定点一位乘法器的两种变形设计方案及其实现

介绍了在具有算术逻辑芯片但不具有乘法功能的简单计算机硬件系统中 ,定点一位乘法器的两种实现方案 ,使原有系统的功能得到了扩充 ,并在复旦大学开发的计算机体系结构多功能实验系统 FD- CES中对两种设计方案进行了具体实现。     

基于Xilinx UltraScale+VU9P FPGA的SoC原型验证系统研究

为应对So C设计规模增大、功能复杂化带来的芯片验证耗时太长的问题,通过讨论SoC系统与FPGA原型核心板资源的架构,按照从ASIC到FPGA的移植原理,设计实现一种基于Xilinx UltraScale+VU9P FPGA的原型验证系统。系统基于Xilinx Vivado工具完成逻辑综合、实现,并完成硬件子系统设计。使用逻辑电平转换器芯片,将FPGA原型的1.8V转换为SoC设计IO为3.3V电平的PAD,实现对3.3V标准电平的兼容。通过实验,在该系统上完成了大规模高性能SoC的软硬件协同验证,结果表明系统实现设计预期功能,有助于加快芯片整体的验证速度。     

面向系统能力培养的计算机硬件课程实验教学改革

针对计算机硬件课程实验教学中存在的问题,提出面向计算机系统能力培养,通过虚拟仿真技术将计算机硬件课程群(数字逻辑、计算机组成原理、计算机体系结构、微机接口)实验贯通起来的教学改革方案,阐述在proteus虚拟仿真软件中验证计算机组成部件、设计CPU、组装微型计算机系统的详细实验内容,同时提出一种"软硬一体化"的创新实验箱设计,令虚拟仿真软件中的CPU模型通过总线实时与实验箱硬件上的真实外设交互。     

基于USB接口的电机参数数据采集系统的设计

介绍了基于USB接口的电机参数数据采集系统,给出了该系统的硬件组成原理及软件设计方法.整个系统由MAX1338 A/D转换器和CY7C68013 USB接口芯片构成,通过对其可编程接口控制逻辑的合理设计和芯片内部FIFO的有效运用,实现了数据的高速连续采集.     

“计算机组成原理”教学方法的探讨及教学质量的改进

计算机组成原理是计算机专业的一门主干核心课程,课程的任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计方法,建立CPU级和硬件系统级的整体概念,培养学生对计算机硬件系统的分析、开发与设计能力。本文从教学内容、授课方式、教学手段等几个方面进行教学方法的探讨,并提出了改进教学质量的建议。     

基于故障字典的数字芯片测试系统

介绍基于故障字典的数字芯片测试系统的设计与实现,包括数字芯片的测试原理说明、硬件电路组成和软件流程设计等;系统以数字信号处理器(DSP)为核心,采用高度的模块化设计,具有扩充方便、高速采样的特点;系统具备与PC机通信功能,通信模块硬件电路组成是利用DSP的多通道缓冲串行口(McBSP),通过MAX3111E同步转异步的方法来和PC机进行通信的;通过实际的测试应用,证明该软件硬件运行良好,能满足系统设计的要求,为数字芯片的自动测试和故障诊断提供了参考.     

RFID标签加密算法设计及FPGA实现

为提高超高频射频识别(RFID)系统的安全性,需在RFID标签芯片中集成必要的加密算法.为此,通过分析Grain-128加密算法的工作原理和在实际应用中的使用方法,设计算法的硬件架构,并采用VHDL语言编写,在现场可编程门阵列(FPGA)芯片上进行实现.实验结果表明,该算法共需384个时钟周期产生可供加解密的密钥流,仅占用54个Slices的FPGA逻辑资源,可用于在RFID标签芯片中进行安全加密.     

FPGA的边界扫描配置算法及嵌入式实现

针对基于FPGA开展的计算机硬件实验,本文提出了远程计算机硬件实验系统,系统由实验客户端、嵌入式实验服务器和FPGA实验板三部分组成,为了解决系统中目标FPGA的远程配置这一关键问题,本文着力研究FPGA的边界扫描配置模式以及它的实现算法,编写运行在嵌入式实验服务器端的C语言程序,成功实现了对目标FPGA的配置.     

