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FPGA研發(fā)之道(7)架構(gòu)設(shè)計(jì)漫談(二)穩(wěn)定壓倒一切

　　敏捷開發(fā)宣言中，有一條定律是“可以工作的軟件勝過面面俱到的文檔”。如何定義可可以工作的，這就是需求確定后架構(gòu)設(shè)計(jì)的首要問題。而大部分看這句話的同志更喜歡后半句，用于作為不寫文檔的借口。　　FPGA的架構(gòu)設(shè)計(jì)最首先可以確定就是外接接口，就像以前說的，穩(wěn)定可靠的接口是成功的一半。接口的選擇需要考慮幾個(gè)問題。　　1，有無外部成熟IP。一般來說，ALTERA和XILINX都提供大量的接口IP，采用這些IP能夠提升研發(fā)進(jìn)度，但不同IP在不同F(xiàn)PGA上需要不同license，這個(gè)
關(guān)鍵字： FPGA ALTERA XILINX

FPGA研發(fā)之道(6)架構(gòu)設(shè)計(jì)漫談(一)流驅(qū)動(dòng)和調(diào)用式

　　勿用諱言，現(xiàn)在國內(nèi)FPGA開發(fā)還處于小作坊的開發(fā)階段，一般都是三、四個(gè)人，七八臺機(jī)器.小作坊如何也能做出大成果。這是每個(gè)FPGA工程師都要面臨的問題。架構(gòu)設(shè)計(jì)是面臨的第一關(guān)。經(jīng)常有這樣的項(xiàng)目，需求分析，架構(gòu)設(shè)計(jì)匆匆忙忙，號稱一兩個(gè)月開發(fā)完畢，實(shí)際上維護(hù)項(xiàng)目就花了一年半時(shí)間。主要包括幾個(gè)問題，一，性能不滿足需求。二，設(shè)計(jì)頻繁變更。三，系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)試問題不收斂。　　磨刀不誤砍柴工，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)的需求分析是整個(gè)設(shè)計(jì)第一步。如何將系統(tǒng)的功能需求，轉(zhuǎn)換成FPGA的設(shè)計(jì)需求，是FPGA架構(gòu)設(shè)計(jì)的首要問題。首
關(guān)鍵字： FPGA 架構(gòu)設(shè)計(jì) SOPC

基于DDS的頻譜分析儀設(shè)計(jì)

　　1 引言　　直接數(shù)字頻率合成(DDS)是近幾年一種新型的頻率合成法，其具有頻率切換速度快，頻率分辨率高，以及便于集成等優(yōu)點(diǎn)。在此，設(shè)計(jì)了基于DDS的頻譜分析儀，該頻譜分析儀依據(jù)外差原理，被測信號與本征頻率混頻，實(shí)現(xiàn)信號的頻譜分析。　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　圖1給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖，主要由本機(jī)振蕩電路、混頻電路、放大檢波電路、頻譜輸出顯示電路等組成。通過單片機(jī)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)共同控制AD985l，以產(chǎn)生正弦掃頻輸出信號，然后經(jīng)濾波、程控放大得到穩(wěn)定輸出，與經(jīng)放大處理的被測信號混頻，再經(jīng)放
關(guān)鍵字： DDS FPGA AD985l

基于FPGA的簡易頻譜分析儀

　　1 引言　　目前，由于頻譜分析儀價(jià)格昂貴，高等院校只是少數(shù)實(shí)驗(yàn)室配有頻譜儀。但電子信息類教學(xué)，如果沒有頻譜儀輔助觀察，學(xué)生只能從書本中抽象理解信號特征，嚴(yán)重影響教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。　　針對這種現(xiàn)狀提出一種基于FPGA的簡易頻譜分析儀設(shè)計(jì)方案，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，性能指標(biāo)滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)所要求的檢測信號范圍。　　2 設(shè)計(jì)方案　　圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖。該系統(tǒng)采用C8051系列單片機(jī)中的 C8051F121作為控制器，CvcloneⅢ系列EP3C40F484C8型FPGA為數(shù)字信號算法處理單元。系統(tǒng)設(shè)計(jì)
關(guān)鍵字： FPGA 頻譜分析儀 AD603

基于NIOS II的頻譜分析儀的設(shè)計(jì)與研制

　　頻譜分析儀是微電子測量領(lǐng)域中最基礎(chǔ)、最重要的測量儀器之一，是從事各種電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)的重要工具。高分辨率、寬頻帶數(shù)字頻譜分析的方法和實(shí)現(xiàn)一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]。現(xiàn)代頻譜分析儀是基于現(xiàn)代數(shù)字信號處理理論的頻譜分析儀，信號經(jīng)過前置預(yù)處理、抗混疊濾波、A/D變換、數(shù)字頻譜分析等環(huán)節(jié)而得到信號中的頻率分量，達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果。　　本設(shè)計(jì)完全利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT，在FPGA上實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建。其中CPU選用Altera公司的Nios II軟核處理器進(jìn)行開發(fā), 硬件平臺關(guān)鍵模塊使
關(guān)鍵字： NIOS II 頻譜分析儀 FPGA

