基于SOPC的嵌入式网络化测控网关设计

为了实现测控设备的网络化远程访问控制,必须设计用于IEEE 488等测控接口总线协议与网络协议转换的网关设备,给出了一种基于SOPC技术的嵌入式网络化测控网关设计方法,其中借鉴了基于组件的模块化设计思想,采用固件分层设计和多语言混合编程模式,能够融合多种测控协议,将LAN、GPIB、USB、RS232等接口集成到了一个系统上,实现了嵌入式web服务器功能,客户端能够基于IE等浏览器实现测控设备的远程访问控制;最后给出了系统综合验证方法,结论表明:系统功能完善,符合网络化、模块化、通用化和智能化的发展方向。     

基于SOPC的网络视频监控系统的设计

提出一种以Nios Ⅱ软核处理器为核心,利用SOPC技术构建硬件平台,采用H.263协议压缩视频数据的网络视频监控系统设计方案;详细分析了系统的功能需求,确定了系统设计的总体方案;按照模块化的思想,设计了各个功能模块,并给出了网络芯片DM9000A电路的具体实现,利用μClinux中的TCP/IP协议栈进行数据通信,分析H.263视频编码协议基本原理,提出在硬件上实现H.263协议的设计方法;实验结果显示系统的网络视频传输速率达到25～30fps,满足实时性的要求.本设计方法灵活、成本较低、易扩展,具有一定的实用价值.     

基于SOPC的高精度超声波温度计设计

根据在介质中超声波的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以基于Nios II处理器软核的可编程系统级芯片(SOPC)为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在SOPC上同时实现了高频信号发生器模块、高速信号电路控制模块、信号自动采集控制模块以及Nios II软核处理器模块,缩小了体积,并降低了成本。传播时间的精确测量采用软件细分插补算法,经过理论分析和实验验证,该方法能够达到ns级超声波传播时间的测量,使设计的超声波温度计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

双NIOSⅡ软核系统在潮流能发电中的应用

开发海洋潮流能对缓解能源危机具有重要意义,电力变换系统是潮流能发电系统的关键技术之一。提出了一种利用SOPC技术实现潮流能发电电力变换控制系统的设计方法,采用单片高性能FPGA芯片构建双NIOSⅡ软核系统,其中一个NIOSⅡ处理器负责系统任务调度和能量管理,一个NIOSⅡ处理器负责电力变换控制和异常诊断。针对电力变换系统的信息数据特点,提出了基于RAM、FIFO、GPIO的双NIOSⅡ处理器握手机制,并给出了系统的具体设计实现。该双NIOSⅡ处理器系统提高了系统的任务调度灵活性、控制算法处理速度和应急处理能力。     

基于NIOSⅡ的数字电子钟设计与实现

以NioslCycloneEPIC20F400C7开发板为硬件平台,利用OuartusⅡ、SOPCBuilder和NiosⅡIDE软件设计来实现一个基于SOPC的多功能数字电子钟,该电子钟系统由FPGA部分（包括Nios11CPU核、内部定时器、Avalon总线等）、存储器部分（包括SRAM、FLASH）和外围元件部分（按键、LCD显示器）三大部分构成,经过C语言编程使该电子钟具有能够在液晶屏上显示帮助信息,具有时问、日期、状态提示的功能,并可利用4个按键对时间（小时和分钟）、日期（年月日）进行设置（包括退出设置）。经测试该电子钟具有较好的时间精度。     

同步动态随机访问存储器控制器的设计

该文根据航拍图像处理系统的特殊要求,针对同步动态随机访问存储器的特性,设计了基于Nios II的同步动态随机访问存储器控制器,并将其应用于图像处理系统中,实现了对千万象素的电荷耦合相机的航拍图像数据进行缓存的功能。通过对存储器内缓存的图像数据进行滤波去噪以及格式转换,可得到清晰的实时视频图像。     

EDA技术的应用型本科教学模式的分析与设计

从理论教学和实训要求出发,分析了现阶段EDA课程设置的现状及问题,提出了基于FPGA技术的EDA应用型本科教学模式.首先从该模式的设计思路出发,设计了基于FPGA技术的EDA应用型教学模式的教学设计及实训设计,并对比分析该教学模式与传统模式在教学过程中取得的效果.实践证明,将基于FPGA技术的EDA应用型教学模式运用于EDA课程教学可以有效提高课堂教学效果,值得推广与应用.     

动态可重构在雷达工作模式切换中的应用

现代雷达要求雷达信号处理机中的电路系统具有信号处理能力强、体积小、工作模式灵活多样等特点,而当前雷达工作模式切换方式无法满足这种要求.为此,利用FPGA的动态可重构技术,提出了一种动态可重构的雷达工作模式切换方法,并以SOPC 方式进行系统实现.实现结果表明,该切换方法与其他三种方法相比,减小了设备硬件资源,提高了切换的实时性,满足了雷达信号处理的需要.     

随钻测量用微小型惯性测量单元设计

为满足随钻测量仪器在小口径油井、高频振动、强冲击等环境中的应用需求,使用光纤陀螺与石英挠性加速度计作为传感器组件,设计加速度计信号采样电路,小型化导航计算模块采用SOPC＋SDRAM＋FLASH,完成传感器信号采集、误差补偿、导航解算以及与上位机通信等功能。惯性测量单元（ IMU）集成了电源模块、传感器组件和导航计算机,最终制作成38 mm的随钻测量仪器。实验结果表明：当井斜角不小于5°时,样机能够达到系统姿态解算精度要求（井斜角误差小于±0.2°,方位角误差小于±2°,工具面角误差小于±0.2°）。     

NiosⅡ软核下nRF24L01驱动开发

随着FPGA的集成度不断提高,制造成本不断降低,其作为替代ASIC来实现电子系统的前景日趋光明.利用SOPC(片上可编程系统)技术,将处理器、存储器、外设接口等功能模块集成到在FPGA CycloneⅣ系列芯片(EP4CE15F17C8)上,在片上系统中构建了用于nRF24L01射频芯片的SPI控制接口并提出了一种在NiosⅡ软核中实现nRF24L01驱动的方法.该方法节约了软核处理器的时间开销,具有扩展性强、设计灵活的优点.经实验验证,驱动高效可靠,满足要求.