FPGA内嵌Nios-II软核的技术研究

发布时间：2017-04-26 20:01

  本文关键词：FPGA内嵌Nios-II软核的技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：FPGA内嵌Nios-Ⅱ软核是在传统硬核的基础之上发展起来的,具有成本低、灵活性高、生产周期短等特点,广泛应用于智能电子产品、医疗电子设备、无线通信产业中,因此,FPGA内嵌Nios-Ⅱ软核技术逐渐地成为社会所关注的热点。 本文主要研究了基于FPGA内嵌Nios-Ⅱ软核的性能及其应用。首先介绍了嵌入式系统的构成及其特点。其次本文重点进行硬件和软件的设计,在硬件设计中,主要工作包括研究开发板的硬件模块电路以及设计模拟量通道板电路。软件设计的主要工作包括软核设计和驱动程序编写,其中软核设计是通过Quartus-Ⅱ软件里的SOPC-builder开发工具进行设计；驱动程序的编写,主要是通过IDE软件进行开发和设计,再将程序下载到开发板上进行调试和运行,通过ADC采样数据,将数据通过数码管显示出来并且将电压给定值与测量值进行数据误差分析。 最后FPGA内嵌Nios-Ⅱ软核可以根据实际需求定制所需要的外设接口,灵活可变。调试方式引入了仿真器,可以进行寄存器、变量实时查询,改变以往FPGA只能通过仿真和测试端口进行调试的不便局面。本次设计通过验证满足ADC采样误差精度、PWM占空比精度、中断响应速度等设计要求,并能够进行正常的通信。
【关键词】：嵌入式系统 FPGA Nios-Ⅱ软核 ADC采样
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP368.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 嵌入式系统的概念11-12
• 1.3 FPGA嵌入式的研究现状12
• 1.4 FPGA嵌入式的发展趋势12-13
• 1.5 FPGA嵌入式的应用13-14
• 1.6 本文的主要工作14-15
• 第2章 FPGA内嵌Nios-Ⅱ软核的整体设计15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 FPGA简介15-16
• 2.3 可编程片上系统(SOPC)16-17
• 2.4 Nios-Ⅱ软核17-19
• 2.5 Avalon总线接口19-20
• 2.6 整体方案设计20-21
• 2.7 本章小结21-22
• 第3章 FPGA内嵌Nios-Ⅱ软核硬件设计22-34
• 3.1 引言22
• 3.2 硬件总体设计22-23
• 3.3 FPGA(EP4CE15F17C18)芯片23-24
• 3.4 存储器芯片24-28
• 3.4.1 EPCS64(EEPROM)芯片25-26
• 3.4.2 SDRAM芯片26-27
• 3.4.3 SRAM芯片27-28
• 3.4.4 FRAM芯片28
• 3.5 其它硬件外设28-33
• 3.5.1 AD7793芯片28-29
• 3.5.2 串口模块(UART)29-31
• 3.5.3 数码管显示模块31
• 3.5.4 液晶显示模块(LCD)31-33
• 3.5.5 电源模块33
• 3.6 本章小结33-34
• 第4章 FPGA内嵌Nios-Ⅱ软核软件设计34-53
• 4.1 引言34
• 4.2 Nios-Ⅱ软核设计34-36
• 4.2.1 软核设计整体示意图34-35
• 4.2.2 软核开发环境Quartus-Ⅱ软件35-36
• 4.3 IP软核功能36-42
• 4.3.1 System ID控制器核37
• 4.3.2 SDRAM控制器核37-38
• 4.3.3 EPCS控制器核38-39
• 4.3.4 JTAG-UART控制器核39-40
• 4.3.5 UART控制器核40
• 4.3.6 SPI控制器核40-41
• 4.3.7 PIO控制器核41-42
• 4.4 软核详细设计42-49
• 4.5 软核设计难点49-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 驱动程序设计53-66
• 5.1 引言53
• 5.2 主程序设计流程53-54
• 5.3 IDE开发环境54-55
• 5.4 驱动程序开发55-57
• 5.5 应用程序开发57-65
• 5.5.1 AD采样程序57-61
• 5.5.2 串口通信程序61-64
• 5.5.3 显示程序64-65
• 5.6 本章小结65-66
• 第6章 软核性能测试66-72
• 6.1 引言66
• 6.2 数码管与液晶显示器测试66-67
• 6.3 数据采样精度67-68
• 6.4 串口通信调试和PWM测试68-69
• 6.5 整个程序运行时间69-70
• 6.6 软核中断响应速度测试70-71
• 6.7 本章小结71-72
• 第7章 总结与展望72-74
• 7.1 本文总结72-73
• 7.2 展望73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79

【参考文献】

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本文编号：329108