基于SOPC的嵌入式数据传输系统设计

发布时间：2019-11-03 02:59

【摘要】：随着信息技术的快速发展，越来越多的嵌入式电子产品走进了人们的生活，嵌入式系统开发技术越来越受到广大电子工程师的青睐。可编程片上系统（System On a ProgrammableChip，简称SOPC）是嵌入式技术发展到一定程度的必然产物。SOPC是一种特殊的嵌入式系统：首先它是一个片上系统（System On Chip，简称SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，，它又是一个可编程系统，即系统中的硬件和软件均可通过编程来实现。SOPC的硬件可以由用硬件描述语言（Hardware Description Language，简称HDL）实现的IP核构成。因此设计人员可以根据具体的设计需要来修改Xilinx公司提供的IP核，或者设计自定义的IP核。这样就可以裁剪掉系统不需要的功能，添加系统需要的功能，定制出适合设计需求的系统。本文通过对SOPC技术和USB传输技术的深入研究，详细介绍了系统总体方案设计、FPGA内数据接口设计、USB模块的设计、上位机软件及驱动设计等过程。设计最终完成了预期的任务，在Xilinx FPGA的上基于SOPC技术实现了嵌入式数据传输系统。整个设计过程主要包含以下内容： 1、在认真分析Xilinx公司的FPGA芯片和MicroBlaze软核处理器的基础上，深入学习了Xilinx公司的ISE逻辑开发套件以及EDK嵌入式开发套件。使用这些套件在FPGA上进行嵌入式系统设计。充分利用EDK嵌入式开发套件提供的丰富的IP资源，构建了一个比较完整的嵌入式系统。 2、根据UART传输协议和USB芯片的传输要求，在FPGA上完成了UART模块和USB模块的逻辑设计，并且使用Modelsim软件进行了功能仿真和时序仿真，并把两个模块的设计下载到FPGA开发板上验证成功。 3、在认真分析USB2.0协议的基础上，深入学习Cypress公司的EZ-USB FX2LP系列芯片的Slove FIFO工作模式。在Keil集成开发环境里，使用Cypress公司CY3684开发包，开发USB固件。利用Cypress USB Console软件在USB硬件上下载固件并进行调试。 4、在Linux操作系统下利用通用USB驱动Libusb开发了PC机的上位机软件，实现了在PC机上控制和接收FPGA传过来的数据。
【图文】：

系统构架

系统的总体构架如图 2.1 所示。图 2.1 系统构架图2.1.2 系统的主要性能指标本系统主要用于数据的采集传输，其主要性能指标如下：1、在 FPGA 中采用 MicroBlaze 软核处理器完成数据收发控制。2、UART 模块的数据传输速率应为 921600bps，采用每帧数据 8bit 有效数据，偶校验，

结构图,结构图

原理场可编程门阵列的简称。它是由 PAL、GAL、EPLD 等一些。它作为一种半定制电路在专用集成电路（ASIC）领域中出足，又能够克服以前的可编程器件的门电路数有限的缺点[16作原理是基于查找表（Look-Up-Table，简称 LUT）的，LUT多数 FPGA 中都使用 4 个输入的 LUT，因此每一个 LUT 都可为 16×1 的 RAM。当用户使用硬件描述语言设计了一个逻辑动计算逻辑电路的所有可能出现的结果，并事先把这些计算此，当有信号输入需要逻辑运算时，就不需要再用门去搭建电地址到 RAM 中查表，并找出对应地址所存储的内容，最后GA 一般采用采用了逻辑单元阵列（Logic Cell Array，简称 L置逻辑模块（Configurable Logic Block，简称 CLB）、输入简称 IOB）以及内部连线（Interconnect）三个部分。图 2.2 是
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP368.1;TN47

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