基于SOPC的指纹识别模块设计

随着EDA技术及微电子技术的飞速发展,现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,简称FPGA）的性能有了大幅度的提高。以Nios Ⅱ软核处理器为核心的SOPC（Systemon Programmable Chip）系统便是把嵌入式系统应用在FPGA上的典型例子,本文设计的指纹识别模块就是基于FPGA的Nios Ⅱ处理器为核心的SOPC设计。通过IP核技术和灵活的软硬件编程,实现Nios Ⅱ对FPGA外围器件的控制,利用SOPC Builder将Nios Ⅱ处理器、指纹读取接口UART、键盘与LCD显示接口、FLASH接口、SDRAM控制器构建成Nios Ⅱ硬件系统,后者是电源和时钟电路、SDRAM存储器电路、FLASH存储器电路、LCD显示电路、指纹传感器电路、FPGA配置电路这些纯实物硬件设计。     

基于NiosⅡ的数字音频录放系统的设计

介绍了一种基于SOPC技术的嵌入式数字音频录放系统的设计方案.该系统通过在FPGA芯片上配置NiosⅡ软核CPU和相关的接口模块来实现嵌入式系统的主要硬件结构,并结合系统的软件设计来控制音频编/解码芯片和SDRAM,实现了音频信号的A/D、D/A转换、存储、回放等功能.由于采用了SOPC和DMA控制技术,该系统具有设计灵活、扩展性好和数据处理速度快等优点.     

基于Nios Ⅱ的数字音频录放系统的设计

介绍了一种基于SOPC技术的嵌入式数字音频录放系统的设计方案。该系统通过在FPGA芯片上配置NiosⅡ软核CPU和相关的接口模块来实现嵌入式系统的主要硬件结构,并结合系统的软件设计来控制音频编/解码芯片和SDRAM,实现了音频信号的A/D、D/A转换、存储、回放等功能。由于采用了SOPC和DMA控制技术,该系统具有设计灵活、扩展性好和数据处理速度快等优点。     

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。     

基于SOPC的纯电动汽车热泵型空调控制器设计

设计并实现了以FPGA芯片为核心的纯电动汽车热泵型空调控制器。利用开发工具SOPC Builder构建Nios II软核微处理器,完成了片上系统的硬件设计,在Nios II IDE平台上完成了软件设计。借助Matlab软件,建立了温度模糊控制模型,不但提高了控制系统的鲁棒性,而且可以使汽车空调能够在各种季节进行全自动调节。系统运行证明,基于SOPC实现的纯电动汽车热泵型空调控制器,使得空调系统运行可靠,温控精度达到±0.5 ℃,且具有可移植性强的特点,为热泵型电动汽车空调系统的推广应用奠定基础。     

基于Nios Ⅱ的数字闹钟的设计实现

SOPC(片上可编程系统)技术是将FPGA技术和嵌入式技术结合在了一起,它的定制性强、易于裁剪和移植,使得这种设计方法成为未来电子设计的一个重要的发展方向。本文基于FPGA平台,定制Nios II软核处理器,驱动DS1302实时时钟芯片,实现了数字闹钟的功能。     

模块化机器人嵌入式多核主控制器设计

针对模块化机器人控制,提出一种基于FPGA的片上多核主控制器设计方案。利用SOPC技术在单一芯片上设计两个完全不同结构的核心:Nios II软核处理器和协处理器。详细介绍了机器人控制的路径规划流程、Nios Ⅱ软核体系、协处理器的构架及接口以及基于SOPC的片上多核系统实现。实验结果验证了多核主控制器设计的可行性。     

基于片上系统的可重构数控系统研究

为适应柔性化制造的发展趋势,提出了一种基于可编程片上系统的机床数控系统设计方案,使得数控系统可以按需重构;首先给出了嵌入式数控系统的总体硬件设计,接着说明了可编程片上系统(SOPC)的内部架构设计和Nios II软核处理器具体配置,实现MCU、DSP和用户逻辑在一片FPGA芯片上的集成;最后设计了数控系统的重构方案并在EP2C50芯片上进行了重构实验,共有9,963,392bit重构数据,在20MHz时钟下整个重构周期耗时748毫秒,能满足数控机床使用中的现场实时重构要求。     

基于SOPC的图像采集与存储系统设计

图像采集与存储是对图像信息进行处理和分析的前提。针对目前嵌入式图像采集系统设计复杂、难以扩展升级、存储资源有限的问题,提出了一种基于SOPC技术的嵌入式图像采集与存储系统方案,用FPGA硬件逻辑资源实现了图像采集,在SOPC Builder中采用SPI内核完成了SD卡读写的硬件设计,在NiosⅡIDE环境下,采用C语言实现了图像SD卡存储的软件设计。实验结果表明,系统能够正常工作并具有较好的应用前景。     

