高速实时数据采集智能控制器的设计与实现

文章以嵌入式和数据采集技术为基础,研究设计并实现了基于ARM+FPGA体系架构面向高速实时数据采集应用的一种实用新型智能控制器。本文阐述了主处理器ARM最小系统、协处理器FPGA最小系统和ARM与FPGA通信接口等硬件系统技术的实现,以及Linux FPGA字符设备驱动程序开发、协处理器FPGA控制程序和主处理器ARM应用程序设计。智能控制器运用FPGA并行运算处理结构的优势,控制ADC进行高速数据采集。FPGA还可配置成软核处理器-Nios II嵌入式处理器,与ARM构成双核处理器系统。智能控制器通过ARM实现对FPGA的管理控制、实时数据采集和丰富外围接口的通信。     

DSP+FPGA折反射全景视频处理系统中双核高速数据通信

对于嵌入式折反射全景视频处理系统,由于计算量大,一般采用多处理器协同的结构,但在该结构下多个处理器之间需要进行高速的数据通信。该文提出一种基于DSP+FPGA架构的双核高速数据通信方法,该方法通过基于地址总线的控制指令编码解析方法协同双核工作,通过逆向波形分析和基于乒乓缓存的间接DMA通信方式,实现DSP与FPGA之间的双核DMA数据通信。实验结果表明,使用上述方法实现的DSP与FPGA之间数据通信速度高达585 MBps。     

可从PCI平滑过度到PCI Express的桥接器件PEX8311

PLX Technology公司发布的PEX8311是一款专用于将标准处理器、DSP、FPGA总线接口设计升级为PCle的桥接器件。作为最新的PCle交换与桥接PLX？ExpressLane系列的一员，具有丰富特性的PEX8311为嵌入式设计生成的视频、图像、通信与工业控制市场，提供了PCle的功率与灵活性。     

Altera推出Nios Ⅱ系列软核处理器

前不久,Altera正式推出了Nios Ⅱ系列32位RSIC嵌入式处理器.Nios Ⅱ系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器,其性能超过200DMIPS,在Altera FPGA中实现仅需35美分.Altera的Stratix、Stratix GX、Stratix Ⅱ和Cyclone系列FPGA全面支持Nios Ⅱ处理器,以后推出的FPGA器件也将支持Nios Ⅱ.     

集成标准CPU内核，FPGA为嵌入式设计带来更高灵活性

在嵌入式系统设计中如果希望用到可编程逻辑器件,则需要在处理器之外再加一片FPGA,不过随着集成标准CPU内核的FPGA器件的推出,未来一个芯片即可实现处理和可编程逻辑功能。     

基于Xilinx MicroBlaze多核嵌入式系统的设计

MicroBlaze核是嵌入在Xilinx FPGA之中的属于32位RISC Harvard架构软处理器核。针对Xilinx MicroBlaze软处理器的核间互连,实现多处理器核之间的快速通信的目的,采用了PLB和FSL总线混连的方法,利用xps_mail-box和xps_mutex核完成核间的通信与同步,通过在Xilinx EDK平台下,将3个软处理器核嵌入到FPGA Spartan-3E芯片上的试验,开发出了一个运行在FPGA上的基于多处理器的嵌入式可编程片上系统,得出此种多核处理器混连的可行性与实用性,核间通信速度得到提升的结论。     

一种嵌入式防火墙安全保护创新机制

传统的防火墙通常是在内部网络与外部网络之间实现保护机制,通过对输入和输出网络的数据包进行实时监测,一旦发现安全威胁便会立刻做出防护响应,具有数据处理时间短、效率高等特点,能够满足大多数操作程序的应用,但是也存在成本高、实现难等弊端。文中针对以上问题,提出了一套基于AMR处理器的嵌入式防火墙安全保护创新机制,给出了嵌入式防火墙的总体框架及软硬件架构设计,选用了性能良好的S3C2410X嵌入式芯片,对嵌入式防火墙的网卡驱动、应用程序的关键技术进行详细研究,对基于AMR处理器的嵌入式防火墙的通信性能进行了对比测试,其通信速率可达15.5Mpbs左右,比一般的处理器通信性能提高2.15倍。     

