ARM配置V-BY-ONE转板FPGA程序
ARM、DSP、FPGA的特点和区别
说明ARM、DSP、FPGA的异同点 ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。 DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。 当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。（缺点）
基于FPGA的嵌入式技术
基于FPGA的嵌入式技术 “嵌入式系统是一个面向应用、技术密集、资金密集、高度分散、不可垄断的产业，应用在通信、航空航天、消费类电子产品等各种领域中。”随着经济的发展，各领域对嵌入式产品的应用需求呈现多样化，嵌入式系统设计技术和芯片技术也不断革新。传统设计ASIC的成本很低，但设计周期长、上市时间晚、风险较大。基于FPGA的嵌入式系统设计可以缩短设计周期，加快上市时间，抢占市场先机。 1、概述 现场可编程门阵列FPGA（Field-Programmable Gate Array）是由复杂可编程逻辑器件CPLD（Complex-Programmable Logical Device）发展而来。其功能强大，设计灵活。设计性能能够与ASIC媲美。而且，性能价格比也可以与ASIC抗衡。因此，FPGA在嵌入式系统设计领域越来越重要。 FPGA的基本结构由以下几个部分：CLB（Configurable Logic Blocks）、IOB （Input/Output Blocks）和PI（Programmable Interconnection）。随着工艺的进步和应用需求，一般在FPGA中还包含以下可选结构：Memory、数字时钟管理单元、Select I/O、乘法器和加法器、硬IP核和微处理器等。随着FPGA性能提高和设计人员能力提高，FPGA将进一步扩大可编程芯片领地，使专用芯片更高端和超复杂。[1] 2、可编程片上系统（SOPC） 可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式系统。片上是指由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；可编程使其具有灵活的设计方式，可以裁剪、扩充、升级。并且，SOPC结合了SOC和FPGA各自的优点，具备软硬件在系统可编程的功能。 SOPC至少包含一个嵌入式处理器内核，具有小容量片内高速RAM，一部分IP Core（简称IP），大量的片上可编程逻辑，处理器调试接口和FPGA编程接口等。SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容。包含以处理器和实时多任务操作系统为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的电路设计技术及软硬件协同设计技术。[2] 3、IP资源复用理念与IP Core设计 IP资源复用是指在集成电路设计中，通过继承、共享或购买所需的知识产权内核，利用EDA工具进行设计、综合和验证，加速流片设计过程，降低开发风险。IP核复用技术已逐渐成为现代ASIC设计的重要手段，不仅应用于专用集成电路设计，也广泛使用于基于FPGA的嵌入式系统设计领域。设计师倾向于使用IP内核保持和提高产量。
FPGA与ARM的关系
区别： ⒈我做个比喻吧，ARM呢就像是一个设计好的办公楼，那个部门负责什么事情都是定好的，你要做的就是合理调配部门资源合理搭配来完成你的目的。FPGA呢就是给你一大堆建筑材料和人员，你要它建成什么样子它就是什么样子 ⒉FPGA就像是一张白纸，里面可以写自己想要的逻辑，只要FPGA的逻辑门数够多，里面跑个ARM核还是很简单的。ARM是ASIC吧，专用芯片，只能使用。 ⒊DSP主要用做运算，如语音，图像等信号的运算处理，但基本不用做控制。 MCU，FPGA，ARM主要用做控制，MCU低价低功耗，但门限很少，结构简单，不能实现复杂控制。 ARM控制能力较强，但运算能力相对较弱。因此现在很多手持设备是用ARM+DSP来实现的，就是所谓的“双核心”。 FPGA可做复杂的逻辑控制，功能很强大。 ⒋单片机（MCU），又称为微控制器，在一块半导体芯片上集中了CPU，ROM,RAM,I/O Interface, timer/counter, interrupt system, 构成一台完整的数字计算机 ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名ARM企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置ARM生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。这里有一篇介绍ARM结构体系发展介绍。 DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。 FPGA既现场可编程门阵列：可由最终用户配置、实现许多复杂的逻辑功能的通用逻辑器件。常用于原型逻辑硬件设计。
