面向智能仪器的SOPC嵌入式系统设计与实现
发布时间：2022-10-20 12:04
随着半导体技术、通讯技术以及大规模集成电路的飞速发展,智能仪器系统的设计思想和方法发生了革命性的变化。新型的智能仪器系统融合了计算机、通信和控制技术,具有智能化测控功能、友好的人机交互界面以及开放的外部设备接口。SOPC技术的出现,为智能仪器系统的设计提供了一个新的解决方案。采用嵌入式SOPC思想架构智能仪器系统可以解决传统设计方法中出现的集成度不高,功能性不佳、灵活性不强等问题。在充分发挥SOPC系统的软硬件协同设计以及在系统可编程的特点后,本课题设计开发了基于SOPC技术的智能仪器系统。该系统主要包含人机交互和高速数据采集两个部分,这两个部分也是所有智能仪器必须具备的核心功能。 本文首先介绍了智能仪器的概念、发展、特点和结构以及SOPC系统的概念及其相关的开发环境。接着阐述了基于SOPC技术的智能仪器系统的总体设计方案。然后,论文围绕仪器系统中几个重要部分的软硬件平台的设计搭建全面展开。首先提出了一种针对LCD控制器IP核的设计方法,该方法以Altera公司的软核处理器NiosⅡ为核心,通过对Avalon主端口的使用成功实现了对帧缓存读操作的硬件加速,并且该IP核以参数化...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究目的与意义
1.2 发展及现状
1.3 主要研究内容
1.4 本文的组织结构
第二章 基于SOPC的智能仪器总体设计
2.1 SOPC技术概述
2.1.1 SOC简介
2.1.2 SOPC技术简介
2.2 智能仪器总体结构
2.2.1 硬件设计
2.2.2 软件设计
2.3 SOPC设计流程
2.3.1 Quartus Ⅱ
2.3.2 SOPC Builder
2.3.3 Nios Ⅱ IDE
第三章 嵌入式人机交互系统的硬件设计
3.1 人机交互输出接口——LCD控制器设计
3.1.1 LCD控制器的原理及特性
3.1.2 总体设计方案
3.1.3 LCD时序信号生成模块
3.1.4 内部寄存器设计
3.1.5 帧缓存读模块设计
3.1.6 输出控制模块设计
3.2 人机交互输入接口设计
3.2.1 串口接口设计
3.2.2 标准PS2鼠标接口设计
3.3 本章小结
第四章 面向智能仪器的嵌入式GUI系统设计
4.1 嵌入式GUI系统的体系结构
4.2 GUI底层图形模块设计
4.2.1 LCD初始化模块
4.2.2 像素点描绘模块
4.2.3 图形设备接口模块
4.3 屏幕管理模块
4.3.1 对象管理模块
4.3.2 消息管理模块
4.4 GUI控件对象模块
4.4.1 面向对象技术与GUI系统设计的结合
4.4.2 基类Base_Object
4.4.3 面向智能仪器的菜单设计
4.5 本章小结
第五章 高速数据采集接口及驱动程序设计
5.1 中断方式数据采集的设计
5.1.1 Nios Ⅱ硬件中断原理
5.1.2 中断方式的具体设计
5.2 DMA方式数据采集的设计
5.2.1 Nios Ⅱ DMA数据传输原理
5.2.2 DMA方式的具体设计
5.3 两种方式的比较
第六章 测试与应用
6.1 测试验证
6.1.1 测试系统的硬件构建
6.1.2 测试系统的效果演示
6.2 实际应用
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 下一步的工作展望
参考文献
致谢
在学期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能仪器及其发展前景综述[J]. 姜玉柱. 机械工程师. 2007(08)
[2]一种嵌入式GUI系统的设计[J]. 何哲,朱珍民,罗海勇,顾晓光. 微电子学与计算机. 2007(06)
[3]嵌入式SoC总线分析与研究[J]. 马秦生,魏翠,孙力军,秦鸣,曹阳. 中国集成电路. 2007(03)
[4]基于FPGA的数控系统LCD控制器设计与实现[J]. 苏兢,杨志义,韩芝侠. 科学技术与工程. 2007(05)
[5]智能仪器人机交互接口的设计[J]. 崔永红,夏晓玲,沈昱明. 仪表技术. 2007(02)
[6]FPGA硬件抽象层连接的设计与实现[J]. 郭锐,范建华. 中国新通信. 2007(03)
[7]FPGA的系统设计方法解析[J]. 程耀林. 微型电脑应用. 2007(01)
