ的可重構(gòu)DSP系統(tǒng)設(shè)計

　　引言　　為了解決傳統(tǒng)DSP所面臨的速度低、硬件結(jié)構(gòu)不可重構(gòu)、開發(fā)升級周期長和不可移植等問題，本文應(yīng)用Altera公司推出的NiosII嵌入式軟核處理器，提出了一種具有常規(guī)DSP的NiosII系統(tǒng)功能SOPC解決方案。由于可編程的NiosII核含有許多可配置的接口模塊，用戶可根據(jù)設(shè)計要求，利用QuartusII和SOPC Builder對NiosII及其外圍系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建。用戶還可通過Matlab和DSP Builder，或直接用VHDL等硬件描述語言，為NiosII嵌入式處理器設(shè)計各類硬件模塊，并以
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基于NiosⅡ的數(shù)字示波器的設(shè)計與實現(xiàn)

　　0 引言　　在電子技術(shù)領(lǐng)域中，示波器的應(yīng)用非常廣泛，使用它可以方便直觀地觀察到信號的全貌，并測量信號的幅度、頻率、周期等基本參數(shù)。傳統(tǒng)的模擬示波器顯示時采用熒光物質(zhì)的余輝時間都是一定的，導(dǎo)致其難以觀測到周期較長的信號。另外，模擬示波器還無法對信號進(jìn)行一些特殊的數(shù)學(xué)處理(如FFT)。而數(shù)字示波器正好可以克服模擬示波器的不足，它采用各種先進(jìn)的測量技術(shù)來滿足各種應(yīng)用。如基于采樣原理，采用高速A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集，將模擬信號數(shù)字化，然后借助處理器強大的數(shù)據(jù)處理能力實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，將波形以
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基于NiosⅡ的U盤安全控制器設(shè)計

　　目前，U盤等USB移動存儲載體由于其容量大、價格低、攜帶方便、可靠性高等優(yōu)點，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在生活、工作中隨處可見。然而，USB移動存儲載體的便利性及其自身安全脆弱性的矛盾十分突出。　　本文針對U盤的安全隱患，分析目前較為常見的解決方法，利用SoPC技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了一款基于NiosⅡ處理器的U盤安全控制器。該控制器位于PC機和U盤之間，通過對U盤進(jìn)行扇區(qū)級的加解密操作，將普通U盤升級為安全U盤，保證U盤中數(shù)據(jù)的安全性?？刂破髯裱璘SB MassStorage類協(xié)議，無需專用驅(qū)動，即插即用
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雙MicroBlaze軟核處理器的SOPC系統(tǒng)設(shè)計

　　引言　　隨著時代的發(fā)展，單核片上可編程系統(tǒng)SOPC(Systern On a Programmable Chip)解決復(fù)雜問題的能力與處理速度已很難滿足用戶的需求，面向多處理器SOPC系統(tǒng)的設(shè)計成為片上系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。具有高密度、大容量邏輯的FPGA(Field Programmable Gate Array)的出現(xiàn)使得高性能片上多處理器的設(shè)計成為現(xiàn)實。目前，片上多核系統(tǒng)的設(shè)計已有一定發(fā)展，但在處理器間通信和中斷方面仍需進(jìn)一步的研究。本文在處理器間通信和中斷控制方面進(jìn)行了深入的研究。　　M
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基于SOPC的通用型JTAG調(diào)試器的設(shè)計

　　SOPC技術(shù)的發(fā)展，給仿真器指出了新的發(fā)展方向。所謂SOPC技術(shù)，就是指用可編程技術(shù)將整個系統(tǒng)放在一塊硅片上。在傳統(tǒng)設(shè)計中電路級相互獨立的各個系統(tǒng)被集成到一塊FPGA芯片中。　　SOPC的可重用性是一種先進(jìn)的設(shè)計思想。為了降低用戶的負(fù)擔(dān)，避免重復(fù)勞動，將一些在數(shù)字電路中常用但比較復(fù)雜的功能模塊，比如SDRAM控制器等，設(shè)計成可修改參數(shù)的模塊，用戶在設(shè)計系統(tǒng)時可以直接調(diào)用這些模塊。這些特定的功能模塊被稱為IPcore(知識產(chǎn)權(quán)核)。由于IPcore通常是很成熟的，因此降低了開發(fā)風(fēng)險。　　本文利用
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基于SoPC的FIR濾波器設(shè)計與實現(xiàn)

　　0 引言　　數(shù)字濾波(idgital filter)是由數(shù)字乘法器、加法器和延時單元組成的一種計算方法。其功能是對輸入離散信號的數(shù)字代碼進(jìn)行運算處理，以達(dá)到改變信號頻譜的目的。數(shù)字濾波器根據(jù)頻域特性可分為低通、高通、帶通和帶阻4個基本類型;根據(jù)時域特性可分為無限脈沖響應(yīng)(infinite impulse response，IIR)濾波器和有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response，F(xiàn)IR)濾波器。FIR濾波器不存在穩(wěn)定性和是否可實現(xiàn)的問題，容易做到線性相位，故在數(shù)據(jù)通信、圖像處理
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FPGA研發(fā)之道(21)-雞肋?

　　通常認(rèn)為，SOPC是FPGA設(shè)計中的雞肋，“棄之可惜，食之無味”。誠然，SOPC一直不是FPGA的主流應(yīng)用設(shè)計，制約主要因素則是性能，因為作為處理器使用時，處理器主頻是其應(yīng)用范圍的瓶頸(SOPC的軟核處理器一般運行幾十兆到百兆，而一般的嵌入式處理器系統(tǒng)在幾百兆到Ghz的主頻)。但是若因此說成“雞肋”，也確實夸張。廠家推出SOPC的設(shè)計，其優(yōu)點主要有一下幾點，其一：是差異化競爭的需要。其二，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，爭取更多的軟件工程師能夠從事FPGA設(shè)計。其三，可以
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FPGA研發(fā)之道(6)架構(gòu)設(shè)計漫談(一)流驅(qū)動和調(diào)用式

　　勿用諱言，現(xiàn)在國內(nèi)FPGA開發(fā)還處于小作坊的開發(fā)階段，一般都是三、四個人，七八臺機器.小作坊如何也能做出大成果。這是每個FPGA工程師都要面臨的問題。架構(gòu)設(shè)計是面臨的第一關(guān)。經(jīng)常有這樣的項目，需求分析，架構(gòu)設(shè)計匆匆忙忙，號稱一兩個月開發(fā)完畢，實際上維護(hù)項目就花了一年半時間。主要包括幾個問題，一，性能不滿足需求。二，設(shè)計頻繁變更。三，系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)試問題不收斂。　　磨刀不誤砍柴工，F(xiàn)PGA設(shè)計的需求分析是整個設(shè)計第一步。如何將系統(tǒng)的功能需求，轉(zhuǎn)換成FPGA的設(shè)計需求，是FPGA架構(gòu)設(shè)計的首要問題。首
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SOPC(System-on-a-Programmable-Chip) 即可編程片上系統(tǒng) 用可編程邏輯技術(shù)把整個系統(tǒng)放到一塊硅片上，稱作SOPC?？删幊唐舷到y(tǒng)（SOPC）是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)：首先它是片上系統(tǒng)（SOC），即由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能；其次，它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計方式，可裁減、可擴(kuò)充、可升級，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。 SOPC的特點 [ 查看詳細(xì) ]