基于VHDL的浮点算法研究

浮点运算是数字信号处理中最基本的运算,但因为现行EDA软件没有提供浮点运算功能,使其在FPGA中的实现却是个棘手问题.文中提出了一种基于VHDL的高精度浮点算法,并以9位实序列为例,通过浮点数表示、对阶操作、尾数运算以及规格化处理等步骤高效并准确地实现浮点加/减法、乘法、除法以及平方根等运算,最后在FPGA中下载并实现了上述浮点运算,并给出测试结果.测试数据表明:所设计的浮点算法在其浮点数位宽所对应的精度范围内,可以在FPGA上成功地实现包含加、减、乘、除及求平方根等各种浮点运算.     

基于VHDL的简易CPU的设计和实现

采用EDA技术,以VHDL为硬件描述语言,以QuartusII6.0为开发环境,选用Altera公司CYCLONE系列的EP1C6Q240C8N芯片作为目标芯片,设计实现了一个简易微处理器。主要介绍了其中两个模块：控制器模块和总线模块,使VHDL的设计者对＂自顶向下＂的设计方法和状态机的设计和使用有更深入的了解。     

一种基于FPGA的图像格式转换设计

为了实现图像的实时处理,常采用现场可编程门阵列（FPGA）对采集到的图像数据首先进行格式转换处理。本文以对Micron MT9V112传感器的三种图像格式输出的处理为例,首先就YCbCr4：2：2转YCbCr4：4：4,RGB565转RGB888,Bayer格式转RGB888及降噪的原理进行了介绍,然后应用Verilog HDL语言设计出相应的硬件模块,最后结合MATLAB工具对硬件模块处理后的数据做了相应的仿真。仿真结果表明,该设计对分辨率低于640x480的图像数据能够很好的满足其实时性要求,达到了预期的效果。     

基于FPGA的整数开方运算

在使用FPGA作为控制芯片对发电机进行控制时,发电机的三相电压有效值计算涉及到开方运算。若要在FPGA上实现某个数的开方运算,QuartusII提供了开方模块altfp_sqrt,但是这个模块有严格的使用要求,要求用户输入的被开方数是IEEE754标准浮点数,altfp_sqrt模块的输出结果也是IEEE754标准浮点数。这种浮点数不便于用户使用和阅读。用VHDL语言提出了一种基于FPGA的整数转换为IEEE754标准浮点数的方法,同时也提出了基于FPGA的IEEE754标准浮点数转化为整数的方法,应用这两种方法再结合Quartus II提供的altfp_sqrt模块实现了对整数的开方运算。以Quartus II为软件工具,以Cyclone II系列的EP2C8Q208C8为硬件平台,在发电机控制应用中对方法的正确性给予了证明。     

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。     

基于FPGA的DPLL设计与仿真实现

本文分析了超前滞后型数字锁相环(LL-DPLL)的基本组成和工作原理,用VHDL语言对该系统进行了设计,给出了数字锁相环电路3个主要模块的设计方法及仿真结果,得到了该系统的顶层电路,最后根据整个系统的仿真结果分析了系统的稳态性能。整个系统的锁相环部分达到了锁定速度快、相位抖动小、锁定精度高的结果。     

基于FPGA的数字化水表设计

文章在MAX PLUS Ⅱ开发环境下采用VHDL语言,设计并实现了数字化水表,讨论了系统的三个组成模块的设计和VHDL实现.整体的生成采用图形输入法.波形仿真及下载芯片测试表明该设计方案是可行的.该设计首次实现了用水水费的分段计费及数字化显示.     

基于FPGA的温控定时喷灌系统设计

文章在MAX＋PLUS Ⅱ开发环境下采用VHDL语言，设计并实现了温控定时喷灌系统．讨论了系统的三个组成模块的设计和VHDL实现。整体的生成采用图形输入法。波形仿真及下栽芯片测试表明该设计方案是可行的。该设计首次实现了温度控制下的定时喷灌系统。     

基于软件测试技术的FPGA测试研究

基于对FPGA系统失效机理的深入分析,提出了软件测试技术在FPGA测试中的应用,并分析了其可行性;通过对比FPGA与软件系统的异同,归纳出FPGA特有的测试要求,从而在软件测试技术的基础上针对FPGA的特点进行改进,形成了一套实用的FPGA测试方法.     

