基于FPGA的寻址与运算操作数存储IP核设计

针对PLC浮点算术运算控制器中运算操作数需传送和存储的问题,提出了一种模块间并行执行寻址与运算操作数存储一体化IP核的思路.采用Verilog语言实现硬件电路构建,分析IP核外部接口结构并利用FPGA并行处理的特点对系统内部功能做出模块划分.在内部时序脉冲作用下,可以完成多种寻址方式访问存储器与寄存器堆以及运算操作数的快速传输.经仿真和板级测试可知,寻址与存储IP核能够按要求自主完成每条指令的功能,操作数据可在1个时钟周期内读取,提高了PLC执行指令速度.     

纳米继电器

当前微机保护将传统物理继电器抽象为继电保护算法逻辑,以软件实现继电器功能,其顺序执行、串行处理的程序调用方式难以适应新型电力系统故障态下电力电子设备继电保护微秒级动态响应特性要求。为此,提出基于芯片内纳米级电路构建的快速继电保护基础元件——纳米继电器,发明了专用纳米继电器IP(intellectual property)核硬件电路,代替现有微机保护串行算法,通过并行处理提高继电保护的处理能力和动作速度。设计特殊指令加速和多路指令集并发的架构,突破软件中断响应处理限制,以IP核的方式实现算法的固化封装,实现算法和逻辑的分离。给出纳米继电器的结构、功能分类以及处理模式与应用场景,分析纳米继电器的关键技术,并与传统继电器进行比较,阐述将其集成于保护装置的工程应用,最后展望纳米继电器未来的研究方向。     

基于嵌入式开发平台的蓝牙基带数据处理IP核的设计

基于SoC技术的嵌入式系统开发平台ESP的IP核接口,设计了蓝牙基带IP核;给出了支持功能裁减的蓝牙基带模块划分;作为ESP的无线通信功能,实现了蓝牙基带的数据处理IP核。最后,通过Modelsim功能仿真,对IP核进行了验证。ESP基于IP核无线通信功能的实现,表明借助于开发平台的SoC接口,利用IP核进行系统功能拓展,能够有效地降低嵌入式系统研制的复杂性。     

异步任意值计数器的设计

多值计数器是构成多值数字系统的重要功能部件.多值计数器的设计与二值计数器的设计不同,因为一般多值触发器本身并不具有多值计数功能.所以多值计数器的设计首先必须要解决如何实现一位多值计数器的计数问题;另外还要解决如何实现多位计数器的低位向高位的进位问题.除了讨论如何解决这两个问题外,还介绍了几种具有代表性的四值计数器的设计,其方法可适用于任意值计数器的设计.     

同步任意值计数器的设计

多值计数器的设计与二值计数器的设计不相同,因为一般多值触发器本身并不具有多值计数功能,所以多值计数器的设计首先要解决如何实现一位多值计数器的计数问题;另外要解决如何实现多位计数器的低位向高位的进位问题.此外,还介绍了几种具有代表性的四值计数器的设计,其方法可适用于任意值计数器的设计.     

G比特级通用可逆计数器的CMOS电路设计

在数字锁相环中,可逆计数器是组成数字滤波器的关键电路,本文讨论了通用可逆计数器的工作原理,推导出了电路的逻辑表达式,并设计了五位且可扩展的可逆计数器的电路原理图。采用仿真器NC-Verilog进行了功能验证,同时采用CMOS电路实现了整体功能,最后利用Cadence的Spectre给出了该电路在0.18um CMOS工艺下的晶体管级仿真结果,电路最高工作频率可以达到1.25GHz;而利用Synopsys的Design Compiler对规范书写的Verilog模块在相同工艺下进行逻辑综合得到的电路最高频率只能达到800MHz。     

单片机系统中复合键和一键多功能的设计

为节省I／O线和时间、降低成本、简化键盘软件设计,提出了一种新型单片机系统的设计方法,设计简单了复合键,利用AT89S51单片机内部两个16位可编程定时器／计数器的中断计数功能实现了一键多功能,给出其硬件电路和软件设计。     

基于FPGA的四轴飞行器飞行控制系统设计

为提高四轴飞行器飞行控制系统的稳定性及安全性,研制了一种基于NIOS II的飞行控制系统,并添加了多冗余控制功能.当其中一套系统失效的情况下,调用多个NIOS II软核,配合Altera自带的IP核以及外围硬件电路,其他的冗余模块能够替换坏掉的模块继续工作,防止发生飞行故障,从而提高四轴飞行器的稳定性和安全性.同时针对四轴飞行器易受外界干扰的问题,设计了四轴飞行器的自抗扰控制算法,并和串级PID控制器的控制效果进行了比较.仿真结果表明:所设计的自抗扰控制算法可以更好地实现四轴飞行器的姿态控制,并具有较强的鲁棒性.     

基于DSP的实时电力参数测试仪的研制

本文首先对受谐波污染影响的电压有效值和电流有效值等电力参数的测量原理进行了分析,然后对测试仪的软硬件设计进行了论述.测试仪的硬件系统以数字信号处理器TMS320LF2407A和A/D转换器ADS8364为核心,并配有存储器、键盘和液晶等相关的外围电路;其软件系统采用了Goertzel算法实现快速傅立叶变换,设计了电力参数算法模块、键盘驱动模块、串行通讯模块等程序模块,实现系统的各种设计功能.这种测量装置能够对电力系统进行实时、准确的参数测量和故障分析.     

