基于FPGA的高精度超声波温度计设计

以超声波在介质中的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以FPGA为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在FPGA上同时实现了高速信号控制模块、高频信号发生器模块、信号自动采集控制模块以及NIOS II软核处理器模块,解决了设计的关键性技术问题,并通过处理器实现了特殊的软件细分插补算法来对采集的数据进行分析处理。通过理论分析和实验,验证了该方法能够达到纳秒级超声波传播时间的测量,从而使设计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

基于NiosⅡ的USB接口模块设计

Nios Ⅱ是Altera公司推出的第二代IP软核处理器,它与其他IP核构成了SOPC系统的主要部分。用户可以通过自定义逻辑的方法在SOPC设计中添加自己开发的IP核。这种用户自定义逻辑具有灵活高效等特性,充分体现了SOPC设计的优越性。本文简要介绍了Nios II设计架构,然后通过一个USB控制器的接口模块设计实例,详细介绍了Nios II设计中用户自定义逻辑的实现方法和效果,同时给出了对USB控制器SL811HS的底层读写函数。     

基于SOPC处理器的嵌入式生物医学测量系统设计

本文介绍了以Nios II处理器为基础的SOPC设计,并通过以一个应用实例--Nios II软核处理器在生物医学测量系统中的应用来介绍IP Core的设计和Nios II硬件平台的定制、uClinux系统的移植、驱动程序和应用程序的设计,着重分析了Nios II系统下用户自定义逻辑的设计和DMA流传输在设计中的应用。     

模块化机器人嵌入式多核主控制器设计

针对模块化机器人控制,提出一种基于FPGA的片上多核主控制器设计方案。利用SOPC技术在单一芯片上设计两个完全不同结构的核心:Nios II软核处理器和协处理器。详细介绍了机器人控制的路径规划流程、Nios Ⅱ软核体系、协处理器的构架及接口以及基于SOPC的片上多核系统实现。实验结果验证了多核主控制器设计的可行性。     

基于 Nios II 的高性能电网谐波表的研制

电力系统的谐波是影响电能质量的重要因素,谐波对电力系统和用电设备产生了严重危害和影响.文中针对现有电网谐波表对谐波检测实时性不高和精度低的问题,提出一种基于 Nios II 软核和 FFT IP 核为核心的电网谐波表的设计方法.设计中 FFT IP 核、键盘、显示等模块通过用户自定义外设组件的形式添加到 SOPC Builder 中,同时通过 Avalon-ST总线有效地把 FFT IP 核与 Nios II 软核处理器有机地结合起来,实现控制灵活、高速实时的电网谐波表.该设计已在 Altera芯片 EP2C35F672C6上进行实现,能够满足100MHz 的系统时钟,提高了实时性.     

基于SOPC的现场总线多通道实时温度采集系统设计

针对温度信号实时性和同步性有较高要求的工业生产领域,设计一种具有PROFIBUS现场总线接口的多通道实时温度采集系统。系统采用Nios II软核处理器实现SOPC设计;采用热电偶构建温度采集前端电路,利用FPGA实现模数转换器ADC以及其他外围设备工作的控制;采集的数据利用乒乓控制原理存储在高速FIFO中,从而实现数据的高速无缝缓存和处理,并通过PROFIBUS现场总线实现与上位机之间的高速数据通信。     

Altera发布多用途的NiosII系列嵌入式处理器

2004年5月19日, Altera公司正式推出Nios II系列32位RISC嵌入式处理器。Altera的第二代软核嵌入式处理器性能超过200DMIPS,在Altera FPGA中实现仅需35美分。因为Nios II处理器是软核,因此开发者能够从无限的系统配置组合中选择满足性能和成本目标的方案,而不必为系统级设计考虑     

基于Nios Ⅱ的信道模拟系统控制单元实现

本文介绍如何在Quartus Ⅱ开发平台上,使用Altera Nios Ⅱ软核处理器实现信道模拟器的控制功能.使用Nios Ⅱ软核处理器是一项新的设计思路和方法,本文从实例开发角度,详细讨论了基于SOPC的信道模拟系统控制单元硬件的设计思路与实现方法.     

Altera公司第二代软核嵌入式处理器NiosII

NiosII系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器。Nios II在Stratix II系列高性能FPGA中的性能超过200DMIP,能够满足各种嵌入式应用的性能要求。Nios II系列包括三种产品(如表1所列)——快速、标准和经济。每种产品都为特定的价格和性能范围进行了优化,所有这三种核都使用同样的指令集,具有100%二进制代码兼容性。Nios II处理器能通过QuartusII开发软件中的SOPC Builder系统开发工具添加到设计者的系统中。1成功的基石自2000年第一代16位Nios处理器面市以来,已经交付了13 000多套Nios开发套件,成为FPGA软核处理器…     

单片DSP处理器功能系统的SOPC技术设计

结合Altera公司推出的Nios II嵌入式软核处理器,提出一种具有常规DSP处理器功能的Nios II系统SOPC解决方案;利用Nios II可自定义指令的特点,通过Matlab和DSP Builder或直接用VHDL设计并生成复数乘法器、整数乘法器和浮点乘法器等硬件模块,将它们定制为相应的指令,从而将软件的灵活性和硬件的高速性结合起来,较好地解决了传统DSP处理器所面临的速度问题、硬件结构不可重构性问题、开发升级周期长和不可移植性等问题。     

SOPC中NiosⅡ的LCD显示驱动IP设计

针对SOPC Builder系统没有提供128064液晶模块驱动的问题,以CBG128064液晶模块为例,采用有限状态机,用Verilog HDL语言设计了显示驱动IP核,并构建了基于NiosⅡ嵌入式处理器的片上系统。通过把显示驱动IP核下载到Cyclone系列FPGA上,验证了该设计的可行性。     

高精度分体式超声波温度测量仪研究

传统的温度测量仪在较宽的测量范围内无法保证稳定的高精度测量,针对此种不足,设计了一种高精度分体式多声道超声波温度测量仪.该温度测量仪利用超声波测温技术,以被测物体作为传播媒介,在传播距离确定的条件下,通过测得超声波在介质中的传播时间间接测得介质的温度.分体式多声道的结构设计使温度测量准确有效,同时降低了传感器材质在耐高温、耐腐蚀方面的限制要求.基于FPGA的快速处理电路以及细分插补算法,使传播时间的测量分辨率优于纳秒级,确保实现分辨率优于0.001℃的高精度温度测量.     