LED点阵书写显示屏的FPGA实现

系统以Cyclone系列的FPGA核心板EP1C60240C8作为控制器,采用自制由光敏三极管构成的光笔,触发自制的32×32点阵LED书写显示屏,实现"点亮、划亮,书写、反显、整屏擦除"等书写显示功能.该系统主要由五个模块组成:光笔模块,LED点阵模块,主控模块,点阵驱动模块,数码显示模块.系统具有集成度高、稳定性好、设计灵活和设计效率高等优点.     

基于RS232协议的单片机多机通信网络研究

本文详细分析了传统单片机多机通信网络所存在的缺点,提出一种全新的基于FPGA的单片机多机串行通信网络。该网络可以实现主机同时访问所有从机,从机之间可以互相访问等功能。     

通信测试卡中HDLC协议控制器的设计与实现

针对当前实现HDLC协议控制器的一般方法中存在的一些弊端,提出了一种利用FPGA简化HDLC协议控制器的硬件处理方法.利用VHDL语言,分别设计了发送模块和接收模块,并详细介绍了各个模块的工作原理和组成以及仿真结果.试验结果表明,FPGA简化了HDLC协议,模块编程简单且易于修改,具有良好的应用前景.     

工业以太网实时通信技术

以太网应用于现场设备控制层是当前控制网络发展的趋势，但是它必须克服实时通信这个最大的障碍．本文结合了以太网的通信机制，分析了以太网确定性实时通信的要求，同时介绍了当前实时以太网通信的几种方案．     

A TDM slot allocation flow based on multipath routing in NoCs

Networks-on-chip have evolved as the natural solution for a scalable interconnect that can be automatically generated to suit the needs of the desired application. In this study we focus on improving the efficiency of on-chip networks using alternative routing strategies. We focus on a multi-path slot allocation method in networks with static resource reservations, in particular TDM NoCs. The simplicity of these networks makes it possible to implement this routing scheme without significant hardware overhead. Our proposed method, although displaying large variations between test cases, provides significant overall gains in terms of increased bandwidth or reduced working frequency or area. Our tests show that when using multipath routing the same communication requirements can be mapped on networks working on average at frequencies lower by 24.55% on average, while in individual cases the largest reduction was 60.04%. At the same time we are avoiding problems like deadlock and out-of-order delivery, commonly associated with multipath routing.     

基于FPGA的串行接收模块的设计

为了使计算机能够通过串口控制FPGA的输出信号,笔者根据异步串行通信的原理,设计了简便易行的FPGA串行通信接口系统,并应用VHDL语言在FPGA内部集成了串行接收模块,具有较强的通用性和推广价值.     

基于FPGA的视频图像叠加系统的设计与实现

介绍一种基于FPGA的视频叠加系统的硬件设计与软件实现,克服了市面上大多采用的用专用字符叠加芯片设计视频叠加系统的不足,而且系统中叠加到视频图像上的瞄准十字线可以单像素移动,并且可以根据背景灰度值的不同,实时改变自身灰度值以形成反差,更有利于观察瞄准,这是以往视频叠加系统做不到的。作为一种新型的视频叠加技术,它具有灵活性强、体积小、功耗低等特点。     

基于TDM技术的WLAN/WPAN网络适配器

针对无线局域网(WLAN)和以蓝牙为代表的无线个域网(WPAN)在2.4 GHz频段上的共存干扰导致吞吐量下降的问题,设计了一种基于单天线时分复用(TDM)技术的嵌入式WLAN/WPAN网络适配器。测试表明,TDM系统提高了WLAN/WPAN网络吞吐量,改善了WPAN实时语音业务的质量。     

串口通信协议转换器的研制

描述了符合原邮电部相关标准的串口通信协议转换器的硬件、软件设计 ,尤其是多任务机制在该产品中的应用。在实际应用中 ,取得了较好的效果     

一种基于VHDL语言的全数字锁相环的实现

介绍一种基于VHDL语言的全数字锁相环实现方法,并用这种方法在FPGA中实现了全数字锁相环,作为信号解调的位同步模块。     

面向连接的无线窄带信道传输协议

面向连接的无线窄带信道传输协议是适用于无线窄带广播信道上的链路层组网协议.从一个通信协议设计的角度详细阐述了面向连接的无线窄带信道传输协议帧结构的设计、初始化流程的设计、数据传输流程的设计以及时隙的动态管理机制的设计.从实际效果看:该协议采用了时分复用的传输方式、时隙的动态管理机制以及面向连接的服务等数据通信技术,解决了窄带广播信道数据通信效率低的难题;另外,该协议的设计基于TCP/IP的体系结构,为透明传输IP提供了可靠保障.