嵌入式微處理器與FLASH閃存的接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)了一款具有4級(jí)流水線結(jié)構(gòu)的16位risc嵌入式微處理器。針對(duì)轉(zhuǎn)移指令,未采用慣用的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù),而是通過在取指階段增加相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無延遲轉(zhuǎn)移。采用內(nèi)部前推技術(shù)解決了指令執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)相關(guān)。同時(shí)通過設(shè)置相應(yīng)的硬件堆棧實(shí)現(xiàn)了對(duì)中斷嵌套和調(diào)用嵌套的支持。整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用veriloghdl語(yǔ)言設(shè)計(jì),指令系統(tǒng)較完善。在軟件平臺(tái)上的仿真驗(yàn)證初步表明了本設(shè)計(jì)的正確性。

微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)課程屬于工科專業(yè)的一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課程,同時(shí)也是學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)類課程后的一門綜合性的課程。微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)課程涉及內(nèi)容廣泛,密切聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用,課程需要設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來增強(qiáng)學(xué)生的理解。本文在分析課程的內(nèi)容要求基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了針對(duì)該課程的綜合性實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),并通過案例探討了實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的使用。

本文對(duì)一般的復(fù)位電路與采用微處理器電壓監(jiān)視器芯片的復(fù)位電路在嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比,闡明專用的監(jiān)控電路對(duì)嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性發(fā)揮了重要作用。提出了一種基于三星s3c2440處理器的嵌入式系統(tǒng)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)方法,提高了系統(tǒng)的整體可靠性。

本文提出了一種基于rtl8019as以太網(wǎng)控制器的嵌入式以太網(wǎng)接口的實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)給出了對(duì)rtl8019as進(jìn)行控制的軟件設(shè)計(jì)流程。

本文介紹了一種適合于機(jī)頂盒平臺(tái)flash播放器的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)。針對(duì)機(jī)頂盒平臺(tái)資源有限的特點(diǎn)及其特殊的應(yīng)用,采用了模塊化設(shè)計(jì)、腳本功能擴(kuò)展、幀間復(fù)用以及改進(jìn)的反走樣算法,使該播放器更適合機(jī)頂盒平臺(tái)使用。

介紹了sx52微控制器與以太網(wǎng)控制器芯片rtl8019as的硬件接口電路,并說明相關(guān)的軟件實(shí)現(xiàn)

在嵌入式視頻系統(tǒng)中,為了滿足調(diào)試以及用戶的需要,對(duì)采集到的圖像進(jìn)行顯示是不可缺少的,同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)能兼容較多的視頻接口類型,這顯然會(huì)增加系統(tǒng)的軟、硬件的復(fù)雜性.針對(duì)上述問題,在基于tms320dm642的嵌入式圖像處理系統(tǒng)中,提出了一種新的vga視頻接口設(shè)計(jì)方法.將dsp芯片與視頻編碼芯片saa7105簡(jiǎn)單連接,在不增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性的前提下,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中vga接口的設(shè)計(jì).該方法已成功應(yīng)用到某虹膜識(shí)別系統(tǒng)中.

針對(duì)嵌入式應(yīng)用的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種基于ram比較tag的分支目標(biāo)緩沖器(btb),并通過硬件模擬方法(btb控制邏輯用rtl實(shí)現(xiàn),存儲(chǔ)體用定制邏輯實(shí)現(xiàn))研究btb結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)btb的性能、能耗以及對(duì)整個(gè)處理器系統(tǒng)的性能和能耗的影響,根據(jù)仿真結(jié)果選取應(yīng)用于嵌入式處理器的最優(yōu)btb結(jié)構(gòu)參數(shù).根據(jù)該參數(shù),進(jìn)一步設(shè)計(jì)基于cam比較tag的btb,經(jīng)spec2000評(píng)測(cè),相對(duì)于基于ram比較tag的btb,基于cam比較tag的btb可使功耗降低37.17%.

