兼容MCS-96指令集的ALU设计

设计了一款能够完全兼容MCS-96系列单片机指令集的ALU。在设计中使用了经过逻辑简化的运算单元和改进的T型进位链,有效缩短了关键路径的延迟。采用硬件资源共享的策略进行运算单元和移位单元的结构组织设计,在不增加指令执行周期的前提下,最大限度地减小了电路面积。     

高性能数字信号处理器的设计

本文完成了16位的数字信号处理器的设计，该数字信号处理器设计了针对信号处理的指令与体系结构，指令数为88条，综合后数字信号处理器的内核单元数为12799。十六位定点数字信号处理器为单发射系统，采用了多数据和地址总线设计，使四级流水在流水线的四个周期保持正常的数据流动，分散的寄存器形式结构，使多数指令在一周期内得到完成。数字信号处理器包含了中央算术逻辑单元、乘法器单元、移位器单元、排序器单元、辅助寄存器单元、中断单元的设计。在中央算术逻辑单元中，完成加／减运算以及逻辑运算，在进位链中采用了选择进位链，对数据溢出采用了饱和处理的方法；在乘法器单元中采用BOOTH算法和先进进位加法器相结合的单元设计；在排序器设计中，按照中断、指令第二指令字、累加器、堆栈等不同的程序排序源设计不同的通路，并按照ZLVC的条件，设计了条件转移指令；在辅助寄存器单元选择一条与正向进位相反方向的进位来实现FFT算法位反序要求；在中断单元中，采用二级中断，大堆栈保存地址，流水“冲刷”技术。     

32位同时多线程微处理器的ALU设计

针对传统ALU存在较大硬件资源浪费的缺点,提出了一种指令执行并行度宽,资源利用率高的同时多线程ALU.同时多线程ALU由7个并行的部件组成.每个部件高效的执行两个线程的指令.这种由7个部分组成的分布式ALU提高了指令并行执行的宽度,大大降低了水平浪费和垂直浪费.对微处理器ALU进行功能验证与仿真,并用综合工具完成逻辑综合.     

可重构移位单元的设计与实现

在对称密码算法中移位操作使用频率非常高,尤其是在密钥生成中的应用。但各种算法之间的移位位宽和移位长度并不一致,所以现有的密码处理系统中还没有一个通用的移位单元支持所有对称密码算法的移位操作。本文在研究了多种对称密码算法的基础上,分析了高效灵活实现移位单元的方法,并提出了一种基于多级网络的可重构移位单元,它可以支持4/8/28/32/128-bit移位位宽以及可变移位长度的移位操作。此单元的设计与实现,不仅增强了密码处理单元的通用性,还使得可重构密码芯片的实现成为可能。     

微控制器中ALU与移位逻辑的设计与改进

文章结合8位微控制器IP软核的设计,分析了指令系统的功能与特点,在算法级上对其处理器中数据路径进行了合理的调整与优化,并提出一种将ALU与移位逻辑并行设计的方法。较之于传统的串行设计方法而言,这种并行设计方法不仅描述简单,而且综合得到的电路降低了功耗,具有更快的运算速度,同时并不增加资源消耗。     

X-DSP浮点乘法器的设计与实现

为了满足高性能X-DSP浮点乘法器的性能、功耗、面积要求,研究分析了X型DSP总体结构和浮点乘法器指令特点,采用Booth 2编码算法和4∶2压缩树形结构,使用4级流水线结构设计实现了一款高性能低功耗浮点乘法器。使用逻辑综合工具Design Compiler,采用第三方公司0.13μm CMOS工艺库,对所设计的乘法器进行了综合,其结果为工作频率500MHz,面积67529.36μm2,功耗22.3424mW。     

基于XML的DSP芯片RTL级测试方法

在传统的RTL级芯片测试方法的基础上,利用了XML技术强大的描述能力,提出一种基于XML技术的RTI级测试方法,并应用于DSP芯片测试中,证明了这种新方法更加高效、方便。     

可变长移位逻辑的设计与实现

主要研究可变长移位逻辑的几种设计方法。为克服传统的采用移位寄存器来实现可变长移位功能消耗大量寄存器和组合逻辑资源的缺点,结合Xilinx FPGA的结构,提出了基于Xil-inx FPGA的实现方法;针对ASIC设计,提出了两种基于存储器的实现方法,并对它们的优缺点进行了分析和比较,同时给出了原理图和仿真波形。     

基于FPGA的数字线性键控器设计与实现

设计和实现了基于FPGA的数字线性键控器,论述了数字线性键控器的工作原理和实现关键,详尽介绍了如何以FPGA为核心对数字线性键控器进行软硬件的设计。     

一种专用指令集安全处理器的架构设计与VLSI实现

提出一种专用指令集安全处理器的架构设计和VLSI实现方法,取得了高效的密码运算能力及良好的硬件结构和指令集可扩展性.通过分析对称密码算法和散列算法特点,本文基于低成本RISC结构,提出并行查找表与特殊算术逻辑单元相结合的架构设计方法,并以包含密码学专用指令的指令集与其对应,使密码算法程序代码密度紧凑、执行效率高.本设计可执行SMS4、AES、SHA-1等算法,并提出一种安全存储方法,提高安全处理器系统的抗攻击能力.     

