基于NIOSⅡ内核的嵌入式硬盘存储及显示系统研究

发布时间：2020-10-28 00:15

　　 多波束测深系统在水下地形探测中发挥着重要作用,随着海洋经济的不断发展,它在海洋探测中的作用日益重要,其需求也不断增长。在对多波束测深系统进行试验的过程中,需要存储大量的原始数据并对数据进行显示。所以数据存储模块在多波束测深系统中有着重要作用。传统方法是使用PC机进行大容量数据存储,它存在着传输速度慢,实时性差等缺点。所以迫切需要开发新的数据存储技术。本文针对“浅水宽覆盖多波束测深系统”项目的需求,设计了嵌入式数据存储模块,实现了大容量数据的快速存储。 本文论述了使用SOPC系统实现硬盘数据存储和管理的方法和优势。讨论了基于NIOSⅡ软核的硬盘存储模块的设计,分别详细描述了IDE控制器的开发和FAT32文件系统的实现。本文不仅讨论了基于FPGA的逻辑电路的设计方法和相关时序优化方法,而且对NIOSⅡ内核中的软件设计进行了详细研究。设计了文件系统的用户接口层函数,在实现FAT32文件系统对数据的管理的同时,使数据的传输速度获得了很大的提高,满足了大数据量传输条件下对数据文件进行管理的要求。 另外,本文给出了人机交互界面和显示系统的设计,分别包括VGA控制器的应用和μC/GUI的应用。对显示系统调试过程中遇到的问题进行了分析并提供了解决方法。最后,本文讨论了存储系统的CPU与显示系统的CPU进行通信的问题,解决了两个CPU对同一个存储器进行访问遇到的问题。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TP333.35;TN873
【部分图文】：

其中包括从显存中读取图像数据，VGA时序的实现等功能。2.3开发平台的简介本文采用FPGA开发板DEI作为开发平台。如图2.3所示，DEI开发板是友晶公司开发的多功能FPGA开发板，它使用的FPGA型号为Cyclonen系列的EPZC20。DEI开发板上有丰富的外设接口，可以连接多种外部设备，其中包括音频接口、VGA接口、RS232接口、SD卡接口和PS/2接口等。另外，DEI开发板还提供了两组40脚的通用GPIO接口，这使它能够扩展多种功能。另外，DEI开发板上的晶振可以提供50MHz，27MHz和24MHz三个频率的时钟，可以满足一般设计的需求。图2.3是系统开发平台的实物图。DEi开发板的主要器件参数如下:rPoA采用Altera公司的 Cyclone11EpZC20

协议为标准进行IDE控制器的开发。 3.1.2IDE接口的物理特性与电气特性和引脚排列A乃叼ATA一6协议规定了IDE接口的机械参数。图3.1展示了IDE接口硬盘端的外观。图中左面部分为信号线，共四十个引脚，其中20引脚没有连接。右面部分是硬盘跳线，共十个引脚。跳线用来设置硬盘在PC机中的编号，确定硬盘是主硬盘还是从硬盘。不同厂商的硬盘跳线部分的连接不同。本文中仅用到一个硬盘，所以将硬盘设为主硬盘。所用硬盘需要将G脚和H脚用跳线帽短接，以表示本硬盘为主硬盘。若要将硬盘设置为从硬盘，则需要将C脚和D脚用跳线帽进行短接。引脚连接器，共40针\弓1脚1引脚A立立 0000仁

对于边沿敏感的异步信号，采用两个寄存器对其电平变化前和变化后的值进行采样，使其变为两位的同步信号。这样既实现了信号的滤波，又实现了信号的同步化。图3.8是Modelsim下得到的寄存器传输时序仿真波形图。图中共实现了多次寄存器传输。图中可以看出各个信号的时序符合手册的要求。
【参考文献】

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本文编号：2859282