提出了一種基于摩托羅拉32位微處理器mc683332的液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。首先介紹了圖形液晶顯示控制器sed1353及其接口原理,設(shè)計(jì)了mc68332、sed1353和lm64p83l之間的接口電路,對(duì)系統(tǒng)的i/o地址空間、硬件環(huán)境進(jìn)行了有效配置。最后以該系統(tǒng)控制大規(guī)模點(diǎn)陣液晶顯示屏lm64p83l為例,闡述了系統(tǒng)的初始化及漢字顯示的程序設(shè)計(jì)思想,給出了程序清單。該方案對(duì)解決32位嵌入式微處理器應(yīng)用中顯示帶寬不足的問題提供了一種有效方法,具有良好的應(yīng)用前景。

采用單片機(jī)加上網(wǎng)絡(luò)接口芯片組建一種網(wǎng)絡(luò)接口模塊,對(duì)模塊的網(wǎng)絡(luò)接口芯片編寫驅(qū)動(dòng)程序,并選擇uip這種開源的極小tcp/ip協(xié)議棧作為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。對(duì)uip協(xié)議棧的內(nèi)核函數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲煤托薷?將其移植到網(wǎng)絡(luò)接口模塊中。使用該模塊能實(shí)現(xiàn)低端嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入。

針對(duì)視頻接口接收視頻格式單一的問題,設(shè)計(jì)了一種多格式視頻輸入接口的視頻編碼模塊。由于采用ch7024視頻編碼芯片,所以在接口即可接收rgb565和rgb666格式的視頻信號(hào)。在linux環(huán)境下,對(duì)芯片寄存器和視頻格式進(jìn)行配置,編譯芯片驅(qū)動(dòng)程序,通過超級(jí)終端下載到芯片中,通過ch7024編碼芯片將不同格式的輸入信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成cvbs視頻的信號(hào)輸出,這樣可減少電路的硬件設(shè)計(jì),并通過對(duì)軟件的修改來接收不同視頻格式的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的模塊能夠適應(yīng)多種視頻格式的信號(hào),且編碼后的cvbs視頻信號(hào)輸出距離遠(yuǎn),抗干擾性強(qiáng)。

l32嵌入式處理器是自主研發(fā)的一種cisc32位處理器,面向控制領(lǐng)域,能進(jìn)行32位、16位、8位和1位算數(shù)邏輯運(yùn)算,其三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)已通過veriloghdl實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證.以此為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種六級(jí)動(dòng)態(tài)流水線方案,把原需要兩個(gè)時(shí)鐘周期的加法器拆分為兩級(jí),提高了8位數(shù)的運(yùn)算速度;把原執(zhí)行級(jí)按最慢指令執(zhí)行周期分為4級(jí),但每條指令無需都經(jīng)過這4級(jí),既實(shí)現(xiàn)了需要多時(shí)鐘周期執(zhí)行指令的并行執(zhí)行,又能使原只需要一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行的指令一個(gè)時(shí)鐘周期后就能執(zhí)行完畢.通過nc-verilog綜合驗(yàn)證和debbusy波形分析,結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的六級(jí)動(dòng)態(tài)流水線方案有較高的吞吐率.

作為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)嵌入式cpu核,ck-core系列處理器核已廣泛應(yīng)用于嵌入式各領(lǐng)域。為滿足基于ck-core內(nèi)核的處理器芯片的各類應(yīng)用需求,需開發(fā)功能強(qiáng)大的芯片外圍擴(kuò)展接口。介紹了一種具有廣闊應(yīng)用前景的片外擴(kuò)展接口,即sdio接口。在分析了sdio接口工作原理的基礎(chǔ)上,開發(fā)了基于ck-core的處理器sdio接口主控制器ip核。利用rvm方法進(jìn)行硬件rtl代碼功能驗(yàn)證,通過cksoc開發(fā)平臺(tái)完成了fpga原型驗(yàn)證,同時(shí)給出了dc綜合結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該自行開發(fā)的ip核工作正常,性能良好,有效提高了ck-core處理器的外圍擴(kuò)展能力。

隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)嵌入式cpu的要求越來越高,而總線接口單元是嵌入式cpu不可或缺的重要組成部分,它為嵌入式cpu和外設(shè)及存儲(chǔ)器之間提供了接口控制,是決定系統(tǒng)性能的重要因素。深入了解總線接口單元的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法對(duì)嵌入式的開發(fā)大有好處。