基于FPGA的多软核图像处理系统设计

介绍以图像处理为应用背景、基于FPGA芯片建立的多软核系统设计。系统中包含两个Nios II软核处理器和两个用于进行图像颜色空间转换的CSC MegaCore IP核。两个NiosII软核处理器共享程序存储器、数据存储器及启动存储器。在硬件设计方面,CSC MegaCore IP作为外围组件通过一个自定义的接口控制器连接到以Nios II软核处理器为核心的SoPC系统中。在软件设计方面,运行在每个Nios II软核处理器上的程序通过硬件Mutex核协调对共享数据存储器的访问。     

基于SOPC的嵌入式系统设计

针对传统片上系统（sOc）解决方案在成本、体积及功耗等方面的缺点,以转换设备为背景,提出了一种基于可编程片上系统（SOPC）的设计方法,着重讨论了系统硬件平台的设计及应用软件的开发。设计以FPGA为核心,构建了基于NiosII软核处理器的SOPC系统,在NiosⅡ集成开发环境下开发出系统的应用软件。与传统方案统相比,该方案拥有更高的集成度、以及较小的体积和功耗。     

基于FPGA的视频监控系统

设计并实现了一个基于FPGA的视频监控系统。在FPGA中设计I2C总线配置模块对视频芯片ADV7181进行合理的配置,介绍了视频信号的处理过程,包括ITUR656视频解码、视频插值、解交织和色度空间变换。处理后的视频一路通过VGA接口在本地显示器上显示,另外一路经过压缩后通过网络传输到网络终端,从而实现网络远程监控。     

基于SOPC的数控系统EnDat2.2接口的设计与实现

针对传统数控系统中增量式编码器传输距离短,无法传输绝对位置值等不足,本文设计和实现了应用于绝对式编码器的EnDat2.2接口.本设计采用32位嵌入式软核处理器Nios Ⅱ为数据处理核心,EnDat 2.2为编码器数字接口协议,并完成基于可编程片上系统(SOPC)的硬件设计和相应的驱动设计,通过PCI接口与PC数控上位机协同工作,完成对光电编码器的控制与数据采集.经验证,EnDat2.2接口的高速性和可靠性能满足高档数控系统对运动控制的要求,可以为数控上位机及时地提供准确的位置和速度信息.     

基于SOPC技术的图像分割系统设计

给出了基于SOPC技术的图像处理系统的软硬件设计,创建了CMOS图像传感器控制器IP核和VGA显示控制器IP核,实现了图像的采集和显示,并由NiosII软核实现了基于最大类间方差法(Otsu)的图像分割算法。实验结果表明,该系统可以获得很好的图像分割效果。     

基于SOPC技术的软件无线电系统研究

介绍了软件无线电的概念和结构,针对传统软件无线电实现方案,提出一种基于SOPC技术的中频软件无线电解决方案.系统采用基于Nios Ⅱ软核处理器的SOPC技术,在ALTERA公司的FPGA上实现了片上系统.基于SOPC技术的软件无线电系统具有极高的灵活性、可扩展性,这充分体现了软件无线电的设计思想.     

基于Nios II的便携式数字化谱仪研究

提出了基于Altera Nios Ⅱ软核处理器进行便携式数字化谱仪设计思路.在FPGA中进行Nios Ⅱ处理器核、UART、FIFO以及ADC控制等数字逻辑设计,结合数据采集控制、图形显示和通信等软件功能模块,给出了由FPGA、ADC采集单元和串口工业触摸屏组成的便携式谱仪硬件平台.系统测试结果验证了所提出技术方案应用于CdZnTe (CZT)便携式数字化谱仪开发的可行性.     

基于NIOS Ⅱ的嵌入式网络接口设计

阐述了基于NIOS Ⅱ软核处理器和以太网控制芯片RTL8019AS的网络接口设计.简要介绍了基于FPGA的SOPC(System On Programmable Chip,简称可编程片上系统)技术,给出了网络接口的软硬件的设计和实现.此设计增强了系统的灵活性,并且结构简单适应于不同应用领域对接入网络的需求.     

基于SOPC的现场总线多通道实时温度采集系统设计

针对温度信号实时性和同步性有较高要求的工业生产领域,设计一种具有PROFIBUS现场总线接口的多通道实时温度采集系统。系统采用Nios II软核处理器实现SOPC设计;采用热电偶构建温度采集前端电路,利用FPGA实现模数转换器ADC以及其他外围设备工作的控制;采集的数据利用乒乓控制原理存储在高速FIFO中,从而实现数据的高速无缝缓存和处理,并通过PROFIBUS现场总线实现与上位机之间的高速数据通信。