整数模加器的一种硬件设计方法

在深入分析模加运算的实现基础上，提出了一种模加运算的实现方案，并论证了该方案的正确性。基于这种实现方案，设计并验证了一块实现16位模加运算的逻辑电路，仿真结果表明了电路的正确性和设计方案的可行性。     

一种简易的UART IP核的设计与实现

文章主要介绍一种简易通用的UART IP核的设计。UART作为一种短距离、低成本通信的串行传输接口,随着嵌入式系统的迅速发展,已成为SoC(System on Chip)芯片中的一个重要部件,在数字通信中得到了广泛的应用。本设计在对UART的串行通信协议进行详细分析的基础上,采用Verilog HDL语言对ALTERA的Cyclone系列FPGA进行设计,用一片FPGA实现了UART的发送、接收和波特率发生等功能,并验证了结果。这种灵活的设计方法使整体设计紧凑、小巧,提高了系统的兼容性,节约了硬件成本,具有较强的推广价值。     

数字信号处理器中高性能可重构加法器设计

设计一款适用于高性能数字信号处理器的16位加法器。该加法器结合条件进位选择和条件“和”选择加法器的特点,支持可重构,可以进行2个16位数据或者4个8位数据的加法运算,同时对其进位链进行优化。相对于传统的条件进位选择加法器,在典型工作条件下,采用0.18μm工艺库标准单元,其延时降低46%,功耗降低5%。     

基于FPGA的ⅡR滤波器整数设计

提出了一种在FPGA中以整数方式实现IIR滤波器的方法，讨论了取整舍入误差对IIR滤波器的稳定性影响．针对df2形式及FPGA迭代运算提出以变量T的传函增益限定输入信号范围的方法，使得IIR滤波器在FPGA中稳定运行；最后给出编程方法。通过实验验证，该方法设计的IIR滤波器收敛，具有广泛的工程应用。     

基于FPGA的液晶显示测频器设计

针对测频器的特点,利用EDA工具设计了一个基于FPGA的分频、采集与处理的微系统,实现了测频器的自动换档和液晶显示功能,并给出了软件设计流程及使用说明。利用自动化设计工具可以大大方便电路的调试,缩短开发时间,具有一定的实用价值。     

基于FPGA的偶数分频器设计

随着电子技术的发展,工作频率成为电子产品优劣的一个重要依据,这使得我们对晶振的要求越来越高。如果我们仅通过分频,对较高的晶振源进行分频就能很容易的得到比较丰富的频率。分频器是数字系统设计中的一种基本电路,本文介绍了通过QuartusII开发平台,利用Verilog硬件描述语言设计了一种能够实现等占空比的任意偶数分频、等占空比任意奇数分频、不等占空比的任意半整数分频的较为通用的分频器,并通过QuartusII进行了功能仿真。     

FPGA的高性能暗原色先验算法设计

对暗原色先验算法中引导滤波器进行改进,提出了一种快速计算像素模板均值的方法,并设计了这种改进方法的电路结构。模板均值是通过存储局部窗口第一列和最后一列的和,加上/减去其相应列中某个像素点的值得到,这种计算方法不仅能够在不改变滤波效果的前提下使计算复杂度降低到常数级,而且更符合FPGA的并行流水设计。实验结果表明,在Altera公司CycloneII系列的EP2C70的FPGA开发板上的逻辑和内存的使用量分别占7.9%和35%,低端FPGA能够满足需求,每秒可处理100帧[1 024×1 024]的图像,实时性完全达到要求。     

一种改进的反码加法器设计

传统的加法器在有符号数相加时需将操作数转化为补码形式进行运算,运算结束将计算结果再转化为原码。为减少关键路径延迟,在标志前缀加法器的基础上,提出一种改进的反码加法器,将常用反码加法器中的加一单元合并到加法运算中。在SMIC 0.18 μm工艺下,将改进的64位反码加法器与常用的64位补码加法器进行比较,数据显示面积减少了39.1%,功耗降低了39.9%,关键路径延迟降低了5.1%。结果表明,改进的反码加法器性能较优。     