基于FPGA的软核处理器在嵌入式中的运用
基于FPGA的软核处理器在嵌入式中的运用 随着一些ASIC 应用开发日益受到成本的困扰，OEM日渐转向FPGA 来构建自己的系统。这些系统中绝大多数需要一个处理器为了给设计者提供一个为FPGA 优化的灵活的嵌入式处理器方案，满足16位和32位嵌入式处理器市场的需求，Altera公司公司推出Nios II 系列32位RSIC嵌入式处理器。这是Altera的第二代软核嵌入式处理器，性能超过200DMIPS，在Altera FPGA 中实现仅需35美分。因为Nios II处理器是软核，因此开发者能够从无限的系统配置组合中选择满足性能和成本目标的方案，而不必为系统级设计考虑采用ASIC。 与此同时赛灵思公司（Xilinx,Inc.）宣布推出Virtex?-5 FXT 器件。这些FPGA 器件在业界率先集成了嵌入式PowerPC?440处理器模块、高速RocketIO?GTX收发器和专用XtremeDSP?处理能力。作为65nm Virtex-5系列的第四款平台， Virtex-5 FXT提供了极高的性能，还可帮助设计人员降低系统成本、缩小板尺寸并减少元件数量。在赛灵思公司以及业界领导厂商提供的逻辑、嵌入式和DSP开发工具以及IP内核的支持下，Virtex-5 FXT FPGA为有线和无线通信、音频/视频广播设备、军事、航空航天、工业系统以及其它众多应用提供了一个终极系统集成平台。 从FPGA两大主要生产公司的设计方向上我们可以看出，未来的嵌入式发展将向基于软核处理器的FPGA发展，也就是常称之为的SoPC(可编程片上系统Sysein on a Programmable Chip)设计思想。基于FPGA 的SoPC 具有设计灵活、可裁减、可配置、可扩充、可升级的特点，并具备软硬件在系统可编程的功能。我们借助强大得EDA 工具，在设计嵌入式系统时，不仅可以实现软件的可裁减性，同样可以实现硬件的可裁减性，并且可以自主定义处理器的引脚，方便PCB板布线，同样方便更改设计。 Altera 的Nios 处理器和Stratix FPGA 是其Maestro 平台的核心，它具有的核心功能提供了前所未有数据为中心的功能。能够用于任何需要32位嵌入式处理器的应用。据介绍，Nios II 系列包括三种软CPU 核，一个是最大系统性能，一个是为最少逻辑使用量优化的，还有一个是二者之间的平衡。所有核都是100% 代码兼容，让设计者根据系统需求变化改变C P U ，而不会影响现有的软件投入。Nios II系列是建立在前一代成功的基础之上，以部分的资源提供高得多的性能。 另外，Nios II处理器具有健全的软件开发套件，包括编译器、集成开发环境（IDE ），JTAG 调试器，实时操作系统（RTOS）和TCP/IP 协议栈。Nios II嵌入式处理器结合Altera的低成本Cyclone 系列和高性能StratixII 系列FPGA 和HardCopy 结构化ASIC系列，在价格、性能和功能上具有很高的灵活性。Lytle先生认为，Nios II系列增加了Altera 在嵌入式处理器市场上的机会。当第一代Nios 处理器为Altera 开辟了新的应用和市场之门时，Nios II嵌入式处理器系列有望增加公司在16位和32位嵌入式处理器市场上的机会。从使用Altera 低成本Cyclone FPGA 系列的探鱼器和引擎测试仪到使用高性能Stratix系列的视频处理和高级通信系统，Altera的软核嵌入式处理器已经成为新应用中使用可编程逻辑的推动力。 在单片器件上集成重要处理性能和SERDES元件，可为那些需要节约板级空间和成本、同时又需要满足高性能要求的设计人员提供巨大的价值。例如，在无线应用中，Virtex-5
ARM、DSP、FPGA的特点和区别
