基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法

随着以太网技术和集成电路技术的发展,以太网物理层（Physical Layer, PHY）芯片的速率和性能都得到了极大提升,电路复杂度更是几何级增长,以至于常规的自动测试设备（Automatic Test Equipment, ATE）测试很难充分验证其功能,所以亟需开展相应测试方法研究。提出了一种高效的基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法。该方法以ZYNQ MPSOC为核心,设计了一种直达应用层面的系统级测试装置,从而减少了与物理层直接交互的行为,有效降低了测试装置及程序开发难度。经试验验证,提出的基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法能够用于以太网PHY芯片测试。     

基于SOC的通用处理模块设计

本文设计一种基于 SOC 芯片的通用处理模块,采用 SOC 内嵌的两个 RAM 分别实现不同 CPU 功能的方式实现通用处理模块的功能。模块实现了信号处理、信息处理、链路处理和话音处理等通用模块需要的功能,完成了 ADC 电路、DAC 电路、时钟电路、电源电路、话音电路等功能电路的设计和测试,为后续设备的小型化和通用化提供了扎实的研究基础和硬件支撑。     

一种基于SOC的主备切换1553模块设计与实现

传统的GJB289A总线网络远程终端(RT)硬件结构一般采用单路双余度设计,且整个硬件电路包括处理器、存储器、协议处理器、FPGA、收发器、变压器等多个器件,模块复杂度高、重量大、功耗高、可靠性低。本文提出了一种基于SoC芯片的主备切换1553模块设计方案,实现了GJB289A总线中的RT功能,并从硬件及软件设计上阐述了模块的设计与实现。该模块采用主备切换模式实现双路余度设计,在不增加总线调度复杂度的同时,提高通信可靠性;采用SOC芯片及收发器、变压器一体设计降低模块复杂度、减轻模块重量、降低功耗。通过多个项目使用表明,模块功能、性能可靠,功耗低,对机载网络发展有重要意义。     

基于ZYNQ的磁悬浮天平测量系统设计与实现

针对磁悬浮天平系统存在设计结构复杂,造价昂贵的局限性同时测量数据漂移,长期测量的精度波动以及依赖于PC端来处理数据的问题,提出了基于ZYNQ的磁悬浮天平测量系统设计,设计运动控制器保证天平高精度定位的稳定性以减小天平托盘位置变化对驱动电流测量的影响,同时设计的小型ZYNQ系统完成AD、DA接口传输数据并在soc中完成数据的处理,回避了传统测量系统依赖PC端处理数据且受到PC端供电电源波动噪声而对测量精度产生的影响等缺点,以及通过修正算法抑制长时间测量所可能产生的数据漂移。实验结果表明:基于ZYNQ的磁浮天平测量系统优化了设计结构且造价低的同时保证了磁悬浮天平测量精度,有效抑制长时间测量带来的噪声和漂移。     

基于ZigBee的电源监控系统设计与实现

针对电源监控功耗过大,精度不高的问题,提出一种基于ZigBee的电源监控系统设计方法。首先进行电源监控系统的整体结构设计,设计主控芯片及外围电路;然后进行电源监控系统的硬件模块化设计,主要包括传感器模块、ZigBee核心控制模块、主控电路、复位电路、同步时钟设计和信号调理电路设计等。采用ARM Cortex-M0处理器内核实现电源监控系统集成设计;最后进行系统的电路调试测试分析,测试结果表明,采用该设计系统具有较高的电源监控调理性能,功耗较小,输出功率增益较大,具有较高的控制品质。     

基于PXA320嵌入式手持终端电源管理系统的设计

针对目前工业用手持设备要求长时间工作的特点,提出基于PXA320嵌入式手持终端电源管理系统的低功耗设计方案。首先分析核心处理器PXA320电源管理的各种工作模式,该核心处理器采用Intel SpeedStep技术能够使电池的续航能力得到提高;然后采用智能电源管理芯片LP3972设计了系统电源管理模块,该模块通过IIC总线与核心处理器PXA320通信,然后通过软件设计实现PXA320对电源管理模块为系统各工作模块的输出电压值的合理调节,最终达到降低手持设备功耗的目的。经测试表明,系统稳定可靠,达到系统设计要求。     