基于Verilog语言的数字交叉连接矩阵设计

本文通过改进传统数字交叉连接矩阵的单元结构,详细介绍了基于Verilog语言的SDXC矩阵设计的一种新方法。此矩阵可实现2条STM-1输入信号中任意等级支路之间的无阻塞时隙交换。文章着重阐述了交叉连接矩阵实时、自适应交换功能的原理及实现方法,并给出了系统的功能仿真波形图。     

基于FPGA的PCI总线目标接口IP核的设计

在芯片设计中采用IP(intellectual property)技术是IC设计发展到SOC时代的必然选择,建立IP库能为以后的设计节省大量的人力,提高设计效率.基于这样的思想,针对PCI接口使用的广泛性,讨论了基于FPGA的PCI总线目标接口IP核的设计技术.从PCI协议的介绍、总体设计思路、各功能模块设计、电路仿真等角度对IP核的设计方法进行了介绍,并着重介绍了状态机的设计.仿真的结果表明,该IP核在功能和时序上符合PCI技术规范,达到了预定的目标.     

混沌吸引子及FPGA实现

提出了一个混沌系统,并利用理论和数值仿真的方法对系统的基本特性进行了分析。通过Lyapunov指数谱和分岔图,对系统在混沌、拟周期和周期轨之间的转换进行了分岔分析。为验证系统的混沌行为,在Matalab的Simulink下,利用DSP Builder设计了一个电路,并把它转换成VHDL语言程序,利用Quartus II下载到硬件电路中进行了实验,实验结果与计算机仿真结果完全一致。提出了一种基于FPGA平台和EDA开发工具的实现混沌吸引子的新方法。     

基于FPGA的NAND Flash坏块处理方法

针对NAND Flash在存储数据时对可靠性的要求,分析传统坏块管理方式的弊端,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的坏块处理方案,采用在FPGA内部建立屏蔽坏块函数的方法屏蔽坏块。该方法彻底屏蔽对坏块的操作,可以实现对Flash的可靠存储。实际工程应用证明其具有较高的可靠性。 关键词：     

二维椭圆硬件加速算法研究及其FPGA实现

针对现有的嵌入式二维图形加速系统中椭圆加速功能缺失或者不足的缺陷,提出了一种支持椭圆绘制和填充的功能齐全的椭圆硬件加速单元设计方案。采用自顶向下的设计方法,根据功能需求定义了椭圆加速单元的总体结构及功能模块划分,内部各功能单元采用流水线控制,将图形分解成水平线段输出;提出了适用于本设计的图形硬件实现算法,用Verilog HDL语言编写代码完成各模块的逻辑设计;通过仿真后在FPGA上综合实现。仿真及调试结果表明：提出的图形算法切实可行;设计的椭圆硬件加速单元能够正确快速地完成各种椭圆参数配置组合的椭圆绘制和填充功能,能够很好地满足二维图形加速系统的需求。     

基于FPGA的高速采样缓存系统的设计与实现

为了提高高速数据采集系统的实时性,提出一种基于FPGA+DSP的嵌入式通用硬件结构。在该结构中,利用FPGA设计一种新型的高速采样缓存器作为高速A/D和高性能DSP之间数据通道,实现高速数据流的分流和降速。高速采样缓存器采用QuartusⅡ9.0 软件提供的软核双时钟FIFO构成乒乓操作结构,在DSP的外部存储器接口(EMIFA)接口的控制下,完成高速A/D的数据流的写入和读出。测试结果表明：在读写时钟相差较大的情况下,高速采样缓存器可以节省读取A/D采样数据时间,为DSP提供充足的信号处理时间,提高了整个系统的实时性能。     