ARM、DSP、FPGA的特点和区别 2008年05月09日星期五 16:33 ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC 微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。 DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点： （1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法； （2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； （3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问； （4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； （5）快速的中断处理和硬件I/O支持； （6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； （7）可以并行执行多个操作； （8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。 FPGA是英文Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列）的缩写，它是在PAL、
FPGA和ARM和STM32和DSP区别
FPGA和ARM和STM32和DSP区别 2012-12-02|分享 越详细越好，谢谢大侠们 10分钟内有问必答前往下载 满意回答 1.FPGA:是可编程逻辑阵列，常用于处理高速数字信号，不过随着科技的发展，现在很多FPGA CPLD可以集成mcu内核，甚至具备了ARM DSP的功能 2.ARM,是一类内核的称谓，就像51一样，具体到芯片的话，会有很多不同的厂家不同等级，诸如三星、易法、飞利浦、摩托罗拉等等，其中STM32是易法半导体的一款面向工控低功耗内核为Cortex M3内核的ARM芯片 3.DSP顾名思义就是数字信号处理，厂家主要是德州仪器(TI)主要用于数字型号处理等对运算速度有特殊要求的场合，诸如音频视频算法，军工等领域，但同时dsp有2000 5000 6000等系列也可满足不场合需要！ 其他想要了解，可以追问，相互探讨哈！ 追问 他们主要的应用领域，那个应用广泛点呢 回答 应用领域的话 1.FPGA一般不会用来做复杂的系统，只用来做些简单的系统如状态机实现的自动售货机...展开>等，多少还是用来做信号的高速变换和处理，毕竟它只是可编程逻辑阵列。 2.ARM和DSP就各有千秋了； ARM的系列从V3 V5 V7 V9 XSCALE,从thumb指令到arm指令(thumb arm也可同时实现），可以说遍布机会所有的领域，只要你接的价格可以接受(其实许多arm并不是很贵的)，单片机所有的功能基本他都能实现，我就不用举例子，特别是现在与各种RTOS结合更是开发方便功能强大。 DSP相对arm价格要贵些，这也是可能个体厂家使用较少的一个原因吧，2000系列主要用于工控特别是2812这个用的人比较多，5000 6000主要用于手持设备、PDA、通信等领域； DSP还有一个特色就是对一些特殊算法的支持如快速福利叶变换等，所以对运算速度有特殊要求的场合一般会选择DSP； DSP因其性能和功能比较好，还广泛用于军工领域！<收起
基于FPGA的嵌入式系统毕业论文课程设计
目录 1 NiosⅡ CPU的体系结构3 NiosⅡ处理器的结构 (3) NiosⅡ处理器的基本组成 (3) Debug模块 (3) NiosⅡ开发环境简介 (3) 2 IP核4 SDRAM控制器 (4) 3 基于SOPC的温湿度监测系统设计5 系统总体设计方案 (5) SOPC硬件系统设计 (6) SOPC软件系统设计 (9) NiosⅡ软件系统设计 (9) NiosⅡ IDE C/C++Build属性配置 (13) 软件系统的设计流程 (15) 4 实验结果与分析15结论18
SOPC是可编程片上系统，即一种特殊的嵌入式系统。首先它是片上系统（SOC），由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。SOPC是基于FPGA解决方案的SOC，与ASIC的SOC解决方案相比，SOPC系统及其开发技术具有更多的特色。构成SOPC的途径有基于FPGA嵌入IP硬核的系统、基于FPGA嵌入IP软核的系统和基于HardCopy 技术的SOPC系统三种方式。本文介绍基于FPGA的嵌入IP软核的SOPC系统实现方法，设计了一种基于SOPC的温湿度监测系统。通过Quartus II 软件里的SOPC builder把Nios II Processor、Avalon总线、UART、SDRAM_controller、Flash Memory、Avalon三态桥等多个IP核集成生成系统所需的SOPC。传感器扩展板采用Mega8作为主控芯片，用于数据的采集、显示以及和PC的通信。同时配有由SPI总线控制的数码管，可以显示传感器的测量结果，以及与PC通信过程中的具体情况。对外采用波特率为115200的串口进行通信，用户可通过串口向该模块发出各种查询命令以查询传感器的状态。本次设计使用NiosII IDE编写应用程序，发送相应指令，获取温度和湿度的值，同时显示在Console窗口。 关键词： SOPC技术；FPGA开发板；IP核；温湿度监测；NiosⅡ处理器；Mega8芯片