激光测速仪专用图像采集系统设计

介绍了一种采用视频输入处理芯片、可编程逻辑芯片和Flash Memory组成的激光测速仪专用图像采集系统。文中首先介绍了系统硬件组成,然后详细叙述了整个系统的工作原理及流程。     

基于LabVIEW软件的机器人避障控制系统设计

设计机器人避障控制系统,采用传统设计方式存在避障效果差的缺点,为了避免该缺点影响系统控制效果,提出了基于LabVIEW技术的机器人避障控制系统设计。根据控制系统总体结构,采用LabVIEW技术对信息进行综合处理,并汇总到DSP 微处理器模块,从而实现机器人相对定位。依据机器人避障控制系统的硬件结构,进行系统模块化设计,通过单片机执行定时中断服务子程序,以此控制系统电路,并计算出机器人距障碍物的距离。通过RS232 串行通信线缆交换海量数据,以此设计控制器结构,其中上位机直接控制移动机器人,下位机间接控制移动机器人。使用数字控制振荡器可实现高精度参数化调制,进而输出正余弦波形。使用PAR传感器,直接与数字控制振荡器相连,具有随时启动应用的特点,采用TSR传感器可对障碍物静态、动态不同工况下进行数据采集与传输。通过JTAG标准测试协议,用于芯片内部测试,同时隔离逻辑电路和芯片引脚。依据系统软件流程,设计机器人避障功能。由实验结果可知,该系统避障效果最高可达到97%,具有良好应用价值。     

Fuzzy logic microcontroller

We propose an architecture dedicated mainly to medium-range applications that demand computational power combined with low cost for the resulting hardware system (chip and board). Our architecture is a 16-bit processor with dedicated instructions and hardware for efficient support of fuzzy logic. To make the architecture effective for control applications developed with a traditional approach or with fuzzy logic, we equipped the processor with a microcontroller's general features. Our design accounts for application characteristics to provide efficient hardware support for fuzzy logic. To achieve this we first analyzed fuzzy control algorithms and derived a general model for fuzzy computation. In defining the model, we considered the large spectrum of possible inference methods, fuzzification and defuzzification mechanisms, and the operators used in control applications. On this basis, we defined the instruction set that supports this computational model and a proper architectural solution. We tested the system (composed of the software model and its hardware support) by simulating different sets of general-purpose and fuzzy control benchmarks     

基于PCI总线的离散I/O接口板设计

介绍了一种基于PCI总线扩展功能的离散I/O接口系统的软硬件设计与实现方案。设计中,选择PCI 9052作为PCI总线接口芯片,利用CPLD作为板卡主控芯片实现地址译码和逻辑控制等功能,光耦和继电器分别作为输入输出隔离器件。该系统实现了控制采集24路光电耦合器输入信号和24路继电器输出信号的功能。应用表明,本接口板工作稳定,满足航电设备的输入输出要求。     

FPGA和USB的双通道数据采集测试系统

提出了一种双通道数据采集测试系统的硬件实现方案。该系统采用FPGA芯片EP1C12Q240C6,SRAM芯片CY7C1061AV33和USB芯片CY7C68013A构成硬件框架,可通过USB总线接收上位机命令并上传采集的数据到PC。本文对该系统的硬件电路和FPGA内部逻辑设计做了详细的介绍。最后经过实际测试,该系统可以有效采集ADC输出信号,验证了设计方案的正确性。     

相变存储器离散地址数据写入读出控制系统设计

采用传统系统受到干扰信号影响,控制能力变差,提出设计一种基于可编程逻辑阵列方式的相变存储器离散地址数据写入读出系统,可改善控制能力。选用Xilinx公司的Spartan-6芯片作为配置基础,设计抗干扰可编程逻辑阵列主—被动配置方案,促使硬件具有抵抗信号干扰的能力,以该方案对电路进行连接;将硬件主—被动配置软件功能进行设计,以时序图来展示控制结果,可抵抗外界信号造成的干扰。通过实验结果得出,该系统最低控制能力也可达到80%,即使在强信号干扰下,也能对离散地址数据写入与读出进行有效控制。     

