嵌入式CPU软核综述

随着FPOA和SoPC（Systern on Progratomable Chip）技术的迅速发展,基于FPGA的嵌入式系统得到了广泛的研究和应用。该文针对目前比较有影响和特点的4款嵌入式CPU软核Nios／Nios2、MicroBlaze、Leon2／Leon3和OpenRISC1200进行了性能分析和对比,最后分析了各个CPU软核的特点。     

基于FPGA的PROFIBUS-DP从站IP软核的设计

提出一种用FPGA实现现场总线PROFIBUS-DP从站软IP核的设计方案。IP核为单个FPGA上实现一个完整的系统(SoPC)提供极大便利。通过IP核进行模块化设计,采用FPGA直接搭建IP核实现PROFIBUS-DP从站接口SPC3集成芯片的功能。通过实际应用验证了方案的正确性和可行性,提高了设计效率,极大地节约了硬件资源。     

基于FPGA软核的高速数据采集系统设计

为解决不同性能指标数据采集系统开发时间较长的问题,提出了一种将FPGA软核技术应用于高速数据采集系统设计的方法.系统以Xilinx公司的FPGA为例设计软核,使用VHDL语言对软核进行模块化设计.介绍了数据采集系统的硬件电路、USB固件程序、USB驱动程序以及LabVIEw上位机的设计.该数据采集系统结构可移植性强,有利于缩短同类型系统设计研发周期.     

基于FPGA的RapidIO核接口芯片的设计和实现

新型嵌入式系统采用基于交叉开关的互连模式，用于系统互连的交叉开关是以RapidIO协议为核心的。RapidIO协议是一个点对点、包交换的协议。通过对RapidIO协议的研究，掌握了实现该协议的关键技术。使用Xilinx公司的FPGA(可编程门阵列)芯片实现基于RapidIO核的终端设备，并通过软件仿真和硬件实验系统对其功能进行验证。     

基于FPGA的嵌入式ASIP软核设计与实现

采用ASIP FPGA模式设计了一款嵌入式微处理器软核.以该软核为例从体系结构和指令集设计两方面对ASIP FPGA模式微处理器软核的设计进行了分析和验证,最后通过与传统微处理器对比验证了该设计模式的优势:指令针对性强.执行效率高;易于扩展.适应性强.     

基于FPGA的DDR3用户接口设计

本文详细介绍了在 Xilinx Virtex-6系列FPGA中使用MIG3.7 IP核实现高速率DDR3芯片控制的设计思想和设计方案。针对高速实时数字信号处理中大容量采样数据通过DDR3存储和读取的应用背景,设计和实现了适用于该背景的控制状态机,并对控制时序作了详尽的分析。系统测试结果表明,该设计满足大容量数据的高速率存储和读取要求。     

基于FPGA的32位数学运算库IP核设计实现

为了在嵌入式CPU中实现数学运算,设计了一个32位数学运算库IP核,以提高运算能力,基于该思想详述了系统架构及各功能模块的实现。并进行了仿真和测试,通过实验在基于OR1200的SOC平台上做了FPGA验证,结果表明经过本模块加速后数学运算的处理速度可行有效,达到了设计目标。     

一种1750A指令集仿真软核设计与验证

MIL-STD-1750A指令集是星载弹载计算机常用指令集之一,为实现该类指令集CPU+FPGA的通用性验证,实现安全性、强度、单粒子翻转等异常测试,满足测试覆盖率要求,保证星载弹载计算机系统可靠性,提出了一种CPU+FPGA的仿真模型搭建方法,利用如中断和故障处理机制的实现、浮点运算单元设计方式、异常注入机制设计以及图形控制界面等关键技术,实现了一种精简1750A仿真软核。实验证明,利用该仿真软核设计的CPU+FPGA的仿真模型平台,可极大提高1750系列CPU相关接口的FPGA产品的验证效率和可靠性,也为后续星载弹载软件的测试提供了一套故障注入方便、故障定位清晰的测试平台。     

Xilinx Kintex-7 FPGA嵌入式套件提升FPGA软核处理器系统生产力

赛灵思公司（Xilinx,Inc．）推出Kintex-7 FPGA嵌入式套件,为系统设计人员迅速便捷地实现可编程系统集成提供了可立即使用的开发平台,让处理器能针对视频和以太网交换、电机控制和医疗成像等应用,控制不同的数据流。Kintex-7不仅拥有高度灵活应对不同标准、并行处理和可定制接口的特性,而且还提供高性能DSP、存储器、模拟和I／O接口等集成功能,从而可帮助设计人员更方便地嵌入软核处理器,以控制数据流并管理系统中的大量接口。     

Virtex系列FPGA 的SelectMAP配置接口电路

Ｖｉｒｔｅｘ系列ＦＰＧＡ是Ｘｉｌｉｎｘ公司近期推出的一种高密度、大容量的现场可编程门阵列。本文介绍了它的配置方式,重点介绍了８位的ＳｅｌｅｃｔＭＡＰ端口配置方式,并给出了一个从ＳｅｌｅｃｔＭＡＰ用并行ＥＰＲＯＭ对Ｖｉｒｔｅｘ进行配置的接口电路。     

HANG基于Leon3的无线网络可信图形处理系统研究

针对三维图形的无线网络环境下的传输的安全需求,提出一种可信的无线网络图形处理系统.该系统以leon3 SOC为开发平台,结合无线网络、加密认证、图形加速技术,可以较好的解决三维图形数据的安全传输和实时渲染问题.文中对基于AES和MD5算法的安全认证系统和图形加速硬件系统进行了研究与实现.最后对无线网络可信图形处理系统的软硬件性能进行了测试.     