基于ARM和FPGA的高速数据采集卡的设计与实现 (1)
清华大学 硕士毕业论文报告 课程名称：嵌入式系统课程设计 专业班级：应用电子技术09201班 学生姓名：崔剑 指导教师：袁里弛 完成时间：2011年12月26日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师日期
目录 第一章系统设计方案和主要器件选型 (2) 1.1 系统设计方案 (2) 1.2 ADC芯片选型 (2) 1.3 DA芯片选型 (2) 1.4 FPGA芯片选型 (3) 1.5 主控CPU选型 (3) 第二章数据采集与触发电路设计 (4) 2.1 前端采集电路设计 (4) 2.2 触发电路与触发控制 (5) 2.3 SDRAM控制器设计 (6) 第三章各芯片间的数据传输与处理 (7) 3.1 采集卡各芯片速度等级的划分和数据流向 (7) 3.2 ARM与FPGA通信 (7) 3.3 数据的模拟输出 (8) 第四章设计总结 (13) 参考文献 (13) 附录1 ARM外围电路 (14) 附录2 FPGA外围电路 (15) 附录3 ARM读取显示程序 (20)
第一章 系统设计方案和主要器件选型 1.1 系统设计方案 整个系统是由前端模拟通道、触发电路、FPGA 数据采集预处理、数据模拟输出和ARM 数据处理显示五部分组成。FPGA 数据采集预处理分为A/D 数据采集、触发控制、帧控制、SDRAM 控制器和ARM 数据交换五个部分，模拟数据经过A/D 装换后在FPGA 中缓冲，缓冲之后使用触发控制将采集到的数据分成512个数据点组成的数据帧，数据按照帧的顺序传输，经过SDRAM 存储后，通过ARM 与FPGA 中的共享存储区传输给ARM 。具体的数据采集系统的硬件结构图如下图2-1所示： 图2-1 数据采集卡硬件结构图 1.2 ADC 芯片选型 A/D 转换器是整个采集系统的核心，系统前端模拟电压调理电路、FPGA 数据采集和后端的采集控制部分都与A/D 直接相关，A/D 芯片的选择不但关系到系统设计的性能，而且直接决定了整板设计的难度。 1.3 DA 芯片选型 为了输出高性能的模拟信号，DAC 采用采样率高达175M 的高速DAC 。AD970X 系列DAC 针对低功耗特性进行了优化，同时仍保持出色的动态性能，适合用于手持便携式仪器等需要有效地合成宽带信号的场合。AD9707 精度高达14位 ，采样率为175MSPS ，内部集成边沿触发式输入锁存器，1V 温度补偿带隙基准电压源和自校准功能，使AD9707能提供真14位INL 与DNL 性能。 FPGA AD ARM 模 拟通道 SDRAM PLL DA GPIO 触发电路GPIO 晶振 复位JTAG FLASH SDRAM LCD UART 数据总线控制线 配置线 模拟输入 模拟输出时钟 地址总线
基于fpga的嵌入式系统设计——复习题
《基于fpga的嵌入式系统设计》复习题 1、名词概念解释： （1）ASIC，FPGA，SOC，SOPC，NIOS II，I/O ，IP ； （2）VHDL，verilog HDL，HDL，EDA ； （3）功能仿真，后仿真，设计综合，设计验证； （4）嵌入式系统的定义： 以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 （5）嵌入式系统的组成： 嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统及应用软件等组 成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。其中：嵌入式处理器是嵌入 式系统的核心部件，具有小型化、高效率、高可靠性、高集成度等特点。外围 设备是嵌入式系统中用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的部件。 2、填空题 （1）NiosII处理器有三种运行模式：___________ ，___________ ，_____________ 。（2）CycloneII FPGA支持串行配置器件的isp编程，该特性是通过_____________利用JTAG接口实现的。 （3）在SOPC Builder中，复位地址的偏移量是________，异常地址的偏移量是________。