硬件实时操作系统的设计与实现

在阐述了硬件实时操作系统的结构和运行机制的基础上,着重论述了基于FPGA设计实现的硬件实时操作系统,并在Actel公司的APA075上实现了任务调度、中断管理、定时器管理等实时操作系统基本功能。该硬件实时操作系统具有强实时性、高确定性和低系统开销等优点。     

μC/OS-Ⅱ任务管理的硬件实现

针对实时操作系统的开销导致应用程序可执行性降低的问题,提出了基于FPGA的硬件实时操作系统设计方案,实现了μC/OS-Ⅱ任务管理模块的硬件化。采用FPGA片内寄存器实现等待任务列表,并设计了相应的硬件电路访问该表,节省了系统由于频繁访存而浪费的时间。通过设计基于片内寄存器的TCB及基于组合电路的任务调度器,充分发挥了多任务潜在的并行性。整个设计采用VHDL,通过ISE 8.2软件时序仿真验证。仿真结果表明,利用硬件实现减少了任务运行时间,使其在一些实时性要求较高的场合得到应用成为可能。     

SoPC技术在网络化实验教学监测系统中的应用

以网络化实验教学为背景,设计了一种基于NiosⅡ软核处理器和嵌入式实时操作系统的网络化实验教学数据采集系统。利用Quartus Ⅱ及SoPC Builder开发工具,对Nios ⅡCPU硬件资源进行重配置,自行定制CPU,并根据应用需要组建外围硬件接口,完成了一个基于FPGA的高性能嵌入式硬件系统的设计。采用嵌入式实时操作系统μC／OSⅡ,为应用系统的实时性和人机交互功能提供了保证。实践表明,该应用方案具有功能可扩展和硬件可升级等优势,具有很好的应用潜力。     

卫星制导弹药低成本飞控计算机系统设计

为满足某型卫星制导弹药飞控计算机系统的特殊要求,设计了一种基于浮点数字信号处理器TMS320C6713B FPGA的嵌入式导航计算机系统.系统通过采用大规模可编程器件FPGA,充分利用FPGA资源,进行合理的功能分配,不仅简化了硬件系统的设计,而且使得系统的功能设计更灵活;在此基础上,通过采用DSP/BIOS多任务多线程实时操作系统,进一步提高了系统软件的实时性和降低了软件编制的复杂性.     

基于FPGA的新型谐波分析仪设计

给出一种基于FPGA的新型谐波分析仪的设计方案。在该方案中,采用FPGA实现快速的FFT运算,使用实时操作系统结合Ethernet芯片实现TCP/IP协议直接接入局域网,并给出实际的设计实现。     

基于FPGA的嵌入式系统设计

在对现有的IRL实现方案进行分析的基础上,提出了一种新的解决方案——基于FPGA设备驱动的解决方案。该方案使用处理器控制方式结合嵌入式实时操作系统实现了通过互联网进行远程配置的功能,并且具有体系结构简单、跨平台、配置过程灵活快速、硬件成本较低等特点。     

基于分布式参数电路模型检测电缆故障

设计一种基于分布式参数模型查找电缆故障点系统,以NiosⅡ软核处理器和所需的外设IP核嵌入到FPGA中为硬件架构,移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统为软件体系,实现故障的检测,具有广泛的适用性和良好的应用前景。     

一种基于FPGA的CPU设计

基于现场可编程（FPGA）技术和硬件描述语言VHDL的设计和综合,通过自顶向下的设计方法和模块化设计思想,在OuartusⅡ环境下能定制、仿真、下载验证和实现CPU功能。通过VHDL语言定制了运算器ALU模块和调用宏模块定制了RAM模块,介绍了基于FPGA的CPU设计方法,并通过初始化程序进行验证,实现了基于FPGA的CPU功能,表明基于FPGA技术在设计CPU核和大规模集成电路设计方面可根据实际情况定制,具有灵活性、可靠性和可扩展性。     

一种基于FPGA的CPU设计

基于现场可编程(FPGA)技术和硬件描述语言VHDL的设计和综合,通过自顶向下的设计方法和模块化设计思想,在QuartusⅡ环境下能定制、仿真、下载验证和实现CPU功能.通过VHDL语言定制了运算器ALU模块和调用宏模块定制了RAM模块,介绍了基于FPGA的CPU设计方法,并通过初始化程序进行验证,实现了基于FPGA的CPU功能,表明基于FPGA技术在设计CPU核和大规模集成电路设计方面可根据实际情况定制,具有灵活性、可靠性和可扩展性.     

基于FPGA+USB接口的硬件加密系统

文章介绍了一种基于FPGA+USB接口的硬件加密系统的设计,给出了基于USB接口的加密卡的硬件设计,阐述了FPGA、USB接口控制器等模块的功能,并重点介绍了系统的实现过程。     

基于FPGA的嵌入式系统设计

提出了一种基于FPGA及MicroC/OS的嵌入式系统设计的新方法;从系统硬件平台设计与实现、系统软件配置、实时操作系统MicroC/OS-Ⅱ的设计应用三方面详细介绍了整个系统平台的设计实现过程,并给出了验证结果.     

