基于NiosⅡ的多处理器设计及应用

发布时间：2020-05-30 06:13

【摘要】： 随着工业的快速发展,人们对多处理器性能的要求越来越高。但由于生产技术的限制,传统通过提升工作频率来提升处理器性能的作法目前面临严重的阻碍。高频CPU的耗电量和发热量越来越大,给整机散热带来十分严峻的考验。引入多处理器技术是提高处理器性能的最有效的方法。多处理器系统中的关键问题是多处理器间通信和共享资源问题。本文提出了五种解决NiosII软核多处理器间通信和资源共享的方案。对每种方案进行研究,并在Altera的CycloneII开发板上进行验证测试,结果表明多处理器间的通信得到了和很好的解决。并得出了各种方案的比较结果,提出了各种方案的应用领域和性能优势。根据各种方案的比较结果,由于互斥硬核方案适合多处理器间的大量数据交换,所以选择了互斥硬核方案设计了基于NiosII多处理器的数据采集系统。三个NiosII软核负责不同的数据采集任务,并行工作,从而大大提高了数据采集的速度。给出了外围电路设计和GPRS终端模块设计。把GPRS网络应用到数据采集中,采用嵌入式GPRS模块的拨号方法,从系统的配置和AT指令的实现进行了较详细的探讨。实现了GPRS模块的拨号程序设计。研究了国际点对点(PPP)协议,揭示了建立PPP连接的实质,分析了系统组成部分的功能和系统的通信方案的选择,给出了拨号程序流程图和具体程序,完成了GPRS网络的设置和数据的传输。 FPGA的功能强大、开发过程投资少、周期短、可反复编程修改;NiosII具有高性能、低成本、可配置、易使用等优点。NiosII多核处理器在FPGA中易于实现,并且多核之间的通信可选方案较多,适应范围广。相信会在越来越多的系统中采用。
【图文】：

开发板

基于表的选型原则并结合系统的实际需要以及许可的开发条件，系统采用了Altera公司的芯片：开发套件CycloneII Edition和niosII_cycloneII_2c35开发板。开发板见图4-2。图4-2 开发板图Fig.4-2 Development board核心板硬件配置采用6层板工业标准精心设计：CycloneII核心FPGA： EP2C35；

系统配置,主端,处理器

4.5 硬件实现按如下步骤连接共享资源：第一步：使用连接矩阵，将 SDRAM 连接到每个处理器的指令和数据主端口。允许 3 个处理器访问 SDRAM。第二步：将 ext_ram_bus 莲接到每个处理器的指令和数据主端口。允许 3个处理器访问外部 RAM 和 Flash。第三步：将 message_buffer_ram 连接到每个处理器数据主端口。允许 3 个处理器访问该存储器。第四步：去除在 message_buffer_ram 和 cpul 指令主端口之间的缺省连接。第五步：选择 System→Auto-Assign Base Addresses，为每个外设分配一个唯一的基地址。完成以上操作后，系统配置如图 4-5 所示。3 个处理器的数据主端口与共享存储器的同一从端口连接。因为 cpu1、cpu2 和 cpu3 在物理上能够同时将数据写到共享存储器中，软件必须仔细设计以保证存储在共享存储器上数据的完整性。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP332

【引证文献】