（4）在NiosII的多处理器系统中，最常用的共享资源是____________。 （5）根据Flash是否支持处理器的直接读操作，NiosII处理的bootloader分成两种模式：________________bootloader、________________ bootloader。 （6）用uC/OS-II操作系统实现以太网与轻量IP功能的时候，以太网的中断号至少是____________。 （7）Altera公司的FPGA常用的配置方式： JTAG方式、___________、___________。（8）CycloneII FPGA上面集成的Block RAM为M4K，一个M4K的大小是________。（9）使用QuartusII进行FPGA设计的开发流程是：设计输入、__________、___________、仿真、_________ 。 （10）NiosII IDE为软件开发提供了4个主要功能：工程管理器、编辑器和编译器、调试器、____________ 。 （11）SOPC组件On-chip Memory可以用作RAM外，还可以设置成___________，甚至可以设置成双口存取。 （12）CycloneII EP2C35器件包含4个PLL，每个PLL均有_________个输出。其中第_________个输出的驱动能力最强。
ARM、DSP、FPGA的特点和区别
说明ARM、DSP、FPGA的异同点 3 ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90 以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。 DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。 当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。 FPGA是英文Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列）的缩写，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB （Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以毫不夸张的讲，FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，
ARM与FPGA通信
在数据采集卡中ARM主要负责数据显示和数据分析，处理的速度处于MS 级；而FPGA在系统中处于数据的高速采集和高速处理，处理的速度是ns级。两个处理器的之间的数据传输属于典型的异步数据通信，它们之间通信的速度之间决定了系统处理数据的效率。FPGA与ARM之间属于大量数据交换，以异步并行读取的方式为例介绍ARM与FPGA的通信，实际设计中使用DMA方式来实现ARM 与FPGA之间的大数据量通信。 ARM存储系统分析 S3C2410A存储控制器提供访问外部存储器所需要的存储器控制信号。 S3C2410A支持大、小端模式，将存储空间分为8个组（Bank），每组大小是128M，共计1GB，如图1所示。所有存储器组都可用于ROMA或者SRAM，Bank6、Bank7还可以用于SDRAM。所有内部块的访问周期都可编程。总线访问周期可以通过插入外部等待来延长，支持SDRAM的自刷新和掉电模式。Bank0~Bank6的开始地址是固定的，Bank7的开始地址是Bank6的结束地址，灵活可变，并且Bank7的大小与Bank6的大小必须相等。除Bank0外，其余各存储器的总线宽度可编程设置为8位、16位或者32位，但是Bank0只支持16位或者32位。Bank0作为引导ROM，地址映射到0x0000_0000。OM[1:0]是系统的引导模式控制引脚，在复位时，系统将检测OM[1:0]上的逻辑电平，并根据这个电平来决定Bank0区存储器的总线宽度。
图1 ARM存储单元分配图 在设计中ARM的bank0用于Nor Flash，bank6和bank7用于两块SDRAM，我们选择bank4作为FPGA内部RAM映射的空间。Bank4在ARM的统一基地址为0x20000000，后面的采集的数据都是基于这个地址为首地址的。
基于FPGA的嵌入式系统
1 NiosⅡ CPU的体系结构3 1.1 NiosⅡ处理器的结构 (3) 1.2 NiosⅡ处理器的基本组成 (3) 1.3 Debug模块 (3) 1.4 NiosⅡ开发环境简介 (3) 2 IP核4 2.1 SDRAM控制器 (4) 2.2FLASH (5) 3 基于SOPC的温湿度监测系统设计5 3.1 系统总体设计方案 (5) 3.2 SOPC硬件系统设计 (6) 3.3 SOPC软件系统设计 (9) 3.3.1 NiosⅡ软件系统设计 (9) 3.3.2 NiosⅡIDE C/C++Build属性配置 (13) 3.3.3 软件系统的设计流程 (15) 4 实验结果与分析15结论18
