基于FPGA的嵌入式系统应用研究

发布时间：2020-10-10 12:25

　　 随着信息技术与网络技术的高速发展,嵌入式系统正越来越广泛地应用于科学研究、军事技术、工程设计、消费类电子等方面。嵌入式系统的研究内容涉及到计算机学科的各个方面。 本论文研究了FPGA的结构和工作原理,结合FPGA的特点分析了FPGA做为嵌入式系统硬件平台的可行性和优势。论文针对Xilinx公司的Virtex-ⅡPro开发板,介绍了板上的硬件资源,分析了该开发板上FPGA芯片中内嵌的MicroBlaze软核和PowerPC 405硬核微处理器。 在掌握Virtex-ⅡPro开发板资源的基础上,利用MicroBlaze软核和PowerPC405硬核分别进行了嵌入式系统的应用设计。完成了将uCLinux操作系统移植到MicroBlaze软核处理器,其中包括软硬件环境设置、交叉编译工具生成、内核裁剪与编译等,在移植好的操作系统上实现了嵌入式音乐游戏的应用程序。在PowerPC 405硬核处理器上实现了人脸检测系统的设计,包括人脸检测流程分析、硬件开发平台搭建、移植OpenCV提供的基于AdaBoost算法的人脸检测系统源代码、编译调试等。 论文研究了基于FPGA的开发平台上进行嵌入式系统开发的一般步骤,通过所完成的嵌入式音乐游戏和人脸检测系统的设计,提供了基于FPGA硬件的嵌入式系统应用的方法和步骤。本论文的工作对嵌入式系统的应用有一定参考价值。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TP368.1
【部分图文】：

单元又是类似PAL的与阵列，使得CPLD与FPGA相比较是很容易计算输入到输的传输延迟，显然也会有一些灵活性的限制。但是，CPLD的设计比FPGA简单。和其他可编程逻辑器件一样，FPGA也由未完成的逻辑阵列所组成，通过将这辑阵列连接到一起来完成一定的功能。像队L一样，各个阵列单元之间的互连可以编程的。FPGA具有掩膜可编程门阵列的通用结构，它由逻辑功能块排成阵列组成，并编程的互连资源连接这些逻辑块来实现不同的设计。FPGA一般由三种可编程电路和一个用于存放编程数据的静态存储器SRAM组。这三种可编程电路是:可编程逻辑块(ConfigurableLogicBlock，CLB)、输入/出模块(I/oBloek，IOB)和互连资源(IntereonneetResouree，IR)。FPoA的基本结构图2.1所示，可编程逻辑块(CLB)是实现逻辑功能的基本单元，它们通常规则地排成一个阵列，散布于整个芯片;可编程输入/输出模块(IOB)主要完成芯片上的逻与外部封装脚的接口，它通常排列在芯片的四周;可编程互连资源(IR)包括各种度的连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个CLB之间或CLB、IOB之间以OB之间连接起来，构成特定功能的电路。DD口皿DD口口

第_章纂于FPG人的嵌入式系统FPGA的工作原理是基于查找表(Look一Up一Table，LUT)，LUT其实是一个RAM。目前很多FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线、大小为16*1的RAM18]。在用HDL语言描述了一个逻辑电路以后，FPGA的开发软件(如xihnx公司的IsE、EDK等)会自动计算逻辑电路所有可能的结果，并事先把计算好的结果记入RAM中。这样，每当有信号输入需要进行逻辑运算时，不必再用门去搭电路，只要把输入作为一个地址进行查表，找出对应地址所存储的内容，然后输出即可。图2.2为一4输入与门的例子。

能提供了统一的软件接口，它包括硬件初始化、中断的产生和处理、硬件时钟和计时器管理、局域和总线内存地址映射、内存分配等。相关外围硬件设备包括显示卡、存储介质、通信设备、1C卡或信用卡读取设备等。如图2.4所示。
【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 李梅;基于B/S模式的三维虚拟网络实验室系统的优化与设计[D];东华大学;2013年

2 杜强;嵌入式WSN数据采集融合网关的设计与实现[D];西安电子科技大学;2013年

本文编号：2835190