嵌入式微處理器與FLASH閃存的接口設計實現(xiàn)

設計了一款具有4級流水線結構的16位risc嵌入式微處理器。針對轉移指令,未采用慣用的延遲轉移技術,而是通過在取指階段增加相應的硬件結構實現(xiàn)了無延遲轉移。采用內部前推技術解決了指令執(zhí)行過程中的數(shù)據相關。同時通過設置相應的硬件堆棧實現(xiàn)了對中斷嵌套和調用嵌套的支持。整體系統(tǒng)結構采用veriloghdl語言設計,指令系統(tǒng)較完善。在軟件平臺上的仿真驗證初步表明了本設計的正確性。

微處理器系統(tǒng)結構與嵌入式系統(tǒng)課程屬于工科專業(yè)的一門重要學科基礎課程,同時也是學生在學習電子技術類課程后的一門綜合性的課程。微處理器系統(tǒng)結構與嵌入式系統(tǒng)課程涉及內容廣泛,密切聯(lián)系實際應用,課程需要設計實踐教學環(huán)節(jié)來增強學生的理解。本文在分析課程的內容要求基礎上,設計了針對該課程的綜合性實踐教學平臺,并通過案例探討了實踐教學平臺的使用。

本文對一般的復位電路與采用微處理器電壓監(jiān)視器芯片的復位電路在嵌入式系統(tǒng)的可靠性設計與應用進行對比,闡明專用的監(jiān)控電路對嵌入式系統(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)的復位電路設計方法,提高了系統(tǒng)的整體可靠性。

本文提出了一種基于rtl8019as以太網控制器的嵌入式以太網接口的實現(xiàn)方案，同時給出了對rtl8019as進行控制的軟件設計流程。

本文介紹了一種適合于機頂盒平臺flash播放器的設計及其實現(xiàn)。針對機頂盒平臺資源有限的特點及其特殊的應用,采用了模塊化設計、腳本功能擴展、幀間復用以及改進的反走樣算法,使該播放器更適合機頂盒平臺使用。

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

在嵌入式視頻系統(tǒng)中,為了滿足調試以及用戶的需要,對采集到的圖像進行顯示是不可缺少的,同時系統(tǒng)應能兼容較多的視頻接口類型,這顯然會增加系統(tǒng)的軟、硬件的復雜性.針對上述問題,在基于tms320dm642的嵌入式圖像處理系統(tǒng)中,提出了一種新的vga視頻接口設計方法.將dsp芯片與視頻編碼芯片saa7105簡單連接,在不增加系統(tǒng)的成本和復雜性的前提下,實現(xiàn)了系統(tǒng)中vga接口的設計.該方法已成功應用到某虹膜識別系統(tǒng)中.

針對嵌入式應用的特點,設計了一種基于ram比較tag的分支目標緩沖器(btb),并通過硬件模擬方法(btb控制邏輯用rtl實現(xiàn),存儲體用定制邏輯實現(xiàn))研究btb結構參數(shù)對btb的性能、能耗以及對整個處理器系統(tǒng)的性能和能耗的影響,根據仿真結果選取應用于嵌入式處理器的最優(yōu)btb結構參數(shù).根據該參數(shù),進一步設計基于cam比較tag的btb,經spec2000評測,相對于基于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)設計方法。首先介紹了圖形液晶顯示控制器sed1353及其接口原理,設計了mc68332、sed1353和lm64p83l之間的接口電路,對系統(tǒng)的i/o地址空間、硬件環(huán)境進行了有效配置。最后以該系統(tǒng)控制大規(guī)模點陣液晶顯示屏lm64p83l為例,闡述了系統(tǒng)的初始化及漢字顯示的程序設計思想,給出了程序清單。該方案對解決32位嵌入式微處理器應用中顯示帶寬不足的問題提供了一種有效方法,具有良好的應用前景。

采用單片機加上網絡接口芯片組建一種網絡接口模塊,對模塊的網絡接口芯片編寫驅動程序,并選擇uip這種開源的極小tcp/ip協(xié)議棧作為網絡通信協(xié)議。對uip協(xié)議棧的內核函數(shù)進行適當?shù)呐渲煤托薷?將其移植到網絡接口模塊中。使用該模塊能實現(xiàn)低端嵌入式設備的網絡接入。