一种基于FPGA的PCI接口设计

针对传统PCI接口控制器应用局限性的问题,提出一种改进的基于FPGA的PCI总线接口的设计方案.对PCI总线接口的各功能模块进行介绍,重点介绍主/从接口状态机的结构和工作过程,用ModelSim软件对PCI接口的硬件设计进行功能仿真.仿真结果表明,该接口支持32/64位PCI设备,能够满足PCI总线的时序要求.     

基于FPGA的ARINC429接口设计

针对微控制器与航空总线ARINC429的多通道接口问题,设计了4发4收的ARINC429总线接口.采用由项向下的设计方法,通过功能模块的合理划分,实现了多通道的灵活扩展和微控制器的灵活接口.简述了ARINC429总线协议,详述了总体设计方案及模块的功能划分,分析了总线接口模块、发送模块和接收模块的信号设计,并设计了发送状态机.最后通过FPGA对方案进行门级仿真验证,结果证明了此设计方案的可行性.     

1553B多路总线接口的FPGA设计

介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的用于1553B通信网络的多路总线接口板(MBI板)的总体设计方案,通过它可实现总线与子系统之间的通信,同时就设计中常遇到的三个问题:时钟延时,时钟偏移,同步器的亚稳态性加以说明且提出了解决方法,并搭建了用于1553B通信网络的多路总线测试平台来对MBI板进行调试.     

基于FPGA的VME总线Slave接口设计

由于VME总线的高性能、并行性、实时性、高可靠性4大特点及模块结构具有良好的抗震性、抗冲击能力,尤其是高可靠性,使其在核工业控制和航空航天领域得到广泛的应用.但是由于VME总线的结构复杂所以在设计上相对复杂,而且采用商用VME接口芯片却往往很难满足航天等特殊环境对高可靠性要求较高的领域要求,故而根据卫星综合电子系统姿态控制的总体需求提出一种利用FPGA来完成VME总线的从设备Slave的逻辑接口功能的设计,使其可以实现VME接口逻辑功能,同时能通过功能裁剪来满足特殊性要求.     

基于FPGA的PCI-Express接口卡设计

提出了一种通过FPGA实现PCI-Express(简称PCIE)接口卡的方法,对LVDS信号以及PCIE接口技术进行了充分的研究,设计未采用FPGA自带的PCIE硬核,而是根据PCIE总线桥接芯片对接口时序直接控制,最大程度优化接口逻辑,提高接口传输速率和稳定性;试验中LVDS器件接收LVDS总线上大小为513(列)*512(行)*8(位)的渐变图像,像素时钟为15MHz,帧频率为10帧/s,并传输到FPGA控制部分,FPGA控制部分向PCIE接口发送中断并完成图像数据上传;文中详细讨论了不同模块的实现原理,完成了实际测试和分析,测试结果表明该设计性能稳定,可以实现PCIE接口卡高速数据通信。     

用FPGA实现节点测试动作群接口电路

文章用FPGA设计并实现了JTAG（即节点测试动作群）接口电路;首先介绍了JTAG的定义和引脚的定义,阐述了JTAG的结构、特点和工作原理;然后在Altera的FLEX10K100系列芯片上完成了硬件实现;用MAXPLUSII软件进行仿真验证,给出设计思路和仿真结果.     

基于FPGA/DSP的捷联惯导系统设计

介绍了一种基于FPGA/DSP的捷联惯导系统的软硬件设计;详细提供了系统的硬件架构(包括系统框图、基于CPLD的六通道V/F采集电路、DSP芯片自举系统的基本连接框图)、各模块的设计方案和软件流程图,选用了四元素和旋转矢量相结合的方法解算姿态矩阵,并且在计算旋转矢量的同时计算加速度,进一步提高了导航系统的精度;系统导航试验结果表明,该系统精度高,动态特性好,可靠性高。     

FPGA与ARM的GPMC总线通信接口设计

为满足数据快速、稳定的传输,同时简化硬件设计,增强设计的灵活性,本文提出了一种利用A RM自身带有的GPMC总线作为ARM与FPGA数据传输的接口方案,并详细介绍了GPMC接口原理及FPGA内部GPMC接口时序的实现.首先,FPGA内部要实现ARM处理器的GPMC接口的读写时序,从而完成ARM与FPGA的通信.其次,FPGA完成对高速信号的采集以及存储,当存储到一定量时,FPGA中断ARM处理器进行数据的读取.仿真结果表明,与以往接口相比,该接口能完成高速信号的稳定传输.     

基于DSP和FPGA的1553B总线接口电路设计

文章对1553B总线接口系统进行深入的研究,采用DSP+FPGA技术设计了总线接口系统;DSP和FPGA之间采用EMIF接口进行通信,DSP实现数据控制,FPGA实现1553B通信协议;通过DSP的RS232接口连接PC机对系统进行测试,通过测试系统能实现1553B总线的3种工作模式;该系统的控制结构简单,可靠性高,扩展性好,具有一定的通用性。