論文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)32位的雙核微處理器系統(tǒng),分別為arm9實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的32位"armcpu"和利用fpga資源實(shí)現(xiàn)的32位"實(shí)驗(yàn)cpu",并對(duì)該雙核系統(tǒng)的工作方式及體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。通過"armcpu"對(duì)"實(shí)驗(yàn)cpu"的工作情況進(jìn)行監(jiān)控,利用串行接口發(fā)送的指令來完成單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行、停止、指令文件傳送、內(nèi)存修改等工作。研究結(jié)果顯示,由于該系統(tǒng)具有較快的時(shí)鐘,大約僅需要0.01秒即可完成一個(gè)指令周期,有較高的工作效率,可對(duì)外界引入的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)迅速的處理。

提出了一種基于bi-mode和分支路徑歷史的動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)器,并在西北工業(yè)大學(xué)自主設(shè)計(jì)的"龍騰r2"微處理器中得以fpga硬件實(shí)現(xiàn),提出的分支預(yù)測(cè)器對(duì)條件分支可以進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測(cè),具有延遲小、功耗低的特點(diǎn)。

針對(duì)傳統(tǒng)嵌入式設(shè)備中以太網(wǎng)傳輸速度慢的問題,研制了一種基于fpga和w5100的高速以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方案.采用sopc技術(shù)配置niosⅱ處理器,控制硬件tcp/ip協(xié)議棧w5100芯片實(shí)現(xiàn)設(shè)備的以太網(wǎng)傳輸,并利用c2h對(duì)w5100中的關(guān)鍵c代碼進(jìn)行硬件提速.該系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)可靠,傳輸速度較傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法有顯著提高,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸.

以線切割機(jī)床控制系統(tǒng)為平臺(tái),主要論述了工業(yè)pc與數(shù)字信號(hào)處理器之間的pci總線通訊。圍繞pci接口芯片pci9052搭建了接口通訊電路,并簡(jiǎn)要討論了其驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā),解決了主從機(jī)間高速數(shù)據(jù)傳輸問題。

本文采用wh8280鍵盤控制芯片在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設(shè)計(jì)。從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面詳細(xì)地討論了中斷方式下按鍵狀態(tài)的采集,采用通用的輸入/輸出端口模擬wh8280通訊所需要的spi協(xié)議。以wh8280為核心的鍵盤接口模塊設(shè)計(jì)方便,可靠性高,可以應(yīng)用于其它嵌入式系統(tǒng)中。

介紹了機(jī)床嵌入式控制系統(tǒng)中工業(yè)pc機(jī)與數(shù)字信號(hào)處理器dsp之間基于pci總線及usb的通信技術(shù),通過相應(yīng)接口設(shè)備通訊電路的搭建,實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與下位機(jī)之間數(shù)據(jù)的高速傳輸,滿足了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。此外還對(duì)通信系統(tǒng)主要芯片進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

采用s3c2440處理器和嵌入式linux操作系統(tǒng),選擇目前比較常用的qt/embedded作為圖形界面的開發(fā)語(yǔ)言,設(shè)計(jì)了嵌入式系統(tǒng)中的鍵盤接口。在介紹硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上,給出了嵌入式linux下鍵盤設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的工作過程及實(shí)現(xiàn)方法,簡(jiǎn)單介紹了qt/embedded的架構(gòu)和字符輸入策略,詳細(xì)設(shè)計(jì)了qt鍵盤驅(qū)動(dòng)插件和應(yīng)用程序。實(shí)驗(yàn)表明,鍵盤驅(qū)動(dòng)采用qt的插件系統(tǒng),具有更好的獨(dú)立性和移植性。

本文采用wh8280鍵盤控制芯片在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設(shè)計(jì)。從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面詳細(xì)地討論了中斷方式下按鍵狀態(tài)的采集,采用通用的輸入/輸出端口模擬wh8280通訊所需要的spi協(xié)議。以wh8280為核心的鍵盤接口模塊設(shè)計(jì)方便,可靠性高,可以應(yīng)用于其它嵌入式系統(tǒng)中。