SOPC是可编程片上系统，即一种特殊的嵌入式系统。首先它是片上系统（SOC），由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。SOPC是基于FPGA解决方案的SOC，与ASIC的SOC解决方案相比，SOPC系统及其开发技术具有更多的特色。构成SOPC的途径有基于FPGA嵌入IP硬核的系统、基于FPGA嵌入IP软核的系统和基于HardCopy 技术的SOPC系统三种方式。本文介绍基于FPGA的嵌入IP软核的SOPC系统实现方法，设计了一种基于SOPC的温湿度监测系统。通过Quartus II 软件里的SOPC builder把Nios II Processor、Avalon总线、UART、SDRAM_controller、Flash Memory、Avalon三态桥等多个IP核集成生成系统所需的SOPC。传感器扩展板采用Mega8作为主控芯片，用于数据的采集、显示以及和PC的通信。同时配有由SPI总线控制的数码管，可以显示传感器的测量结果，以及与PC通信过程中的具体情况。对外采用波特率为115200的串口进行通信，用户可通过串口向该模块发出各种查询命令以查询传感器的状态。本次设计使用NiosII IDE编写应用程序，发送相应指令，获取温度和湿度的值，同时显示在Console窗口。 关键词： SOPC技术；FPGA开发板；IP核；温湿度监测；NiosⅡ处理器；Mega8芯片
基于FPGA的嵌入式Linux软硬件设计概要
基于FPGA的嵌入式Linux软硬件设计 摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte FPGA是通过逻辑组合电路来实现各种功能的器件。由于FPGA内部集成了大量的逻辑资源和可配置的I/O引脚，加上独特的并行处理架构，可以轻松实现同时对多个外部设备的配置和管理，以及内外各种接口数据的传输。现在开发厂商又在FPGA 内部加入了大量的DSP和Block RAM资源，非常适合图像处理、数字信号处理等运算密集的应用，因此在这些领域取得了广泛的应用。但是由于FPGA 程序编写的灵活性和功能的多样性，使得它在一个复杂工程中对各个程序的使用调度、统筹管理上有很大的局限性，这样就必须引入操作系统进行统一的管理。Linux 系统则因为其良好的可裁减、可配置等特点在嵌入式领域应用广泛。 Linux操作系统提供了许多系统级的应用，例如网络协议的实现、进程调度、内存管理等，同时Linux 是一个成熟的开源操作系统，有丰富的应用资源，利用这些资源和强大的系统功能，用户可以快速地开发基于嵌入式环境复杂系统。因此，结合FPGA和Linux双方优势，可以很好地满足嵌入式系统设计需求，量体裁衣，去除冗余。本文给出了一种基于Xilinx FPGA的嵌入式Linux操作系统解决方案。 基于FPGA的嵌入式系统的硬件设计 本设计是基于Xilinx XC4VFX40系列 FPGA，它内部集成了两个PowerPC405处理器, 4个10/100/1000M以太网MAC模块，运行频率300MHz时，具有420D-MIPS性能，能解决高速网络数据传输问题，并且能解决通过网络加载操作系统和交叉编译等问题。它内部有448个可配置I/O口，2592kb BlockRAM，能实现对各种外部设备的并行控制以及较多数据的存储与处理。加载一个操作系统，一般需要几十兆的内存空间，FPGA内部自带的RAM空间是远远不够的，本设计在板上扩展了两片MICRON公司的256Mb DDR内存，作为上电时操作系统的加载和运行空间。现在主流的嵌入式操作系统，都需要搭建交叉编译环境，把在主机上编写好的可执行文件下载到目标板上，这就需要实现网络数据的传输。由于XC4VFX40 自带了以太网MAC模块，只需要在外面添加个PHY芯片和带隔离器的RJ45接口就能实现这个功能。本设计由于对网络数据实时性要求很高，因此采用Marvell公司的千兆以太网PHY芯片88E1111-RCJ。它能根据自身配置和主机设计，实现10/100/1000M自适应传输，并且Linux本身对这个芯片提供了驱动支持，实现无缝链接。操作系统加载到DDR 中能快速有效的运行，但是掉电就会丢失，因此必须加入FLASH芯片，把系统文件存储到外部FLASH中。加电时，FPGA把操作系统文件从FLASH读入到 DDR中运行。FPGA设计当然会
ARM与FPGA通信接口板设计.