基于PCIe的多路传输系统的DMA控制器设计

为了避免PCIe传输过程中PIO写延时、主机与嵌入式处理系统交互次数过多等问题对于传输带宽的影响,设计了一种基于命令缓冲机制的直接存储访问（DMA）控制器以提高传输带宽利用率。采用FPGA端内部设置命令缓冲区的方式,使得DMA控制器可以缓存PC端的数据传输请求,FPGA根据自身需求动态地访问PC端存储空间,增强了传输灵活性;同时,提出一种动态拼接的DMA调度方法,通过合并相邻存储区访问请求的方式,进一步减少主机与硬件的交互次数和中断产生次数。系统传输速率测试实验中,DMA写最高速率可达1631 MB/s,DMA读最高速率可达1582 MB/s,带宽最大值可达PCIe总线理论带宽值的85.4%;与传统PIO方式的DMA传输方法相比,DMA读带宽提升58%,DMA写带宽提升36%。实验结果表明,本设计能够有效提升DMA传输效率,明显优于PIO方式。     

基于预定义类的紧凑型正则表达式匹配算法

针对目前硬件正则表达式匹配算法在存储空间以及吞吐量等方面面临的挑战,结合扩展有限自动机（XFA）正则表达式匹配算法,提出了一种预定义类的压缩自动机匹配算法（Pre-Class CFA）。通过预定义类,算法既可以实现正则表达式中类字符匹配,又能够通过优先级的设定匹配特殊字符集,并在XFA消除确定性有限状态机（DFA）状态爆炸问题的基础上进一步压缩了迁移边数目;同时算法根据现场可编程门阵列（FPGA）和迁移边的特征,设计了一种基于并联只读存储器（ROM）结构的迁移边存取方法,可以实现同一状态多条迁移边的并行读取和匹配。在中低性能FPGA平台ALTERA DE2-70上对算法进行测试,实验中系统吞吐量为1.3 Gb/s,可实现千兆网络下的入侵检测和垃圾过滤。     

一种实现高速异步FIFO的FPGA方法

在跨时钟域传递数据的系统中,常采用异步FIFO（First In First Out,先进先出队列）口来缓冲传输的数据,以克服亚稳态产生的错误,保证数据的正确传输。但由于常规异步FIFO模块中的RAM存储器读写寻址指针常采用格雷码计数器以及“空满”控制逻辑的存在,将使通过这两个模块的信号通路延时对整个模块的工作频率造成制约。提出了一种在FPGA内实现高速异步FIFO的方法,该方法针对不可能产生满信号的高频系统,通过省略“满”信号产生模块和多余的存储器位深来简化常规的FIFO模块,而只保留“空”信号产生模块。仿真和综合设计结果表明,整个模块的工作频率得到一定提高。     

基于FPGA的LTE空间复用预编码的实现

通过分析基于现场可编辑门阵列(FPGA)的长期演进(LTE)物理层中空间复用预编码实现的问题,提出了一种基于码本的预编码实现算法。根据上层告知的属性参数在预先建立的系数表和加减关系表中查表,对层映射后的数据先进行系数乘法运算,再进行加减运算,从而代替了复数矩阵乘法运算。因此可以大大减少预编码环节中的复数矩阵乘法次数,并降低了编码处理的复杂度,提高了编码运算的速度。仿真实验结果表明,所提算法能够很好地实现系统功能。     

基于FPGA的DDR3协议解析逻辑设计

针对采用DDR3接口来设计的新一代闪存固态盘（SSD）需要完成与内存控制器进行通信与交互的特点,提出了基于现场可编程门阵列（FPGA）的DDR3协议解析逻辑方案。首先,介绍了DDR3内存工作原理,理解内存控制器对存储设备的控制机制;然后,设计了接口协议解析逻辑的总体架构,采用FPGA实现并对其中的各个关键技术点,包括时钟、写平衡、延迟控制、接口同步控制等进行详细阐述;最后,通过modelsim仿真并进行板级验证,证明了该设计的正确性和可行性。在性能方面,通过单次读写、连续读写和混合读写三种模式下的数据读写测试,取得了最高77.81%的DDR3接口带宽利用率,在实际的SSD开发过程中能够有效提高系统的访问性能。