数字系统设计与实现的几种方法

根据所用的IC芯片类型进行分类，对常见的数字系统设计与实现的几种方法（即经典设计法、基于MCU加接口芯片的设计法、基于FPGA加接口芯片的设计法、基于FPGA＋MCU的设计法）进行评述。     

数字系统设计与实现的几种方法

根据所用的IC芯片类型进行分类,对常见的数字系统设计与实现的几种方法(即经典设计法、基于MCU加接口芯片的设计法、基于FPGA加接口芯片的设计法、基于FPGA+MCU的设计法)进行评述。     

虚拟仪器通用USB接口设计

介绍了集成有微处理器的EZ-USBFX2芯片,阐述了一种基于USB的虚拟仪器通用接口的设计方法及实现方案,完成相关电路设计并给出了USB微处理器与FPGA实现指定功能的内部程序语言描述。基于USB的设计使该接口通用性强、兼容性高;FPGA的应用简化了电路设计,并具有很大的扩展性;外围电路的设计完善了接口功能,提升了接口性能。该接口已成功应用于某些高校实验室及科研单位。     

基于FPGA的PCI接口控制器状态机的分析

对PCI接口控制器芯片和PCI总线信号和操作进行了介绍，比较了当前PCI应用产品开发中成品的PCI控制器和基于FPGA(field programmable gate array。现场可编程门阵列)实现PCI接口控制器的不同．提出了利用FPGA实现PCI接口芯片。并从复杂的PCI总线规范中提取出PCI Slave接口控制器的有限状态自动机。对PCI接口控制器状态机进行了详细地分析．     

PR9200芯片的超高频RFID读写器通信技术

针对PR9200芯片的超高频、无线射频识别读写器通信效率低下的问题,设计了一种基于FPGA的通信方案。介绍了数据通信的架构,制定了通信协议的传输规则,采用工业以太网口通信,并通过FPGA对传输的数据进行并行处理后送至MCU。仿真与测试验证表明,该读写器通信系统能有效地提高数据传输及处理速度,与原系统相比,通信效率提高了57%,且不影响系统稳定性,可应用于高速的标签识别中。     

具有网络接口的8051片上系统实现

设计基于FPGA高性能,用VHDL语言在其上实现8051单片机IP核和MAC控制器IP核,统一两者接口,再加上总线模块、串口模块等组成一个功能强大的片上系统.该系统以8051IP核为主控制器,通过控制MAC控制器和外接PHY芯片实现网络连接.设计提供了一种使单片机简单、有效接入网络的解决方案.设计基于ISE开发环境,在Xilinx的Vritex-II pro FPGA上实现.     

基于FPGA的吉他调音器的设计与实现

本文设计了一个方便初学者调音的吉他调音器,以FPGA为核心,通过拾音器拾取琴弦音信号,然后通过放大送入AD7991芯片中进行模数转换。通过I2C接口实现AD7991与FPGA的通信,来实现频率的调节。     

基于USB2.0和FPGA的高速数据采集卡

介绍一种采用USB2.0接口与PC机进行数据传输的高速数据采集卡的设计。采集卡由可变增益放大器对采样信号进行预处理,使用异步并行的A/D转换技术实现40 Msps的数据采集,由FPGA实现时序控制和数据高速FIFO,由内嵌MCU的USB控制器实现USB2.0接口功能。文章给出了硬件的基本结构和软件固件设计的基本方法,并对用FPGA设计FIFO作了重点阐述,同时对使用异步并行A/D转换与使用采样率为40 Msps的ADC器件的采样数据在FIFO内的数据传输进行了时序仿真,分析了仿真结果。     

基于FPGA的专用串行通信芯片设计

介绍了基于FPGA的串行通信芯片的开发过程、设计思想和编程实现。采用模块化自上而下的设计方法,各模块设计使用VHDL语言,在MAX+PLUSⅡ下实现编译、仿真等,最后成功下载到FPGA芯片中。这种基于芯片的设计方法,具有设计灵活、研制周期短、易于调试、系统可靠性高等一系列优点。     

基于FPGA的电子设计竞赛电路板的设计与实现

介绍了一种基于FPGA的电子设计竞赛电路板,该电路板由美国Altera公司的Cyclone系列FPGA EP1C6、单片机、高速A/D转换器和D/A转换器等芯片组成,另外,还预留了一定的扩展I/O接口,根据设计需要可以扩展电路。该电路板不仅可以完成电子竞赛中涉及的数字示波器、频率计、DDS信号发生器等设计题目,而且还可以用于赛前培训。     

限幅滤波的FPGA实现方法研究

限幅滤波法是抑制正交频分复用（OFDM）信号的PAPR的常用硬件实现方法。使用FPGA可缩短系统设计开发时间,提高系统可靠性。本文在用FPGA实现限幅滤波的基础上,讨论了基于FPGA设计时应考虑的主要问题,以及影响设计性能的几个因素,包括：乘法器的设计、算法的优化、芯片的选择等。     

基于FPGA的SPI端口设计

本文详细介绍了数据采集系统中实现SPI设计的方法。以ZANALOG的AD转换芯片AD7666为例,介绍了SPI（串行外设接口）端口在FPGA中的设计、VHDL实现的原理。     