ARM与FPGA通信接口板设计 关键词：双口RAM；乒乓操作；流控机制1 概述 某项目中需设计一块通信接口板，实现ARM 2440核心板和FPGA信号处理板之间的通信，因该板交换速率达到10Mbps，要求不能频繁中断ARM处理器，且具备流控机制，设计上有一定难度，基于双口RAM设计了乒乓操作机制和流控机制，有效地降低了系统负荷。 2 电路及驱动设计 2.1 接口板电路设计 接口板基于两片双口RAM芯片IDT CY7C007AV实现，电路示意图如图1所示。每片CY7C007AV有8KB的存储空间，12位地址总线，8位数据总线。为提高端口读写效率，FPGA对ARM发送时采用乒乓操作方式，ARM对FPGA发送时采用流控方式。 由于核心板扩展槽的地址总线和数据总线位宽限制，采用两片双口RAM，一片供FPGA向ARM发送数据用，另一片供ARM向FPGA发送数据用，以下分别建成上部双口RAM和下部双口RAM。上部双口RAM分为两部分，供FPGA采用乒乓操作方式写入数据，FPGA写完上半部后通过在EINT5上产生上升沿中断通知ARM，写完下半部后通过通过在EINT6上产生上升沿中断通知ARM。下部双口RAM供ARM向FPGA写入数据，其接线方式与上部双口RAM类似。 两块双口RAM的电路采用对称方式，其电路如图2所示。两片双口RAM可以互换，下部双口RAM也可供FPGA写入数据，而ARM则写入上部双口RAM。在实际测试中，两种方式均测试过。 ARM与双口RAM连接时，采用SRAM时序，为避免/减弱二次反射，ARM与总线驱动之间加33欧的串联匹配电阻，匹配电阻靠近扩展槽的近端。FPGA端对双口RAM的读写也采用SRAM时序，在与双口RAM连接时均串了33欧姆的匹配电阻。 由于核心板上ARM处理器距离接口板较远，接近十厘米，且核心板为四层板，总线驱动能力较弱，在ARM处理器和双口RAM之间添加四片总线驱动芯片，除增加总线驱动能力外还可通过关断总线驱动芯片，避免接口板噪声干扰核心板。 ARM的8位数据线通过245总线驱动芯片引出，其方向由LnOE读信号控制，地址总线则采用244和541芯片实现。ARM读时，数据由245流向ARM侧，ARM写时，数据由245流向双口RAM一侧。中断信号线连接在244芯片上，数据线连
详解ARM处理器和FPGA之间的通信技术
详解ARM处理器和FPGA之间的通信技术 1前言在ARM＋FPGA系统结构中，实现基于ARM的嵌入式处理器和FPGA之间通信最简单的方法就是通过异步串行接口EIARS232C。考虑选用集成有UART(Universal Asynchronous Receiver / TraNSmitter )控制器的嵌入式处理器(例如，EP7312)，那么嵌入式处理器一侧就具有了利用异步串行接口收、发通信的能力。然而，FPGA内部并不拥有CPU控制单元，无法处理由UART控制器产生的中断，所以FPGA 一侧不能利用现成的UART控制器构成异步串行接口，必须将UART控制器的功能集成到FPGA内部。 同一个系统中的ARM与FPGA之间属于短距离通信连接，他们之间的异步串行通信并不需要完整的UART功能，那些RS232标准中的联络控制信号线可以省略，仅仅保留收、发数据线和地线，这样给UART功能的FPGA编程实现带来了极大的省略。嵌入式处理器EP7312带有2个支持异步串行通信RS232的16550类型的UART，UART1不仅有TX，RX，而且支持Modem控制信号，UART2只有标准的TX，RX以及地信号，刚好能够利用UART2与FPGA实现通信。 2简化UART功能的FPGA实现本文将详细地讨论简化UART功能在FPGA中的实现方法。简单回顾一下异步串行通信的数据格式。图2表明在异步传送中串行发送一个数据字节的位定时关系(图中没有包括奇偶校验位)。发送一个完整的字节信息，首先是一个作为起始位的逻辑0位，接着是8个数据位，然后是1个、1＋1/2个或2个停止位逻辑1位，数据线空闲时呈现为高或1状态。在字符的8位数据部分，先发送数据的最低位，最后发送最高位。每位持续的时间是固定的，由发送器本地时钟控制，每秒发送的数据位个数，即为波特率。起始位和停止位起着很重要的作用。显然，他们标志每个字符的开始和结束，但更重要的是他们使接收器能把他的局部时钟与每个新开始接收的字符再同步。异步通信没有可参照的时钟信号，发送器随时都可能发送数据，任何时沿的出现时间，从而正确地采样紧接着的10～11位(包括开始位、数据位和停止位)。接收器的时钟与发送器的时钟不
基于fpga的嵌入式系统设计——复习题
基于fpｇa的嵌入式系统设计——复习题