[8]基于FPGA的可编程片上系统SOPC[J]. 梁迎春,曹祥建,吴海涛. 肇庆学院学报. 2006(05)
[9]计算机图形系统发展简述[J]. 孔渊,陆虎敏,周坚锋,郭凡. 航空电子技术. 2006(02)
[10]LCD控制器中央控制单元的设计[J]. 付先成,邹雪城,雷鑑铭. 微电子学与计算机. 2006(06)
硕士论文
[1]面向SOPC的图形显示系统的设计与实现[D]. 时建雷.江苏大学 2007
[2]嵌入式硬件图形加速器的研究与设计[D]. 姜宁.华东师范大学 2006
本文编号：3694468
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究目的与意义
1.2 发展及现状
1.3 主要研究内容
1.4 本文的组织结构
第二章 基于SOPC的智能仪器总体设计
2.1 SOPC技术概述
2.1.1 SOC简介
2.1.2 SOPC技术简介
2.2 智能仪器总体结构
2.2.1 硬件设计
2.2.2 软件设计
2.3 SOPC设计流程
2.3.1 Quartus Ⅱ
2.3.2 SOPC Builder
2.3.3 Nios Ⅱ IDE
第三章 嵌入式人机交互系统的硬件设计
3.1 人机交互输出接口——LCD控制器设计
3.1.1 LCD控制器的原理及特性
3.1.2 总体设计方案
3.1.3 LCD时序信号生成模块
3.1.4 内部寄存器设计
3.1.5 帧缓存读模块设计
3.1.6 输出控制模块设计
3.2 人机交互输入接口设计
3.2.1 串口接口设计
3.2.2 标准PS2鼠标接口设计
3.3 本章小结
第四章 面向智能仪器的嵌入式GUI系统设计
4.1 嵌入式GUI系统的体系结构
4.2 GUI底层图形模块设计
4.2.1 LCD初始化模块
4.2.2 像素点描绘模块
4.2.3 图形设备接口模块
4.3 屏幕管理模块
4.3.1 对象管理模块
4.3.2 消息管理模块
4.4 GUI控件对象模块
4.4.1 面向对象技术与GUI系统设计的结合
4.4.2 基类Base_Object
4.4.3 面向智能仪器的菜单设计
4.5 本章小结
第五章 高速数据采集接口及驱动程序设计
5.1 中断方式数据采集的设计
5.1.1 Nios Ⅱ硬件中断原理
5.1.2 中断方式的具体设计
5.2 DMA方式数据采集的设计
5.2.1 Nios Ⅱ DMA数据传输原理
5.2.2 DMA方式的具体设计
5.3 两种方式的比较
第六章 测试与应用
6.1 测试验证
6.1.1 测试系统的硬件构建
6.1.2 测试系统的效果演示
6.2 实际应用
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 下一步的工作展望
参考文献
致谢
在学期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能仪器及其发展前景综述[J]. 姜玉柱. 机械工程师. 2007(08)
[2]一种嵌入式GUI系统的设计[J]. 何哲,朱珍民,罗海勇,顾晓光. 微电子学与计算机. 2007(06)
[3]嵌入式SoC总线分析与研究[J]. 马秦生,魏翠,孙力军,秦鸣,曹阳. 中国集成电路. 2007(03)
[4]基于FPGA的数控系统LCD控制器设计与实现[J]. 苏兢,杨志义,韩芝侠. 科学技术与工程. 2007(05)
[5]智能仪器人机交互接口的设计[J]. 崔永红,夏晓玲,沈昱明. 仪表技术. 2007(02)
[6]FPGA硬件抽象层连接的设计与实现[J]. 郭锐,范建华. 中国新通信. 2007(03)
[7]FPGA的系统设计方法解析[J]. 程耀林. 微型电脑应用. 2007(01)
[8]基于FPGA的可编程片上系统SOPC[J]. 梁迎春,曹祥建,吴海涛. 肇庆学院学报. 2006(05)
[9]计算机图形系统发展简述[J]. 孔渊,陆虎敏,周坚锋,郭凡. 航空电子技术. 2006(02)
[10]LCD控制器中央控制单元的设计[J]. 付先成,邹雪城,雷鑑铭. 微电子学与计算机. 2006(06)
硕士论文
[1]面向SOPC的图形显示系统的设计与实现[D]. 时建雷.江苏大学 2007
[2]嵌入式硬件图形加速器的研究与设计[D]. 姜宁.华东师范大学 2006
本文编号：3694468
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