多路接口与E1协议转换器设计与实现

针对通信带宽越来越高,低速设备无法连接到高速的E1线路的问题,提出了一种基于可编程逻辑器件FPGA、嵌入式微处理器MPC875的多路接口与E1协议转换器的设计,给出了硬件原理框图及主要元器件的选型,并对多路接口数据调度方法、空时隙处理策略、FPGA结构设计、软件设计流程进行了详细说明。通过实现RS 232,RS 449,V.35三路接口与E1的协议转换,证明该方案是可行的。     

基于MicroBlaze的嵌入式Web服务器设计与实现

随着网络的日益普及,将嵌入式系统接入网络的想法也变得更加现实。介绍一种基于MicroBlaze处理器的嵌入式Web服务器的设计方法。系统在Virtex4系列LX25芯片上,采用软核处理器MicroBlaze配置核心处理器。MicroBlaze软内核是一种针对Xilinx的FPGA器件而优化的功能强大的标准32位RISC处理器。网络协议采用Xilnet,这是Xilinx公司专门针对Xilinx嵌入式系统应用而设计的网络通信协议,接口芯片使用LAN91C111。基于MicroBlaze的嵌入式Web服务器能够达到预期的效果,用户可以通过IE浏览器浏览存储在DDR SDRAM芯片中的网页,由于CPU本身是以软核的方式实现,其功能可根据需要进行定制,非常灵活。该Web服务器基于HTTP协议,采用TCP/IP套接字编程技术实现,能够实现对工业现场的数据采集、远程监控以及信息的交互。     

基于ARM+FPGA的影像交互与显示系统设计

为促进航空测绘信息获取的数字化、一体化、实时化,本文利用FPGA(Field-Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)并行处理的优势结合ARM处理器低功耗高性能的特点,基于ARM+FPGA的双核硬件架构实现了影像的交互与显示。该系统以Linux操作系统为软件开发平台,以ARM11嵌入式处理器为硬件核心、FPGA作为协处理器,采用FPGA片内FIFO(First Input First Output,即先进先出存储器)作为ARM处理器与FPGA之间的高速通信桥梁,针对Linux 2.6.36内核完成了对FPGA设备的驱动设计,并基于Qt图形用户界面实现了影像的实时显示。测试结果表明,ARM处理器与FPGA之间能够实现VGA(640×480)图像的高速交互,帧率可达26帧/s,最大传输带宽为182Mbps。该系统不仅体积小、功耗低、成本低,而且稳定性好、功能强,能够满足航空遥感摄影系统的实时性要求。     

片上双核通信机制的设计与应用

高性能处理器之间的通信是片上多核系统设计的关键。文章描述了片上RISC/DSP双核系统Gemini中Mailbox、Shared-Memory、DMA三种通信机制的设计,并通过通信实验,测试各自的通信延迟和带宽;在Xilinx FPGA上实现了Gemini系统,当系统运行于40 MHz时,采用上述通信机制的OggVorbis解码软件能够在uCLinux操作系统的控制下实现实时解码。     

基于EIM总线传输的数据通信接口设计实现

以Freescale公司I.MX6系列的ARM处理器及Xilinx公司的Kintex_7系列FPGA为核心的硬件平台,介绍了一种通过EIM总线接口传输的ARM与FPGA之间的数据通信设计实现方法。文中简单概述了EIM总线数据通信的功能特点及异步通信的基本原理,基于Linux嵌入式操作设计完成EIM总线接口驱动代码开发,通过VHDL硬件语言配置数据通信逻辑,结合测试代码通过EIM接口对FPGA的相关寄存器进行读写测试,通过ChipScope设置信号触发,完成通信数据采集与验证。通过该通信接口的研究设计,实现ARM系统与FPGA之间的高速数据互联通信,实时性强,传输速率高。该技术已成功运用于某型多功能总线数据采集板卡设计。     

嵌入式逻辑分析仪的设计与实现

本文介绍了一种嵌入式逻辑分析仪的设计与实现过程。该仪器以单片机AT89C55和FPGA ACEX1K50为核心处理器,采用大屏幕液晶显示和红外键盘控制,实现了带示波器波形显示的嵌入式逻辑分析仪。在软件方面,该仪器以多机通信为基础,让多个处理器协调工作,使得仪器稳定可靠。     