基于PowerPC和FPGA的小型化飞行管理计算机设计

为了满足飞行管理系统小型化应用的需要,提出了一种基于PowerPC和FPGA的小型化飞行管理计算机系统设计方法,该设计以PowerPC微处理器MPC8270为核心,PowerPC多任务软件基于Vxworks实时操作系统,采用现场可编程门阵列FPGA进行地址译码和逻辑控制,并在其外围进行了模拟量接口、离散量接口、总线接口以及存储器的扩展,丰富了系统硬件接口资源。基于PowerPC和FPGA的飞行器管理计算机具有体积小、功耗低、实时性好和处理能力强的特点。实践证明,该设计方法结构简单、功能强大,能够满足系统控制的要求,具有较好的实用性。     

基于FPGA的可加密USB存储设备设计

基于FPGA的可加密USB存储设备的设计过程,介绍了FPCA芯片EP1C3T100、USB接口芯片AU6983等各个模块的功能及硬件电路设计。对AES加密算法作了详细说明,并对硬件FPGA实现进行了设计和优化。该设备由FPGA芯片通过硬件来完成数据加密过程,由高速传输总线进行数据传输。具有实时性好、安全性高等优点。     

基于FPGA的时变带宽数字滤波器的研究和设计

介绍了一种采用切比雪夫逼近算法估计滤波器的系统传输函数、按照频率乘积法基于FPGA实现窄带FIR数字滤波器的方法。通过分析设计指标中对纹波和阻带衰减的要求,确定了以切比雪夫逼近算法作为理论基础,采用MATLAB数学工具实现该算法;采用VHDL硬件描述语言描述了频率乘积法的RTL级实现结构,并通过了硬件电路测试满足了设计的要求。通过本论文论证了切比雪夫逼近法在FIR滤波器基于FPGA设计可行性。     

FPGA-SoPC软硬件协同设计纵横谈

本文汇总了现代四大FPGA-SoPC软硬件协同设计的基本实现技术,分析对比了相关的微处理器核及外设/接口IP核、总线体系框架、嵌入式实时操作系统、软硬件体系的开发/调试、FPGA硬件载体等重要环节。     

基于FPGA的卡尔曼滤波器的设计与实现

采用 FPGA 硬件实现卡尔曼滤波器,解决了采用 DSP 软件方法实现存在的并行性和速度问题。以基于 FPGA 的数据采集系统为硬件平台,根据模块化设计思想,采用 VHDL 编程实现ADS8364芯片控制模块,利用 FPGA 的系统级设计工具 DSP Builder 设计卡尔曼滤波器模块,给出模块的软件仿真结果并完成整个系统的硬件验证。结果证明了设计的正确性,同时表明采用 DSP Builder使卡尔曼滤波器的 FPGA 硬件实现更加简单,速度更快。     

基于FPGA的方向滤波指纹图像增强算法实现

设计了一种基于FPGA纯硬件方式实现方向滤波的指纹图像增强算法。采用寄存器传输级(RTL)硬件描述语言(Verilog HDL),利用时分复用和流水线处理等技术完成了方向滤波指纹图像增强算法在FPGA上的实现。系统通过了Modelsim的仿真验证,并在Terasic公司的DE2平台上完成了硬件测试。     

人体外骨骼控制器硬件设计

为了适应外骨骼机器人的发展需求,设计了一款可以实现外骨骼控制的控制器,该控制器采用以PowerPC芯片为核心,FPGA芯片为辅的硬件设计,文中详细说明了各个模块的设计思想及外围接口电路的设计,由于PowerPC芯片较高的内部集成了多种功能,以及在平台中加入了以FPGA来集中控制各个接口,因此可以实现多个传感器接口信号采集和控制,并使用实时操作系统对各个传感器信号处理和控制。该控制器具有运算速度快,扩展方便,可靠性较高的特点。     

一种新型的基于FPGA的SMS4密码算法电路设计

提出一种新型的基于FPGA硬件实现的SMS4分组密码算法电路设计。相对于常用的流水线设计方法和迭代设计方法,此设计将流水线和迭代运算相结合,结合了前者较高处理速度和后者较小实现面积的优点,达到了较好的性能,对WLAN商用密码算法的FPGA硬件实现有参考意义。通过Quartus II 8.0软件时序仿真验证了此设计的正确性,并使用以Cyclone II FPGA芯片为核心的DE2开发板验证了此设计的可实现性。     

基于FPGA的光纤陀螺信号采集处理卡设计

光纤陀螺姿态测量系统中的信号采集和处理是系统的一个重要环节;文章介绍了基于FPGA的光纤陀螺信号采集处理卡的设计过程,采用Verilog HDL实现FPGA内部逻辑电路设计,选用AD7846完成信号的数模转换,通过FPGA编程实现光纤陀螺的标定和误差补偿,设计了RS232/422通用异步串口通信硬件电路并在FPGA上实现了串口通信;实验结果表明:该卡能够准确实时地采集并按预定的设计处理光纤陀螺信号。