基于FPGA的嵌入式人机交互接口的设计及实现

发布时间：2017-06-21 12:17

  本文关键词：基于FPGA的嵌入式人机交互接口的设计及实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着嵌入式系统的不断发展和FPGA的广泛应用,基于FPGA的片上可编程系统(SOPC)以其设计灵活、软硬件可编程、可升级且可裁剪等优势和特点越来越受到设计者的青睐。FPGA内嵌的MicroBlaze软核处理器以IP核的形式进行配置,通过与其他外围硬件设备相结合,可以快速的完成整个嵌入式系统的设计,大大缩短了系统的开发时间,提高了资源复用率。本文主要针对调制解调器的需求,设计了系统开发的硬件平台,研究设计了基于FPGA的嵌入式人机交互接口,通过人机交互操作实现对调制解调器的控制。本文的主要内容和工作包括以下几个方面:首先介绍了SOPC技术,研究了MicroBlaze软核处理器的体系结构、总线接口、存储器结构等特征。然后根据需求设计了系统的硬件平台,包括电源模块,时钟模块,SRAM、FLASH、DDR SDRAM等存储模块,UART接口和以太网接口,以及键盘和液晶模块。最后介绍了基于EDK的嵌入式设计流程,包括FPGA内部硬件和软件设计,对人机交互接口的软件设计内容进行了详细介绍,并对系统设计进行了测试和分析。结果表明,通过FPGA可以实现人机交互接口的设计,并通过人机接口实现对调制解调器内部调制方式、码率等参数以及变频器参数的选择和配置。
【关键词】：嵌入式系统 FPGA SOPC MicroBlaze 人机交互接口
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN791
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 课题研究现状9-11
• 1.3 本文主要研究工作和内容安排11-13
• 第2章 系统设计方案13-28
• 2.1 MicroBlaze体系结构简介13-21
• 2.1.1 总线接口14-18
• 2.1.2 寄存器18-19
• 2.1.3 流水结构19-20
• 2.1.4 存储结构20
• 2.1.5 指令和Cache20-21
• 2.2 SOPC技术21-25
• 2.2.1 SOPC技术简介21-22
• 2.2.2 SOPC开发工具22-23
• 2.2.3 SOPC设计流程23-25
• 2.3 系统总体设计方案25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 硬件开发平台设计28-42
• 3.1 电源设计28-29
• 3.2 时钟模块设计29-31
• 3.3 存储模块设计31-35
• 3.3.1 SRAM接口电路设计31-32
• 3.3.2 FLASH接口电路设计32-33
• 3.3.3 DDR SDRAM接口电路设计33-35
• 3.4 接口模块设计35-37
• 3.4.1 UART接口设计35-36
• 3.4.2 以太网接口设计36-37
• 3.5 键盘与液晶模块设计37-41
• 3.5.1 键盘模块设计37-39
• 3.5.2 液晶模块设计39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 系统软件设计与实现42-62
• 4.1 系统设计流程42-44
• 4.1.1 搭建硬件平台42
• 4.1.2 添加IP核42-43
• 4.1.3 搭建应用软件程序43-44
• 4.2 软件总体设计方案44-45
• 4.3 按键与液晶模块设计45-52
• 4.3.1 设计方案45-49
• 4.3.2 测试结果与分析49-52
• 4.4 以太网接口设计52-56
• 4.4.1 设计方案52-54
• 4.4.2 测试结果与分析54-56
• 4.5 UART接口设计56-57
• 4.5.1 设计方案56-57
• 4.5.2 测试结果与分析57
• 4.6 变频器模块配置57-61
• 4.6.1 设计方案57-60
• 4.6.2 测试结果与分析60-61
• 4.7 本章小结61-62
• 第5章 结论62-63
• 5.1 论文总结62
• 5.2 下一步研究工作62-63
• 参考文献63-65
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单65-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曾红;党盼盼;;基于W5500的嵌入式系统以太网网关设计[J];网络安全技术与应用;2015年02期

2 刘永健;;软核嵌入处理器MicroBlaze[J];计算机与网络;2012年15期

3 王鸣浩;吴小霞;;基于FPGA的通用液晶显示控制器的设计和实现[J];液晶与显示;2012年01期

4 何宾;王瑜;;基于Xilinx MicroBlaze多核嵌入式系统的设计[J];电子设计工程;2011年13期

5 舒展;;嵌入式系统综述[J];现代计算机(专业版);2011年05期

6 胡广洲;赵忠凯;司锡才;;AD9516-3时钟设计及在中频数字系统中的应用[J];应用科技;2009年07期

7 谢明;钱伟康;王力;;基于MicroBlaze处理器的液晶屏接口的设计与实现[J];仪表技术;2009年04期

8 林培杰;;基于Microblaze的LCD控制器的设计[J];光电技术应用;2008年05期

9 张开锋;肖山竹;陆静芳;;基于MicroBlaze软核的液晶驱动程序设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2008年07期

10 张文广;周绍磊;史贤俊;李新;;LCM12832ZK型串/并行图形点阵液晶显示模块及其应用[J];国外电子元器件;2005年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 韩涵;基于SOPC的嵌入式系统应用研究[D];西安电子科技大学;2013年

2 任颖新;基于FPGA的嵌入式系统应用研究[D];西安电子科技大学;2010年

3 吕生峰;基于FPGA的多媒体平台开发[D];西安建筑科技大学;2009年

4 徐立杰;基于MicroBlaze的嵌入式接口设计[D];成都理工大学;2009年

5 赵泽才;基于FPGA的SOC设计技术研究[D];国防科学技术大学;2006年

6 薛以辉;基于FPGA的嵌入式系统的设计与实现[D];国防科学技术大学;2003年

  本文关键词：基于FPGA的嵌入式人机交互接口的设计及实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：468670