基于PXA320嵌入式手持终端电源管理的设计

针对目前工业用手持设备要求长时间工作的特点,提出基于PXA320嵌入式手持终端电源管理系统的低功耗设计方案。首先分析核心处理器PXA320电源管理的各种工作模式,该核心处理器采用Intel SpeedStep技术能够使电池的续航能力得到提高;然后采用智能电源管理芯片LP3972设计了系统电源管理模块,该模块通过IIC总线与核心处理器PXA320通信,然后通过软件设计实现PXA320对电源管理模块为系统各工作模块的输出电压值的合理调节,最终达到降低手持设备功耗的目的。经实验测试表明,系统在实验测试阶段可稳定运行。     

基于Vivado HLS的特征点坐标提取和AXI4-Stream接口高速传输

基于ZYNQ-7000片上系统(SOC)的嵌入式图像处理模块实现了特征点提取和高速数据传输,降低了图像处理部分的功耗,同时提高了处理速度。为了同时发挥ZYNQ芯片中处理器系统(PS)和可编程逻辑(PL)的优势,在PL中实现计算密集型的图像处理过程以提高处理速度,而在PS中控制系统的流程以提高模块的灵活性,还利用Vivado HLS高层次综合工具生成特征提取和坐标计算的IP核。所提出的图像处理和传输方案具有较高的处理速度,比基于ARM的方案实现速度提升了15.6倍。     

基于异构多核处理器的实时红外人体目标检测技术

红外实时人体目标检测因无需主动光源、易于去除环境干扰等优点成为近年来人工智能领域的一个研究热点。当前主流实时红外嵌入式图像采集处理方式因图像传输、接口速度、工程量等技术局限,制约了红外人体目标检测的便捷实现和实时利用。针对传统嵌入式处理器难以同时采集和处理红外数据这一影响红外人体目标检测实时性的技术问题,研究了基于ZYNQ异构多核处理器的实时检测技术。采用FPGA+多核ARM架构,由FPGA端实现人体红外图像的VDMA采集、预处理及显示,由多核ARM端完成HOG-SVM算法处理,并使用TBB进行加速。实验结果表明:该技术能够完成人体目标的实时有效检测,兼具功耗低、开发简单、实用性强和集成度高等优点。     

电教多媒体设备的节能电源设计与实现

供电模块是电教多媒体设备的基础单元,为了降低电教多媒体设备功耗,进行节能电源设计,提出一种基于分散控制系统的节能电源设计方案。采用低功耗的STM32F101xx芯片作为微处理器中央控制单元,节能电源系统模块包括功率放大模块、驱动模块、过流过压保护模块和接口部分;采用现代MOS技术进行过流过压保护,设置数字隔离器提高电源功能的稳压性能;采用DCS分散控制,降低射频干扰,实现节能电源优化设计。实验结果表明,设计的电教多媒体设备的节能电源具有较高的输出电压峰峰值,功耗较低,供电稳定性较强,节能效果较好。     

一种电子系统认证芯片的电源规划

为了对所开发的电子产品进行保护,采用ASIC的方法设计基于硬加密技术的电子系统认证芯片。在后端物理设计中,为了使最终的芯片实现面积优化且满足功耗、时序等要求,采用预设计的方法对芯片进行功耗预估与布线拥塞分析。根据分析结果提高了芯片利用率,并针对预设计中存在的电压降（IR Drop）违规进行了详细的电源规划．包括全局电源网络的连接、电源环和电源条的设计．最终满足了功耗要求,实现了时序收敛以及面积优化。     

采用软硬件协同设计的SoftMax函数的FPGA实现

人工神经网络中,需要对大量数据进行非线性函数计算。低功耗实现和非线性函数的加速运算成为急需解决的需求。论文基于ZYNQ硬件平台和ARM处理器,进行了软硬件协同设计和FPGA硬件加速器IP的设计,实现了非线性激活函数SoftMax,功耗和误差分布达到设计预期。     

将RISC处理器内核扩展至DSP应用

越来越多数字家庭内的消费类设备都要求对通用处理功能和实时数字信号处理功能进行整合,而专有DSP设计正变得越来越困难而难以被接受。克服这一挑战的一种选择是为嵌入式RISC处理器内核增加适当的DSP功能,这有助于节省芯片面积、降低芯片功耗,并能够利用通用代码和DSP代码的共用工具链降低开发成本,缩短开发时间。     

