基于RISC-V的SOPC电子系统设计实验研究

该实验设计在电子系统设计相关教学中引入嵌入开源软核微处理器的片上可编程系统SOPC(system on programmable chip)技术，不仅能够让更多学生学习集成电路初步设计方法，而且能够通过自主设计SOPC系统培养其创新能力。该文首先对SOPC电子系统设计的现状进行了分析，提出了基于RISC(reduced instruction set computer)-V开放指令集架构的微处理器进行SOPC系统设计教学，之后介绍了RISC-V微处理器的选择和移植方法，最后介绍了基于RISC-V微处理器的四个层次的实验设计原则和设计出的具体实验项目。     

基于FPGA的SOPC嵌入式系统设计

SOPC嵌入式设计是一个崭新的、富有生机的嵌入式系统设计技术。它是将处理器、存储器、I／O口等系统设计需要的模块集成在一起,设计集成为相对独立的IP核,从而完成实际生产和科研所需要的各种功能。该系统是集EDA和SOPC为一体的嵌入式系统。其核心采用Altera公司Cyclone系列的EPIC3T144,并配以丰富的外设。整个系统设计灵活、可裁减、可扩充、可升级,并且具备软硬件在系统可编程的功能。其不仅可以应用于科研领域,也可以适应国内高校嵌入式系统实验教学的需要。     

基于Nios Ⅱ的自定制PWM模块设计与实现

详细论述了基于NiosⅡ软核处理器的PWM外设模块的整个设计过程,最后构建SOPC系统,并在开发装置上进行了功能验证。文中所述的方法对于开发其它的用户自定义外设具有一定借鉴意义,按照Avalon总线规范将各种自定义外设的驱动程序集成到SOPC Builder的硬件抽象层中,进行设计复用,可以大大提高设计效率和提升数字系统的性能。     

基于NiosⅡ的自定制PWM模块设计与实现

详细论述了基于NiosⅡ软核处理器的PWM外设模块的整个设计过程,最后构建SOPC系统,并在开发装置上进行了功能验证。文中所述的方法对于开发其它的用户自定义外设具有一定借鉴意义,按照Avalon总线规范将各种自定义外设的驱动程序集成到SOPC Builder的硬件抽象层中,进行设计复用,可以大大提高设计效率和提升数字系统的性能。     

EDA与单片机及SOPC一体化实验教学平台研制

研制了一套基于SOPC技术的电子技术综合实验教学平台。该平台硬件以FPGA为核心,提供多种外围功能模块,可完成EDA、单片机和SOPC方面的综合实验项目。介绍了该平台的软硬件系统组成、功能特点和实验项目设计。可根据开放式教学要求开设实验,有助于培养和锻炼不同层次学生的基础应用和系统设计能力。     

系统可编程模拟器件ispPAC20在状态变量滤波器设计中的应用

随着微电子技术和EDA技术的发展，继可编程逻辑器件大量使用之后，系统可编程模拟器件也相继推出。本文以二阶状态变量滤波器的设计为例，介绍了系统可编程模拟器件ispPAC20及其在状态变量滤波器设计中的应用。     

基于FPGA的计算机系统接口实验平台的设计与研制

介绍了一种以新型FPGA为主芯片的计算机系统接口实验平台的设计与研发。由于新的FPGA扩大了片内逻辑密度,内嵌了高速收发器、PCIe核及DSP处理片等[1],并且与之配套的设计软件也具备了逻辑设计、嵌入式开发、与Matlab绑定设计、仿真调试以及软硬件协同工作的功能,使得该实验装置扩大了接口设计的能力,除了可以采用普通的逻辑方式设计硬件接口以外,还可以采用可编程片上系统(SOPC)方法设计系统一级的硬件接口,同时增加了DSP信号处理方面的内容。该实验装置用于教学实验后能够使学生接触到国际上领先技术的设计方法,使实验教学的内容接近于社会实际需求。     

基于SOPC技术的实验教学探讨

本文分析了传统EDA实验教学存在的问题,采用实例说明电子系统设计中引入SOPC技术优势,并总结了基于SOPC技术的实验教学效果。     

跨课程电子综合实验音频信号分析仪设计

基于开展跨课程电子综合实验教学的思路,设计了音频信号分析仪综合型实验项目。该实验项目基于FPGA以及NIOS II软核处理器,采用快速傅里叶变换方法实现音频信号频谱的测量。该系统由前置可控增益放大器、抗混叠滤波器、有效值检测、测频以及模数转换器等主要电路模块组成,综合应用了电路技术、微处理器技术、数字信号处理以及控制原理等相关课程内容,开展了跨课程知识综合设计的尝试,对提升学生知识综合、系统设计能力具有直接效果,同时也为后续研究性工作提供基础,具有非常突出的综合性、创新性和延续性。     

EDA实验课程深入改革的教学与实践

随着电子技术的不断发展,仅用硬件描述语言完成电路设计的方法的局限性日益明显。为使教学内容与时俱进,我校在原有的EDA实验课程的基础上引入SOPC技术,使学生掌握更灵活的现代系统级设计方法。本文以传统的DDS信号产生器设计为例,阐述了将软硬件协同设计思想引入EDA实验课程的教学方案。实践结果表明,学生的软硬件综合能力都有了一定的提升,对EDA实验课程的兴趣也有所增加。     