FPGA可编程逻辑器件的优化设计方法

硬件描述语言HDL是基于行为级描述的语言,用HDL设计开发的FPGA芯片,由于FPGA器件自身的结构特点,使得FPGA器件在生成的电路结构、电路性能、内部资源的消耗及器件的运行速度等方面存在一定的缺陷。分析探讨了优化FPGA芯片设计,改进用VHDL语言描述电路结构的几种方法。     

基于FPGA的多通道双频数字接收机设计

FPGA提供了大量的可编程DSP处理器的灵活性,且具有较高的实时性能。开发一种基于FPGA的多通道双频数字接收机的软件雷达,探讨数字下变频（DDC）技术,并介绍一款基于FPGA的并行处理架构。该FPGA采用基于块的设计,由ADC接口模块、DDC模块以及DSP接口模块组成。整个多通道DDC处理过程由Virtex 6 FPGA完成,并且已应用于雷达系统。实验验证了该数字接收机的可行性。     

基于FPGA的SOPC设计

本SOPC系统在Altera公司Cyclone系列芯片EP1C6Q240中移植Nios Ⅱ嵌入式处理器,作为核心控制电路;利用FPGA丰富的可编程逻辑资源和IP软核构成嵌入式处理器的接口模块,实现对SDRAM存储器、FLASH存储器、LCD液晶显示器、独立键盘、LED等硬件的控制;软件设计采用开源的uC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,完成一个嵌入式系统硬件设计.经调试运行,在该系统上成功进行了推箱子游戏,验证了基于FPGA硬件设计的可行性,实现嵌入式实时多任务软件的开发.     

基于STM32和FPGA的声源成像系统设计

系统基于i Core3双核心开发板,采用STM32和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)芯片,通过对通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)串口通信、可变静态存储控制器(Flexible Static Memory Controller,FSMC)接口、安全数字输入输出卡(Secure Digital Input and Output Card,SDIO)TF卡以及Qt上位机等进行综合设计完成了一个能够实现声源定位和成像功能的系统。系统以STM32芯片进行核心控制,采用计算量小、定位精确、能较好的移植在硬件设备中的基于到达时间差的时延估计的声源定位算法,通过FSMC接口在FPGA内设计实现算法中数据量大、耗时长的矩阵自相关运算,并与各个模块通过数据交互进行核心控制,最终实现声源定位和成像功能。系统结构简单、体积小、质量轻、使用方便,不仅解决了现有产品的不足,而且测试结果表明该系统在STM32和FPGA协同工作下运行效率高、定位准确,相比在单独以STM32为核心时处理速度提升了大约30%,能够满足用户的实际需求,有一定的实用价值。     

基于FPGA的任意波形发生器设计探究

本文对FPGA芯片实现的DDS结构中数字部分与接口部分进行了设计,将ROM改成RAM,可以实现对波形数据的更新.在对单片机控制的基础之上,通过DDS技术的运用并利用FPGA芯片.以DDS模块为核心的任意波形产生系统的形成得以实现.波形种类齐全、带宽高、频率分辨率高等是这种波形的主要特点,这是这些特点的存在,可以使得信号的调相功能得以实现.     

基于FPGA的实时图像采集系统研究

随着计算机机器视觉的发展,实时图像采集是衡量图像处理系统的一个重要指标．针对软件无法满足实时图像采集、专用芯片实现开发周期长、难度大等特点,提出一种基于FPGA芯片作为处理器的类并行图像采集系统的设计方案．该系统采用“乒乓模式”设计思想,具备外部接口电路简单,具有体积小、功耗低、实时性强等优点,日后可应用于消防行业中的图像火灾探测器．     

基于内嵌Cortex-M3内核FPGA的等精度频率计设计

为了提高频率计的测量精度和系统性能,解决在传统的频率计中无法实现高低频率等精度测量的情况,采用京微雅格公司的M7系列FPGA,设计了一种基于SOPC技术的等精度多功能频率计。该频率计以内嵌Cortex-M3内核的FPGA芯片为控制核心,通过对FPGA模块和Cortex-M3内核部分的设计,并借助AHB接口的FIFO实现FPGA与Cortex-M3内核之间的数据通信,完成了1Hz~50MHz范围内等精度频率计的设计。通过Model Sim软件仿真和硬件实测表明,该频率计可以完成等精度频率和占空比的测量功能,具有精度高、实时性好等特点。     

基于MF-RC500的射频交通卡读卡器设计

目前金融卡读写器主要采用RS232或RS422有线通信方式与PC终端设备通信,接口相对单一,传输速率慢,同时也不能远程监控主机进行无线通信,限制了读写器的网络化。MF-RC500是Philips公司为MIFARE(M1)射频卡设计的专用读卡器芯片,它应用于13.56 MHz非接触式通信中。利用射频识别技术开发的基于MF-RC500读卡器系统的工作方式是由MCU控制MF-RC500驱动天线对Mifare卡进行读写操作,然后通过USB与PC通信,把数据传给上位机。读写模块MFRC500是整个读写器的核心。作为MCU与射频卡通讯的中介,MF-RC500与M1卡由射频场来建立无线链接并完成数据交换。本文提出的设计相对于目前应用于金融领域的读卡器加强了安全保密性,同时与主机相连采用USB接口,增加了便捷性及扩展性。