基于FPGA的SPWM變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　由于脈寬調(diào)制技術(shù)是通過調(diào)整輸出脈沖的頻率及占空比來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的變壓變頻效果，所以在電機(jī)調(diào)速、逆變器等眾多領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。　　而電磁法作為一種地球物理探測的有效方法，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于礦藏勘探、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測等領(lǐng)域。電磁法儀一般包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩大部分?，F(xiàn)階段，電磁法儀器的發(fā)射機(jī)部分一般直接采用等寬PWM技術(shù)，其電流諧波畸變率較大，電壓利用率不高，效率很低。　　本文利用FPGA技術(shù)，根據(jù)SPWM自然采樣法原理，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于電磁法儀的發(fā)射機(jī)的SPWM系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)有的電磁法儀器中，
關(guān)鍵字： FPGA SPWM Matlab

基于SOPC的SPWM脈沖發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)

　　隨著電力電子開關(guān)器件及技術(shù)的不斷發(fā)展，SPWM(正弦波脈寬調(diào)制)技術(shù)在逆變控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的SPWM驅(qū)動(dòng)芯片速度慢、不夠靈活，存在著電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、體積大、抗干擾能力差、設(shè)計(jì)周期長等缺點(diǎn)，對于許多有特殊要求的場合，由專用芯片很難滿足實(shí)際的要求，因此，本文采用Altera公司的EP2C35F672C8N開發(fā)一種基于可編程片上系統(tǒng)的SPWM脈沖波形電路，SOPC技術(shù)將微處理器和SP-WM波形電路整合到一塊FPGA器件當(dāng)中?？删幊痰钠舷到y(tǒng)SOPC(System 0n Programmable Ch
關(guān)鍵字： SOPC SPWM FPGA

基于Verilog HDL的SPWM全數(shù)字算法的FPGA實(shí)現(xiàn)

　　隨著信號處理技術(shù)及集成電路制造工藝的不斷發(fā)展，全數(shù)字化SPWM(正弦脈寬調(diào)制)算法在調(diào)速領(lǐng)域越來越受到青睞。實(shí)現(xiàn)SPWM控制算法的方法很多，其中模擬比較法因電路復(fù)雜、且不易與數(shù)字系統(tǒng)連接而很少采用;傳統(tǒng)的微處理器因不能滿足電機(jī)控制所要求的較高采樣頻率(≥1 kHz)而逐漸被高性能的DSP硬件系統(tǒng)所取代，但該系統(tǒng)成本高、設(shè)計(jì)復(fù)雜。與傳統(tǒng)方法相比，在現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA上產(chǎn)生一種新的SPWM控制算法，具有成本低、研發(fā)周期短、執(zhí)行速度高、可擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。
關(guān)鍵字： Verilog HDL SPWM FPGA

基于PIC單片機(jī)的SPWM控制技術(shù)

　　引言　　在UPS等電力電子設(shè)備中，控制方法是核心技術(shù)。早期的控制方法使得輸出為矩形波，諧波含量較高，濾波困難。SPWM技術(shù)較好地克服了這些缺點(diǎn)。目前SPWM的產(chǎn)生方法很多，匯總?cè)缦隆? 　　1)利用分立元件，采用模擬、數(shù)字混和電路生成SPWM波。此方法電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難且不易改進(jìn); 　　2)由SPWM專用芯片SA828系列與微處理器直接連接生成SPWM波，SA828是由規(guī)則采樣法產(chǎn)生SPWM波的，相對諧波較大且無法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制; 　　3)利用CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式SPW
關(guān)鍵字： PIC SPWM CPLD

基于FPGA的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化

　　基于以太網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)是工業(yè)市場中增長最快的技術(shù)之一。大多數(shù)工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)使用IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議，因此這些網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。但每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都采用不同的技術(shù)來提供實(shí)時(shí)性能，一些采用定制硬件，一些利用定制軟件，還有的采用完全標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)/TCP/IP實(shí)現(xiàn)。結(jié)果就出現(xiàn)了眾多不同等級性能、不同成本的互不兼容標(biāo)準(zhǔn)。　　針對以太網(wǎng)協(xié)議非確定性通信時(shí)間的一個(gè)越來越普及的對策是在每個(gè)設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)本地時(shí)鐘。由于大多數(shù)設(shè)備都有微處理器及(相對)高速度的時(shí)鐘，因此這種方法比較容易實(shí)現(xiàn)。若
關(guān)鍵字： FPGA 以太網(wǎng) ASSP