Windows Mobile电源管理分析与实现

阐述基于Windows Mobile的嵌入式系统中系统软件层次的低功耗设计。在基于PXA270处理器的手机平台上具体实现了Windows Mobile的电源管理功能,即与PXA270处理器的低功耗模式相结合,实现了Suspend/Resume模型,以及设备驱动和应用程序中电源管理,最后对系统工作在典型电源状态的功耗数据做了测量。数据表明,与未采用电源管理的系统相比,电源管理模块能使系统更高效合理地使用电池电量,有效地降低系统运行过程中的功耗。     

具有预偏置电压保护的软启动电路设计

针对DC/DC转换器上电时存在电压过冲及电流倒灌现象,设计了一种具有预偏置电压保护的软启动电路。其核心在于通过对偏置电流的镜像及分流作用得到微小的电流,以及对复合电容的间歇性充电得到足够的启动时间。同时设计预偏置电压保护逻辑电路,针对不同情况下的启动,有效地控制功率管,使芯片上电时无论输出电压是否为零,输出电压都能够平缓且单调上升,并在软启动完成后关闭模块,减少功耗。基于0.5μm CMOS工艺对电路进行设计与仿真,软启动时间约为1 ms,将其应用于Buck型DC/DC转换器电路中,在电源重新上电,保护模块完成保护后均能够实现软启功能,电路模块面积为0.13 mm×0.09 mm,功耗为0.05 mW。     

以硬核为基础的16位数字信号处理器设计

通用数字信号处理器正迅猛发展,而根据用户需求设计的专用数字信号处理也为目前市场所认同.根据用户的要求,以自主设计的数字信号处理器专用的多个硬核为基础,结合专用的外设模块,可以成功的为用户开发数字信号处理器产品.使用自主设计的比较可靠的硬核单元,开发的成功性大大增加,芯片的面积、功耗、性能参数与同类产品比也可以得到提高.     

基于Zynq的Vita2000图像传感器接口驱动电路设计

随着嵌入式机器视觉技术的发展,对处理速度和数据精度的要求越来越高.因此,选用高性能图像传感器Vita2000和ARM+FPGA为结构的Zynq-7020处理芯片构建机器视觉系统,用以提高系统处理速度和功能灵活性、降低系统功耗.在基于Zynq-7020的可编程逻辑端(FP-GA)构建接口驱动电路,实现LVDS串行转并行等功能.在实际应用中,为满足工业生产的需求,在接口电路中设计触发模块,实现图像传感器外部触发.根据仿真结果以及屏幕显示表明:接口驱动电路设计合理,满足时序要求,能够输出稳定的图像并通过物理按键触发传感器,实现外部触发功能.     

采用DSP的USB2．0通信接口设计

文章介绍了用于雷达信号采集处理系统中,采用DSP控制USB控制器的设计。选用数字信号处理器芯片ADSP-2188N和控制器芯片ISP1581 USB2.0实现的USB接口系统。文中给出了一种使用多芯片开发符合USB2.0规范的外设端通用数据传输模块的方法。介绍了该接口系统的硬件、固件以及驱动的设计。     

电源管理要超越芯片层面

在一个功耗敏感的时代，创新的超低功耗产品已成为电源行业共同的研发方向。一直以来，很多电源管理芯片都是针对电子系统中的应用功能芯片与模块的，目的是使其功耗达到最有效水平。而现在一些厂商开始考虑电源管理芯片对整机总体功耗的作用与影响，设计工程师的目光也不再只是瞄准一些芯片的管脚。     

一种数字信号处理器中的高性能乘加器设计

乘加操作是数字信号处理器(DSP)的关键部分,单位时间内能够完成乘加操作的数量是衡量DSP芯片性能的一个重要指标。提出了一种应用于通用数字信号处理器的乘加器设计方法,在改进的Booth编码结合Wallace树压缩的基础上,通过在部分积压缩时插入MAC操作的加数,减少符号位扩展,实现了乘加操作的一步完成。提出一种有效的结构实现通用信号数字处理其所需的分数模式、零检测、饱和溢出控制、舍入操作等异常处理功能;并对乘加器的速度、面积、功耗等性能进行了分析。