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《基于fpga的嵌入式系统设计》复习题 1、名词概念解释： （1）ASIＣ,ＦPGＡ，SOC,SOPＣ,NIＯS ＩI,I/O ,ＩP ； （2）VHDＬ,veriｌog HＤL,HDＬ，EDA ； （3）功能仿真,后仿真，设计综合，设计验证； （4）嵌入式系统的定义: 以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系 统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系 统。 （5）嵌入式系统的组成: 嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统及应 用软件等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。其中： 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，具有小型化、高效率、高 可靠性、高集成度等特点。外围设备是嵌入式系统中用于完成存储、 通信、调试、显示等辅助功能的部件。 2、填空题 （1）NiosIＩ处理器有三种运行模式: ____＿_＿＿___ ，_＿__＿____＿_ ,＿＿__＿____＿_＿_。 （2）CycｌｏｎeＩI FPGＡ支持串行配置器件的isp编程，该特性是通过＿________＿_＿_利用JTＡＧ接口实现的。 （3）在SＯPＣBuildｅr中，复位地址的偏移量是__＿＿＿__＿,异常地址的偏移量是___＿__＿＿。 （4）在ＮｉｏsＩＩ的多处理器系统中,最常用的共享资源是___＿____＿___。 （5）根据Flaｓｈ是否支持处理器的直接读操作,NiosII处理的bootloａｄeｒ分成两种模式：___＿_＿_______＿__bootｌoａｄer、＿_＿＿______＿__＿__ boｏtlｏadｅr。（6）用uＣ/OS-IＩ操作系统实现以太网与轻量IP功能的时候,以太网的中断号至少是_＿＿＿___＿____。 （7）Alｔera公司的FPGA常用的配置方式: ＪＴAＧ方式、__＿＿＿___＿_＿、____＿___＿_＿。 （8）ＣycloneIＩ FＰＧA上面集成的Blｏck RAM为Ｍ４K,一个M4K的大小是_＿______。 （9）使用QｕａrtｕsII进行FPＧA设计的开发流程是:设计输入、＿___＿____＿、_＿______＿__、仿真、___＿＿____ 。
STM32与FPGA+之间的FSMC通信
1.引言 STM32是ST(意法半导体)公司推出的基于ARM内核Cortex－M3的32位微控制器系列。Cortex－M3内核是为低功耗和价格敏感的应用而专门设计的，具有突出的能效比和处理速度。通过采用Thumb－2高密度指令集，Cortex－M3内核降低了系统存储要求，同时快速的中断处理能够满足控制领域的高实时性要求，使基于该内核设计的STM32系列微控制器能够以更优越的性价比，面向更广泛的应用领域。 STM32系列微控制器为用户提供了丰富的选择，可适用于工业控制、智能家电、建筑安防、医疗设备以及消费类电子产品等多方位嵌入式系统设计。STM32系列采用一种新型的存储器扩展技术——FSMC，在外部存储器扩展方面具有独特的优势，可根据系统的应用需要，方便地进行不同类型大容量静态存储器的扩展。 2.FSMC机制 2.1FSMC技术优势 ①支持多种静态存储器类型。STM32通过FSMC町以与SRAM、ROM、PSRAM、NOR Flash 和NANDFlash存储器的引脚直接相连。 ②支持丰富的存储操作方法。FSMC不仅支持多种数据宽度的异步读／写操作，而且支持对NOR／PSRAM／NAND存储器的同步突发访问方式。 ③支持同时扩展多种存储器。FSMC的映射地址空间中，不同的BANK是独立的，可用于扩展不同类型的存储器。当系统中扩展和使用多个外部存储器时，FSMC会通过总线悬空延迟时间参数的设置，防止各存储器对总线的访问冲突。 ④支持更为广泛的存储器型号。通过对FSMC的时间参数设置，扩大了系统中可用存储器的速度范围，为用户提供了灵活的存储芯片选择空间。 ⑤支持代码从FSMC扩展的外部存储器中直接运行，而不需要首先调入内部SRAM。 # FSMC内部结构 STM32微控制器之所以能够支持NOR Flash和NAND Flash这两类访问方式完全不同的存储器扩展，是因为FSMC内部实际包括NOR Flash和NAND／PC Card两个控制器，分别支持两种截然不同的存储器访问方式。在STM32内部，FSMC的一端通过内部高速总线AHB连