FPGA研發(fā)之道(5)從零開始調(diào)試FPGA

　　“合抱之木，生于毫末;九層之臺，起于壘土;千里之行，始于足下?！?老子《道德經(jīng)》　　對于新手來說，如何上手調(diào)試FPGA是關(guān)鍵的一步。　　對于每一個(gè)新設(shè)計(jì)的FPGA板卡，也需要從零開始調(diào)試。　　那么如何開始調(diào)試? 　　下面介紹一種簡易的調(diào)試方法。　　(1) 至少設(shè)定一個(gè)輸入時(shí)鐘 input sys_clk; 　　(2) 設(shè)定輸出 output [N-1:0] led; 　　(3)設(shè)定32位計(jì)數(shù)器 reg [31:0] led_cnt; 　　(4) 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)
關(guān)鍵字： FPGA JTAG CMOS

FPGA研發(fā)之道(4)靈活性的陷阱

　　如果說用一個(gè)詞來描述FPGA的特性，靈活性肯定名列前茅。　　FPGA的靈活性在于：　　(一)I/O的靈活性，其可以通過其I/O組成各種接口與各種器件連接，并且支持不同的電氣特性。　　(二)內(nèi)部存儲器靈活性，可以通過IP生成工具生成各種深度和寬度的RAM或者FIFO等。　　(三)邏輯的靈活性，內(nèi)部邏輯通可生成的各種類型IP。　　對于I/O接口來說，F(xiàn)PGA的I/O可以支持不同類型的電平和驅(qū)動(dòng)能力，各I/O未定義之前其地位平等，例如一個(gè)數(shù)據(jù)信號可將其約束在任意引腳，只要其電平符合連接的
關(guān)鍵字： FPGA RAM FIFO

基于FPGA的SOC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　為減少在印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)中的面積開銷，介紹一種Flash結(jié)構(gòu)的現(xiàn) 場可編程門陣列(FPGA)器件，進(jìn)而介紹采用該器件搭建基于先進(jìn)精簡指令集機(jī)器(ARM)的片上系統(tǒng)(SOC)電路的設(shè)計(jì)方法，該方法按照高級微控制器總線架構(gòu)(AMBA)，設(shè)計(jì)ARM7處理器微系統(tǒng)及其外設(shè)電路，通過用搭建的系統(tǒng)對片外存儲器進(jìn)行擦寫，以及通過編寫軟硬件代碼定制符合ARM7外圍低速總線協(xié)議的用戶邏輯外設(shè)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)可用于驗(yàn)證SOC設(shè)計(jì)系統(tǒng)。　　近年來，SOC技術(shù)得到了快速的發(fā)展，逐漸成為微電子行業(yè)的主
關(guān)鍵字： FPGA SOC ARM7

μC／OS-II操作系統(tǒng)在各種處理器上的移植

　　μC/OS-II操作系統(tǒng)是一種搶占式多任務(wù)、單內(nèi)存空間、微小內(nèi)核的嵌入式操作系統(tǒng)，具有高效緊湊的特點(diǎn)。它執(zhí)行效率高，占用空間小，可移植性強(qiáng)，實(shí)時(shí)性能良好且可擴(kuò)展性強(qiáng)。采用μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以有效地對任務(wù)進(jìn)行調(diào)度;對各任務(wù)賦予不同的優(yōu)先級可以保證任務(wù)及時(shí)響應(yīng);采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，降低了程序的復(fù)雜度，方便程序的開發(fā)和維護(hù)。 μC/OS-11非常適合應(yīng)用在一些小型的嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用場合，在家用電器、機(jī)器人、工業(yè)控制、航空航天、軍事科技等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。　　單片機(jī)、ARM、
關(guān)鍵字： μC／OS-II ARM FPGA

美高森美發(fā)布全新安全特性為業(yè)界提供最安全FPGA器件

　　全球領(lǐng)先的功率、安全性、可靠性和性能差異化之半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商美高森美公司(Microsemi Corporation)宣布提供新型超安SmartFusion2® SoC FPGA和 IGLOO2® FPGA器件，它們在器件、設(shè)計(jì)和系統(tǒng)層次上的安全特性都比其他領(lǐng)先FPGA制造商更先進(jìn)。新的數(shù)據(jù)安全特性現(xiàn)已成為美高森美主流SmartFusion2 SoC FPGA和 IGLOO2 FPGA器件的一部分，可讓開發(fā)人員充分利用器件本身所具有的同級別器件中的最低功耗，高可靠性和最佳安全技術(shù)，
關(guān)鍵字：美高森美 FPGA SmartFusion2