基于网络安全芯片的DDoS攻击识别IP核设计

分布式拒绝攻击(distributed denial of service, DDoS)作为一种传统的网络攻击方式,依旧对网络安全存在着较大的威胁.本文研究基于高性能网络安全芯片SoC+IP的构建模式,针对网络层DDoS攻击,提出了一种从硬件层面实现的DDoS攻击识别方法.根据硬件协议栈设计原理,利用逻辑电路门处理网络数据包进行拆解分析,随后对拆解后的信息进行攻击判定,将认定为攻击的数据包信息记录在攻击池中,等待主机随时读取.并通过硬件逻辑电路实现了基于该方法的DDoS攻击识别IP核(intellectual property core), IP核采用AHB总线配置寄存器的方式进行控制.在基于SV/UVM的仿真验证平台进行综合和功能性测试.实验表明, IP核满足设计要求,可实时进行DDoS攻击识别检测,有效提高高性能网络安全芯片的安全防护功能.     

传感器自动修调系统设计

传感器电路在生产流片中,受到工艺条件等非理想因素影响,一些参数偏离设计值,会导致流片后芯片精度及性能达不到设计预期。为弥补这一电路设计期望与芯片最终性能之间的差距、快速完成修调工作,通过系统、硬件、软件三个层面的详细论证,综合设计一款传感器自动修调系统。系统由控制板、修调电路板及上位机显示控制部分三大块组成,用到单片机及各种电路模块、传感器、外围电路等。上位机显示控制部分采用VB编写,界面简洁友好、操作简单。经实验调试,系统实现了多参数、高精度采集,能够快速完成修调工作,保证修调完的传感器满足性能要求。     

基于FPGA的HS400模式eMMC控制器设计与实现

介绍了eMMC及其在HS400高速数据传输模式下的工作原理,提出了一种eMMC控制器的设计方案。实现了200 MHz工作频率下,使用DDR传输模式进行数据传输的eMMC控制器,并通过CRC校验模块实现对传输数据的CRC校验,增强了系统的可靠性。实验平台采用母板/子板总体架构,在Xilinx Zynq 7000 FPGA开发板Zedboard上实现eMMC控制器,通过FMC接口与eMMC芯片子板进行通信传输。仿真及板级测试表明, HS400模式下数据读写 的传输速率最高可达400 MB/s,能够在实际的eMMC开发中有效提高eMMC设备的访问性能。     

基于NiosⅡ的音频信号分析仪设计

文中研究了一种基于傅立叶变换和Nios软核控制器的硬件音频信号分析方法,并构成一种音频信号分析仪。该仪器通过Avalon—ST总线有效的把FFT IP核与Nios软核处理器有机的结合起来,在FPGA芯片上配置NiosⅡ软核处理器和相关的接口模块来实现嵌入式系统的主要硬件结构,该结构使得软件和硬件集成到一片可编程逻辑器件平台上,使设计同时获得软件的灵活性以及硬件的高性能优势。设计中,在AlteraEP2C35系列FPGA芯片中嵌入NiosⅡ软核处理器,使之集成在一片FPGA上,开发效率高、灵活性强,能较好地满足的市场需求。     

某小型无人机的飞行控制计算机的硬件设计

为了提高无人机的控制性能,针对某小型无人机,提出并实现了以DSP为处理核心的无人机飞行控制计算机的硬件设计方案,详细给出了系统整体方案的设计和具体的硬件选型及接LI设计;介绍了以DSP芯片TMS320LF2407A为主控制器,并在其外围进行了并口方式的A／D、D／A、异步串口通信接口以及存储器的扩展,丰富了系统硬件接口资源,并采用了复杂可编程逻辑控制器（CPLD）实现外围扩展电路的片选、中断控制;该飞行控制计算机具有体积小、自主导航能力强的特点。