基于SOPC的指纹识别模块设计

随着EDA技术及微电子技术的飞速发展,现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,简称FPGA）的性能有了大幅度的提高。以Nios Ⅱ软核处理器为核心的SOPC（Systemon Programmable Chip）系统便是把嵌入式系统应用在FPGA上的典型例子,本文设计的指纹识别模块就是基于FPGA的Nios Ⅱ处理器为核心的SOPC设计。通过IP核技术和灵活的软硬件编程,实现Nios Ⅱ对FPGA外围器件的控制,利用SOPC Builder将Nios Ⅱ处理器、指纹读取接口UART、键盘与LCD显示接口、FLASH接口、SDRAM控制器构建成Nios Ⅱ硬件系统,后者是电源和时钟电路、SDRAM存储器电路、FLASH存储器电路、LCD显示电路、指纹传感器电路、FPGA配置电路这些纯实物硬件设计。     

光纤光栅解调系统的设计研究

本文设计了一种基于FPGA的光纤光栅解调系统,核心模块采用了FPGA芯片,型号为EP2C5Q208C8N,开发环境采用的是Quartus Ⅱ 9.1和Eclipse。通过软硬件相结合的方式,配置了一个NiosⅡ处理器软核,模数转换部分采用12位高精度转换芯片AD9226对采集到的温度信号进行实时转换,用VHDL硬件描述语言配置软核处理器,生成了一个适用于硬件系统的专用C环境,用C代码实现对硬件电路的控制。本文设计的高精度温度测量系统,能使光纤光栅传感器的中心波长随着温度的增加而逐渐增加,其信号波长与温度变化的斜率约为0.02nm/℃。     

基于SOPC的汽车车牌识别系统设计

介绍一种基于SOPC的车牌识别系统的设计方案,利用SOPC Builder创建和配置Nios II软核处理器及其外围设备,实现对图像传感器输出数据的采集、存储和显示;在Nios IDE软件开发平台上设计本系统图像处理的程序流程,通过对车牌图像进行定位、字符分割、字符识别等操作,完成对车牌号的处理。这种基于SOPC技术的车牌识别系统降低系统软硬件设计的难度,缩短开发周期,并提高设计的可靠性,具有较高的实用价值和应用前景。     

高精度分体式多通道超声波温度计的设计

针对传统的温度传感器在极端与特殊条件下无法满足测量的要求,设计了分体式多通道的超声波温度计。将多对测量头均匀布置在装有被测介质的容器外侧的各个方位,利用FPGA的控制驱动信号精确确定超声波传播的起点时刻,通过分块查找的特征波查找算法、高速高分辨率的信号采样电路和直线插补算法相结合,利用过零点两侧的采样点来实现对超声波传播时间终点时刻的高精度检测,进而精确计算出超声波传输时间。在传播距离一定的条件下,以水为介质为例进行模拟实验。结果表明：分体式多声道超声波温度计能够实现对超声波传输时间的分辨率ns级的测量,从而确保了对温度的高精度测量。     

多模式频率测量系统研究与设计

为了解决现有频率测量模式单一性,设计了一个具有多模式下工作的频率测量系统,通过手动和全自动实现频率测量.在手动模式测量中可以根据所需选择测量频率的模式,测周模式,多周期同步模式,全同步模式;全自动测量中,首先对待测信号粗测,根据粗测结果划分不同频率段,对不同频率段采用不同测频模式.FPGA作为核心的功能模块,其内部集成了脉冲计数模块和控制模块;NiosⅡ软核处理器作为系统整体控制模块,实现数据处理,并将数据在上位机实时显示出来.     

基于Altera Nios平台的信号高速采集系统

随着对温度和形变的在线测量的需求日益提高,FBG技术已经被应用于温度及形变测量中。讨论了FBG传感器信号的快速获取,设计了基于AlteraNios平台的光信号采集SOPC系统,详细地分析了本系统中各个组成部分的工作原理,包括光信号获取、光电信号转换、模数转换以及Nios片上系统获取信号的整个过程。与目前具有同样功能的其它测量系统相比,它具有灵活、稳定、易维护、高效率等优点。     

基于FPGA的实时Pythagorean Hodograph曲线运动控制器的设计

提出了一种采用SOPC技术在单个FPGA芯片上构建的新型实时PH曲线运动控制器的架构;该运动控制器在QuartusⅡ9.0中设计,由一个NiosⅡ软核处理器和多个功能模块构成;它通过采用二次插补方式以减少PH曲线插补的计算量;NiosⅡ处理器执行主控程序和PH曲线粗插补算法,FPGA硬件逻辑执行精插补算法并输出两组用于控制执行机构(XY工作台)的控制脉冲;实验数据表明,该运动控制器完成恒进给速度的单次PH曲线插补的平均耗时均小于2ms,终点坐标的定位误差均低于0.0079mm。