自动聚焦控制集成电路的关键技术研究
发布时间：2022-07-14 09:53
单片机作为微型计算机一个很重要的分支,自1976年问世以来,受到了人们的广泛关注和重视,尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机,由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉等优点,在我国已经得到了非常广泛的应用。然而,随着信息时代的到来,传统单片机固有的结构缺陷,使其呈现出诸多弊端,其速度、规模、性能等指标越来越难以满足用户很多场合的需要。因此单片机芯片的开发、升级面临着新的挑战。伴随着集成电路（IC）技术的发展,电子设计自动化（EDA）已逐渐成为数字集成电路系统设计的重要手段。并且伴随着系统设计技术的飞速发展,在芯片设计中,大量复用知识产权模块IP,可以使IC设计者把精力集中在更高层次的设计上,从而加快芯片的开发速度。开发具有自主知识产权的IP核不仅具有广泛的应用前景而且对提高我国集成电路设计和应用水平具有重要意义。本文首先对8051单片机进行原理分析和特征提取、介绍了FPGA基本知识以及本IP核的设计方案。利用自上而下的设计方法把8051IP核划分成了多个子模块,并在ISE软件中用VHDL语言完成了各个子模块的程序编写。设计的IP核可以执行8051...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 FPGA 的结构及应用
1.2.1 FPGA 简介
1.2.2 FPGA 设计流程
1.3 IP 核简介
1.4 8051 单片机的结构及工作原理
1.4.1 8051 单片机结构框图
1.4.2 8051 单片机主要部件介绍
1.5 自动聚焦基本理论概述
1.5.1 半数字式自动聚焦
1.5.2 评价函数
1.5.3 自动搜索算法
1.6 论文完成工作及结构安排
第二章 8051 IP 核各模块的设计与实现
2.1 80511P 核的关键特征
2.1.1 80511P 核结构框图
2.1.2 80511P 核顶层信号说明表
2.1.3 80511P 核系统的逻辑设计
2.2 ALU 模块的设计
2.2.1 ALU 模块的设计分析与实现
2.2.2 alucore 模块的设计
2.2.3 加减addsub 模块的设计
2.2.4 乘法mul 模块的设计
2.2.5 除法div 模块的设计
2.2.6 二-十进制调整模块的设计
2.2.7 译码与控制分配模块的设计
2.3 控制模块的设计
2.3.1 有限状态机模块
2.3.2 control_mem 控制模块
2.4 串口模块的设计
2.5 定时器/计数器模块的设计
2.6 存储器扩展模块的设计与实现
2.6.1 外部RAM 模块的生成
2.6.2 内部ROM 模块的生成
2.7 本章小结
第三章 80511P 核各模块及整体的仿真与验证
3.1 设计流程中的验证（验证层次）
3.2 ALU 算术逻辑单元的仿真验证
3.2.1 操作码RRC_ACC 的仿真验证
3.2.2 操作码ADDC_ACC_RAM 指令的仿真验证
3.2.3 操作码MUL_ACC_RAM 指令的仿真验证
3.3 串口模块的仿真与验证
3.3.1 串口模式下方式0 的仿真验证
3.3.2 串口模式下方式1 的仿真验证
3.4 定时器/计数器模块的仿真验证
3.4.1 定时器/计数器模式下方式0 的仿真验证
3.4.2 定时器/计数器模式下方式1 的仿真验证
3.5 本章小结
第四章 自动聚焦控制系统
4.1 整体架构
4.1.1 总体目标
4.1.2 系统设计
4.2 工作过程
4.3 步进电机工作原理
4.4 系统的硬件开发平台
4.4.1 Xilinx Virtex-II FPGA 电路芯片结构图
4.4.2 芯片结构图
4.4.3 镜头结构图
4.5 自动聚焦与搜索算法
4.6 实验结果
4.7 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 论文的工作与总结
5.2 论文的后续研究与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于小波变换的数字图像自动聚焦算法[J]. 菅维乐,姜威,周贤. 山东大学学报(工学版). 2004(06)
[2]双维精密定位工件台数控系统的研究[J]. 李树秋. 光学精密工程. 1994(04)
本文编号：3660904
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 FPGA 的结构及应用
1.2.1 FPGA 简介
1.2.2 FPGA 设计流程
1.3 IP 核简介
1.4 8051 单片机的结构及工作原理
1.4.1 8051 单片机结构框图
1.4.2 8051 单片机主要部件介绍
1.5 自动聚焦基本理论概述
1.5.1 半数字式自动聚焦
1.5.2 评价函数
1.5.3 自动搜索算法
1.6 论文完成工作及结构安排
第二章 8051 IP 核各模块的设计与实现
2.1 80511P 核的关键特征
2.1.1 80511P 核结构框图
2.1.2 80511P 核顶层信号说明表
2.1.3 80511P 核系统的逻辑设计
2.2 ALU 模块的设计
2.2.1 ALU 模块的设计分析与实现
2.2.2 alucore 模块的设计
2.2.3 加减addsub 模块的设计
2.2.4 乘法mul 模块的设计
2.2.5 除法div 模块的设计
2.2.6 二-十进制调整模块的设计
2.2.7 译码与控制分配模块的设计
2.3 控制模块的设计
2.3.1 有限状态机模块
2.3.2 control_mem 控制模块
2.4 串口模块的设计
2.5 定时器/计数器模块的设计
2.6 存储器扩展模块的设计与实现
2.6.1 外部RAM 模块的生成
2.6.2 内部ROM 模块的生成
2.7 本章小结
第三章 80511P 核各模块及整体的仿真与验证
3.1 设计流程中的验证（验证层次）
3.2 ALU 算术逻辑单元的仿真验证
3.2.1 操作码RRC_ACC 的仿真验证
3.2.2 操作码ADDC_ACC_RAM 指令的仿真验证
3.2.3 操作码MUL_ACC_RAM 指令的仿真验证
3.3 串口模块的仿真与验证
3.3.1 串口模式下方式0 的仿真验证
3.3.2 串口模式下方式1 的仿真验证
3.4 定时器/计数器模块的仿真验证
3.4.1 定时器/计数器模式下方式0 的仿真验证
3.4.2 定时器/计数器模式下方式1 的仿真验证
3.5 本章小结
第四章 自动聚焦控制系统
4.1 整体架构
4.1.1 总体目标
4.1.2 系统设计
4.2 工作过程
4.3 步进电机工作原理
4.4 系统的硬件开发平台
4.4.1 Xilinx Virtex-II FPGA 电路芯片结构图
4.4.2 芯片结构图
4.4.3 镜头结构图
4.5 自动聚焦与搜索算法
4.6 实验结果
4.7 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 论文的工作与总结
5.2 论文的后续研究与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于小波变换的数字图像自动聚焦算法[J]. 菅维乐,姜威,周贤. 山东大学学报(工学版). 2004(06)
[2]双维精密定位工件台数控系统的研究[J]. 李树秋. 光学精密工程. 1994(04)
本文编号：3660904
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3660904.html