針對視頻接口接收視頻格式單一的問題,設計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。在linux環(huán)境下,對芯片寄存器和視頻格式進行配置,編譯芯片驅動程序,通過超級終端下載到芯片中,通過ch7024編碼芯片將不同格式的輸入信號統(tǒng)一轉換成cvbs視頻的信號輸出,這樣可減少電路的硬件設計,并通過對軟件的修改來接收不同視頻格式的信號。實驗結果表明,設計的模塊能夠適應多種視頻格式的信號,且編碼后的cvbs視頻信號輸出距離遠,抗干擾性強。

l32嵌入式處理器是自主研發(fā)的一種cisc32位處理器,面向控制領域,能進行32位、16位、8位和1位算數(shù)邏輯運算,其三級流水線結構已通過veriloghdl實現(xiàn)和驗證.以此為基礎,設計并實現(xiàn)了一種六級動態(tài)流水線方案,把原需要兩個時鐘周期的加法器拆分為兩級,提高了8位數(shù)的運算速度;把原執(zhí)行級按最慢指令執(zhí)行周期分為4級,但每條指令無需都經過這4級,既實現(xiàn)了需要多時鐘周期執(zhí)行指令的并行執(zhí)行,又能使原只需要一個時鐘周期執(zhí)行的指令一個時鐘周期后就能執(zhí)行完畢.通過nc-verilog綜合驗證和debbusy波形分析,結果顯示所設計的六級動態(tài)流水線方案有較高的吞吐率.

作為具有自主知識產權的國產嵌入式cpu核,ck-core系列處理器核已廣泛應用于嵌入式各領域。為滿足基于ck-core內核的處理器芯片的各類應用需求,需開發(fā)功能強大的芯片外圍擴展接口。介紹了一種具有廣闊應用前景的片外擴展接口,即sdio接口。在分析了sdio接口工作原理的基礎上,開發(fā)了基于ck-core的處理器sdio接口主控制器ip核。利用rvm方法進行硬件rtl代碼功能驗證,通過cksoc開發(fā)平臺完成了fpga原型驗證,同時給出了dc綜合結果。實驗結果表明,該自行開發(fā)的ip核工作正常,性能良好,有效提高了ck-core處理器的外圍擴展能力。

隨著嵌入式技術的不斷發(fā)展,對嵌入式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和外設及存儲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構和設計方法對嵌入式的開發(fā)大有好處。

論文實現(xiàn)了一個32位的雙核微處理器系統(tǒng),分別為arm9實驗平臺上的32位"armcpu"和利用fpga資源實現(xiàn)的32位"實驗cpu",并對該雙核系統(tǒng)的工作方式及體系結構進行了研究。通過"armcpu"對"實驗cpu"的工作情況進行監(jiān)控,利用串行接口發(fā)送的指令來完成單步運行、連續(xù)運行、停止、指令文件傳送、內存修改等工作。研究結果顯示,由于該系統(tǒng)具有較快的時鐘,大約僅需要0.01秒即可完成一個指令周期,有較高的工作效率,可對外界引入的信號進行實時迅速的處理。

提出了一種基于bi-mode和分支路徑歷史的動態(tài)分支預測器,并在西北工業(yè)大學自主設計的"龍騰r2"微處理器中得以fpga硬件實現(xiàn),提出的分支預測器對條件分支可以進行準確地預測,具有延遲小、功耗低的特點。

針對傳統(tǒng)嵌入式設備中以太網傳輸速度慢的問題,研制了一種基于fpga和w5100的高速以太網實現(xiàn)方案.采用sopc技術配置niosⅱ處理器,控制硬件tcp/ip協(xié)議棧w5100芯片實現(xiàn)設備的以太網傳輸,并利用c2h對w5100中的關鍵c代碼進行硬件提速.該系統(tǒng)傳輸數(shù)據可靠,傳輸速度較傳統(tǒng)實現(xiàn)方法有顯著提高,實現(xiàn)了系統(tǒng)的高速網絡傳輸.

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

本文采用wh8280鍵盤控制芯片在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設計。從硬件設計和軟件設計兩方面詳細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計方便,可靠性高,可以應用于其它嵌入式系統(tǒng)中。

介紹了機床嵌入式控制系統(tǒng)中工業(yè)pc機與數(shù)字信號處理器dsp之間基于pci總線及usb的通信技術,通過相應接口設備通訊電路的搭建,實現(xiàn)了上位機與下位機之間數(shù)據的高速傳輸,滿足了系統(tǒng)實時性要求。此外還對通信系統(tǒng)主要芯片進行了簡要介紹。

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)語言,設計了嵌入式系統(tǒng)中的鍵盤接口。在介紹硬件平臺的基礎上,給出了嵌入式linux下鍵盤設備驅動程序的工作過程及實現(xiàn)方法,簡單介紹了qt/embedded的架構和字符輸入策略,詳細設計了qt鍵盤驅動插件和應用程序。實驗表明,鍵盤驅動采用qt的插件系統(tǒng),具有更好的獨立性和移植性。

本文采用wh8280鍵盤控制芯片在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設計。從硬件設計和軟件設計兩方面詳細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計方便,可靠性高,可以應用于其它嵌入式系統(tǒng)中。