基于ARM9嵌入式网管系统的设计与实现

嵌入式网管系统是目前嵌入式软件发展方向之一,利用嵌入式Web服务器和嵌入式数据库可以实现数据的操作和设备的管理.文中针对多业务光纤接入设备,论述了基于ARM9处理器硬件平台的嵌入式网管系统的结构设计,并详细介绍了嵌入式Web服务器boa和嵌入式数据库sqlite在嵌入式linux操作系统中的移植方法,结合在串口与嵌入式网页之间交换数据的CGI网关程序说明了Web服务器boa和数据库sqlite在监控系统中的实现方法.     

基于FPGA技术实现对嵌入式系统的在线监控

论文旨在研究基于FPGA技术对嵌入式SoC系统进行在线监控的方法。设计了一个FPGA片上通信系统,该系统内部固化基于UART接口的Modbus通讯协议栈,可通过串口与PC上位机进行通信;且采用双口RAM作为与监控对象间共享的数据缓存区,通过中断机制实现数据的同步交换,既确保了监控数据的实时性,也避免了嵌入式系统因处理监控通信过程而带来性能损失。采用VHDL语言设计实现了通信系统的各组成部分,在Altera的cycloneII系列芯片开发板上验证了方案的可行性。     

基于多处理器测量平台的接口与通信设计

该文介绍了以奔腾系列主处理器、高性能DSP处理器和FPGA为核心的多处理器嵌入式计算机平台的接口与通信设计。     

Altera推出NiosII系列软核处理器

前不久,Altera　正式推出了Nios　II系列32位 RSIC 嵌入式处理器。Nios　II 系列软核处理器是 Altera 的第二代FPGA 嵌入式处理器,其性能超过 200DMIPS,在Altera　FPGA 中实现仅需35 美分。 Altera的Stratix　、Stratix　GX、　Stratix　II和　Cyclone 系列FPGA 全面支持Nios　II 处理器,以后推出的 FPGA 器件也将支持Nios　II。 自Altera于2000年推出第一代16位Nios处理器以 来,已经交付了13000多套Nios开发套件,Nios成为 最流行的软核处理器。刚推出的Nios　II系列采用全新 的架构,比第一代Nios 具有…     

P2P下载技术在嵌入式设备中的应用

嵌入式系统作为一种低功耗,微内核设备以及本身的硬件限制等各种特点,开发在一种具有下载功能的嵌入式设备很具有商业意义。传统的下载方式是节点和服务器之间交换信息,而P2P技术与传统的C/S方式有很大不同,它允许节点之间直接交换信息,很适合嵌入式系统之中。下本文通过对amule了进行移植,分析了交叉编译环境的搭建,嵌入式调试中的调试技术以及交叉编译过程中遇到的各种问题,成功实现了MIPS平台下的P2P文件共享技术,此外本文还用简洁的语言给出了一个完整的嵌入式开发流程。     

基于嵌入式微处理器和FPGA的高精度测频设计

根据等精度测频原理,设计实现了基于嵌入式微处理器SEP 3203和FPGA的测频系统,给出了系统的硬件组成和软件设计流程。在一片FPGA上实现宽范围、高集成度、高速、高精度和高可靠性的频率测量和数据处理,并和嵌入式微处理器SEP 3203实现通信,达到了将嵌入式微处理器灵活的控制功能与FPGA器件的有机结合。最后给出该设计方案的实际测量结果,达到了较高的频率测量精度。该系统已经应用于一款无纸记录仪中。     

FPGA上SCA组件的OCP接口实现

SCA中使用CORBA作为分布式处理环境的消息传递技术,以提供软件的可移植性,可重用性和可扩展性.但是,DSP、FPGA等专用硬件处理器(Specialized Hardware Processors,SHP)要实现对CORBA的支持是很困难的.CP289的目标是标准化组件与其外部环境的通信,它提供了使DSP、FPGA等专用硬件处理器集成到SCA中的机制,特别的FPGA上的组件都通过OCP接口与系统的其他部分通信.本文介绍了一种为FPGA组件实现OCP接口的方法.