基于EPROM的计数、波形产生电路的研究

本文讨论了可程控数字信号合成技术中的计数、波形产生电路,提出了一种基于EPROM的计数、波形产生电路,取代了以往经常采用的由二进制地址计数器计数方式,从而使硬件设计大大简化,而且可以充分利用EPROM元件的可擦写功能,根据所需波形设计编码以实现各种计数及波形产生方式。     

基于PSOC的通用计数器设计

介绍一种以PSOC为核心组成的通用计数器的设计.PSOC是一种带有PLD的具有图形编程功能的ARM Cortex M3核的混合微处理器.利用PSOC的定时器和计数器,设计一款多功能通用计数器.该通用计数器在PC机上用Visual Bsaic 2008设计人机交互界面,通过USB接口连接PSOC测量模块,实现频率、频率比...     

可变性能位同步电路的设计及其实现

介绍了传统的数字锁相环提取位同步信号的原理,提出了一种改进的可变性能位同步电路FPGA实现方法,该方法首先通过相位比较器得到接收码元序列与本地位同步信号之间的相位差,根据相位差来控制K计数器的计数,由计数器去控制减加脉冲数.通过设置计数器的K值,可改变电路的最大相位误差及同步建立时间等性能.     

基于FPGA全功能MVB网络从设备链路层IP核设计

采用模块化的设计方法,将从设备链路层IP核分为多个模块,包括编码译码模块、帧校验模块、收发缓冲器模块、通信存储器模块以及控制单元模块。使用Altera公司的QuartusⅡ集成开发环境,以Verilog HDL作为硬件描述语言,实现各个模块的具体功能。使用软件仿真并在FPGA开发板上对链路层功能进行测试。实验结果表明,所设计的IP核满足国际列车通信网络标准IEC-61375。     

嵌入式系统开发平台IP核接口层的设计

针对基于SoC技术的嵌入式开发平台应用层中IP核的复用问题,提出了支持IP核开发/复用的总线接口设计思路,并将IP核的SoC总线接口作为嵌入式系统开发平台ESP的一个层次予以实现。通过IP核之间点对点的连接方式,阐述了IP核总线接口的设计原理,并将IP核总线接口内部结构划分为协议转换、数据处理和优先级仲裁3个模块,使其能方便地移植到不同规范的SoC接口。最后以USB设备控制器IP核和AMBA总线为实例,验证了基于该设计思路实现的IP核接口层功能的适用性。     

高速可逆位置计数器的研究与FPGA实现

对应用于位置控制系统中的高速8路16位可逆计数器进行了研究，论述了其工作原理，详细讨论了8路16位可逆计数电路及其可编程接口逻辑电路的设计方法，并应用EDA技术下载生成高速FPGA器件。实际应用征明，器件抗干扰能力强，计数准确。     

光电编码器测速算法的IP核设计

在高精度伺服控制系统中,光电编码器测量位置和速度信息的精度直接影响系统的跟踪精度.基于增量式光电编码器测量的基本原理,比较了各种测量转速的方法,设计实现了具有鉴相、倍频、计数功能的IP核,该IP核同时可以设定计数上下限,方便在位置检测中使用.适用于使用增量式光电编码器测量的场合,具有一定的通用性.     

基于FPGA的通用异步收发机的设计

阐述了通用异步收发机（UART）异步串行通信原理,介绍了实现UART异步串行通信的硬件接口电路及各部分硬件模块,同时还介绍了用硬件描述语言Verilog来开发UART通信接口电路模块的方法.研究基于Verilog语言,结合有限状态机的设计方法来实现UART,将其核心功能集成到现场可编程门阵列（FPGA）上,使其整体设计紧凑、小巧,实现的UART功能稳定、可靠;同时,与其他设计方法相比较,利用有限状态机的方法具有结构模式直观简单,设计流程短,程序层次分明,易综合,可靠性高等优点,这种方法必将在电子设计自动化（EDA）技术中发挥重要作用.     

嵌入式SQLite数据库在电气工程师PDA中的应用

针对电气工程师需要查询大量技术资料和公式以及测量电气参数等问题,对电气工程师PDA进行了研制,该PDA硬件采用ARM核微处理器、数据采集与处理电路和触摸屏／LCD显示电路。通过对现有嵌入式数据库的分析和研究,采用了嵌入式数据库SQLite,并移植到嵌入式微处理器S3C2440和Linux系统中。根据电气工程师PDA的功能,设计了波形存储表、电参数测量记录表、电学公式表和电气资料查询表,重点对电气工程师PDA数据表及其字段、电学技术资料查询模块数据库表的建立和电气资料查询模块中数据库查询程序设计进行了分析。通过在嵌入式微处理器上移植Linux操作系统和SQLite数据库进行电气工程师PDA的应用软件设计,实现了在线计算、编辑和查询电气资料的功能,圆满地完成了该PDA的设计要求。     

基于DSP的实时电力参数测试仪的研制

本文首先对受谐波污染影响的电压有效值和电流有效值等电力参数的测量原理进行了分析，然后对测试仪的软硬件设计进行了论述．测试仪的硬件系统以数字信号处理器TMS320LF2407A和A／D转换器ADS8364为核心，并配有存储器、键盘和液晶等相关的外围电路；其软件系统采用了Goertzel算法实现快速傅立叶变换，设计了电力参数算法模块、键盘驱动模块、串行通讯模块等程序模块，实现系统的各种设计功能．这种测量装置能够对电力系统进行实时、准确的参数测量和故障分析．