基于PBL模式的EDA技术实验教学改革

针对EDA技术基础实验与综合设计缺少联系,学生在有限实验学时内只能完成一些简单数字系统等问题,引入问题驱动教学法(Problem-Based Learning,PBL)对EDA技术实验进行深化改革。以综合设计导入作为EDA实验教学起点,以综合设计作为核心问题反向设计基础实验的教学内容,以学生作为主体围绕问题寻求解决方案,实践效果表明,显著提升了学生学习的主动性,相同学时可以设计出更加复杂的系统,提高学生解决复杂工程问题的能力。     

加强EDA实践教学初探

从EDA工程实践的重要性和实践教学的必要性出发,加强EDA实践教学;同时要求教师通过认真细致的规划实验内容,调整教学方法,完善实践评价体系,周密设计课程的配套实验和课外的设计型、创新型实验,多层次全方位地对同学进行基本知识、综合设计能力和创新能力的培养,最终一定能在EDA课程的教学和实验中有效提高学生实践和创新能力。     

电类专业数字系统综合实验平台研制

基于EDA技术的数字系统设计已经逐渐成为数字电子技术的发展方向。在卓越工程师培养背景下,适时进行数字电子技术和EDA技术的课程改革,将两门课程深度融合为数字电子与EDA技术课程,并结合单片机原理与应用课程构建电类专业数字系统综合实验平台,开展数字电路基本实验、EDA技术基础实验、单片机实验和SOPC实验。介绍模块化数字系统实验平台的研制。     

Optimizing pipeline for a RISC processor with multimedia extension ISA

INTRODUCTION Embedded real-time multimedia applications that involve processing of video and audio streams de- mand an efficient media approach. A thorough survey of media approaches and architectures was given by Dasu and Panchanathan (2002). These media proc- essing architectures can be classified into three cate- gories including dedicated (application-specific) hardware, media processors and instruction set ar- chitecture extensions for general-purpose processors. As for embedded med…     

基于SOPC技术的嵌入式系统设计

随着计算机体系结构理论的完善以及微电子工艺技术的革新,嵌入式技术不断取得新进展,其研究和应用已成为当前的热门技术．SOPC是Ahera公司提出的一种灵活、高效的片上系统设计方案,它可以有选择地将处理器、存储器、I／O等系统设计需要的组件集成到一个PLD器件上．在SOPC设计中可方便地加入用户自定义逻辑．重点介绍基于NiosⅡ内核处理器的嵌入式SOPC开发板的设计．     

基于FPGA的智能函数发生器的设计

介绍了一种基于FPGA的智能函数发生器的设计.采用EDA技术对此设计进行功能仿真和时序仿真,在EDA/SOPC系统开发平台上实现程序下载,同时在示波器上观察波形输出.结果表明采用该设计能够生成递增斜波、递减斜波、方波、三角波、正弦波及阶梯波等,并可以对频率进行调节,实现了信号发生器的功能.     

皮电测量在虚拟仿真驾驶座舱实验教学中的应用

虚拟仿真驾驶座舱评测是汽车人机交互设计教学中的重要一环。依托汽车交互实验室的研究背景和条件,在主观和行为测量基础上,将皮电测量引入研究生课程,在整个设计流程中发挥学生主观能动性,自主展开命题、设计调研、实验设计和可用性评测。以评测车载多屏互动音乐系统为例,学生在驾驶仿真台架上完成两种设计方案实验评测。实验表明,使用中控触屏的皮电高于使用方向盘按键,即中控触屏心理负荷更低,结果与中控触屏系统可用性量表分值更高且任务用时更短趋势一致,说明皮电测量与主观和行为测量结合能有效评测汽车人机交互界面设计的可用性。学生通过课程学习掌握皮电测量评测方法,为自主展开研究奠定基础。     

精简指令系统计算机（RISC）的研究与实现

随着计算机应用领域的不断扩大,对计算机技术要求也越来越高。如何增强计算机系统的功能,简化编译器的工作量,提高计算机的运行速度和效率,已是计算机工作者的重要研究课题。通过对计算机系统结构的合理设计,可以使软、硬件功能得到合理的分配。而硬件设计的核心便是处理机设计,设计处理机的基本任务之一就是要缩短解释指令的时间。RISC（精简指令系统计算机）技术能够减少执行指令的平均周期数,从而减少指令执行时间,提高计算机系统的效率。     

基于FPGA的片上可编程系统的教学与研究

本文通过对8位微控制器（PicoBlaze）的原理和指令系统的介绍,指出片上可编程系统的教学应从PicoBlaze软核入手,以硬件描述语言的教学为主线,结合传统的MCS51单片机的教学,从而加快片上可编程系统的学习过程.     

EDA技术实验箱的设计与实现

现有的EDA实验设备远远不能满足学生对新器件、新EDA软件、新技术学习的需要,因而研制出Altera公司MAXII器件系列EPM240T为核心,QuartusII9.0为软件环境的EDA技术实验箱,并将其应用于数字系统设计教学中。EDA技术实验箱满足了EDA技术教学中数字系统设计的要求,同时也为数字电子技术教学提供了仿真实验环境。