基于E-Bus的YHFT-DSP仿真测试平台的设计与实现

主机扩展总线接口E-Bus是为自主研发的数字信号处理器(DSP)芯片YHFT-DSP开发的外围并行接口,能有效支持DSP与各种同步、异步接口的商业标准主机进行数据交换。为了有效地研制、测试和应用E-Bus,开发了一套基于E-Bus的DSP仿真测试平台。该平台采用软硬件协同仿真和现场可编程门阵列(FPGA)技术实现了E-Bus和USB2.0接口的协议变换。实验结果表明,测试平台具有良好的操控界面,实现了E-Bus主/从两种模式下外部主机与YHFT-DSP之间的数据交换。     

数字信号处理器(DSP)结构设计及发展趋势

高速信息化的时代需要更高性能的数字信号处理器(DSP),以满足网络通信和3G移动通信等方面的要求。该文分析了早期DSP处理器的结构特点和当今最先进的体系结构,结合应用背景着重探讨了不同DSP体系结构和它们各自的优势和劣势,在研究了数字信号处理新应用领域的特点后,根据今后的半导体制造工艺和微处理器体系结构设计的发展,指出了DSP处理器在微结构设计方面的发展趋势。     

DSP芯片核内高性能移位器设计与验证

移位类指令对于实现FIR、IIR等数字信号处理算法非常重要,为了快速的实现此类算法,介绍了一款16位嵌入式定点DSP芯片中核内移位器单元的设计。电路由一个移位阵列和指数提取单元、以及控制信号单元组成,采用改进的树形（Tree-Mux）结构,大大提高了其速度。使用0．18CMOS工艺,使得（16位输入40位输出）整个移位器得以实现;综合结果表明,最长时延为1．89ns。     

归一化互相关灰度图像匹配的多核信号处理器实现

为了满足图像处理对处理器性能的高要求,以基于灰度的归一化互相关(NCC)匹配算法为例,采用高性能、低功耗的多核数字信号处理器(DSP)系统,根据归一化互相关算法中模板图像在源图像中逐个像素搜索并计算相关性的特点,将搜索区域分成六个部分并使TMS320C6472的六个核并行搜索计算这六个区域,并在不同图像存储位置采用不同图像和模板大小实现了多核DSP归一化互相关图像匹配算法。实验结果表明,多核DSP具有作为数字信号处理器的高速信号和图像处理的特点,同时可以根据不同算法通过核间任务分配实现多核并行处理。对于归一化互相关灰度图像匹配算法,TMS320C6472六核DSP和单核DSP比较获得接近单核DSP六倍的性能,对于较大尺寸的图像和PC相比也具有一定的性能加速。     

一种实时倾斜跟踪处理机设计

针对自适应光学系统中的倾斜跟踪回路,设计了以TMS320C6701数字信号处理器和XC2V1500现场可编程门阵列为核心处理器、基于PCI 总线的新型实时倾斜跟踪处理机平台。阐述了该平台的基本组成,根据点目标介绍了质心跟踪算法的软件实现。实验结果表明,该平台能满足倾斜跟踪回路的实时性要求。     

基于多核DSP的星载并行遥感图像压缩系统设计与实现

随着星载遥感技术的不断发展,产生的遥感数据也变得日渐庞大,目前有限的通信带宽远不能满足遥感图像数据传输的需求。因此研究面向星载应用的图像压缩技术对空间应用技术的发展有着十分重要的意义。采用传统单核数字信号处理器（DSP）难以满足性能需求,而采用现场可编程门阵列（FPGA）则难以满足功耗需求,近年来随着硬件技术发展,多核DSP技术已经成熟,且在弹载场景已有比较成熟的多核DSP图像压缩解决方案,可供星载应用参考。基于多核DSP,即TI公司的C6678多核浮点DSP平台,构建一个并行图像压缩系统,并充分利用多核DSP的硬件资源。考虑星载遥感图像压缩对压缩质量、压缩速度等多方面指标都有着较高的要求,系统采用JPEG2000标准进行图像压缩,并且采用了主核负责外部通信与内部任务分配、从核执行JPEG2000图像压缩的设计方案。测试结果表明,该系统运行稳定可靠,且整体压缩性能优秀,能够满足对星载遥感图像压缩系统的性能要求。     

TMS320C6000系列DSP应用系统固件开发

介绍TMS320C6000系列DSP应用系统固件开发的基本流程,基于驻留在DSP外扩Flash内的监控器,提出一种新的固件开发模式。对激光陀螺捷联惯导固件的开发结果表明,与基本开发模式相比,基于监控的开发模式具有设备简单、操作方便、使用灵活等优点,可以提高开发效率,解决以DSP为核心的应用系统固件的在系统维护和升级问题。     

基于DSP的无人机遥感影像SIFT算法设计与实现

为了满足尺度不变特征变换（SIFT）算法临场处理大尺寸无人机（UAV）组网遥感观测影像的实时快速需求,提出一种基于数字信号处理器（DSP）内核的硬件乘法器来处理单精度浮点型像素数据乘法的算法实现方案。首先,根据DSP内核的硬件乘法器的数据输入、输出特性,重构SIFT算法的图像数据结构和图像函数,以实现硬件乘法器对SIFT算法单精度浮点型像素数据的乘法计算;其次,采用软件流水技术重新编排迭代计算,以增强算法的并行计算能力;最后,将在算法计算过程中产生的动态数据迁移至第三代双倍速率同步动态随机存储器（DDR3）中,以提升算法数据的存储空间。实验结果表明,DSP平台的SIFT算法可以实现对1 000×750的UAV遥感影像的高精度快速处理,所提方案满足无人机组网遥感影像临场处理对SIFT算法的实时快速要求。     

小型仿人机器人电机控制系统的设计与实现

设计小型仿人机器人的电机控制系统,以实现多自由度运动控制和协调是机器人技术中的一个难点。针对传统控制器控制的电机数量少、难于实现关节协调的缺点,提出一种基于数字信号处理器（DSP）的新型电机控制系统。通过整合DSP、电机控制集成电路和正交解码单元,发挥DSP的运动控制能力,实现对多路不同类型电机的实时控制。该系统可以获得符合要求的转角控制精度。