使用 Nios 自定义指令的嵌入式系统优化设计

使用 Nios 自定义指令的嵌入式系统优化设计

一、采用Nios定制指令的嵌入式系统优化设计(论文文献综述)

苏靖婷[1](2021)在《基于SOPC的声纹识别系统的设计与现》文中研究表明“无监督”身份认证的时代已经到来,快速准确便捷的实现身份认证,不仅能够方便人们的生活,还能保障个人权益。以往常见的身份认证方法普遍存在被“冒名顶替”的风险。因此,生物特征识别技术应运而生。其中声音作为人类携带的自然属性,采用“非接触式”的认证方式,使身份认证更加便捷,且对硬件要求简单,在刑侦、金融、军事、智能设备等领域,可以被广泛应用。SOPC(片上可编程系统)是一种以FPGA(现场可编程门阵列)为基础,通过软硬件结合的方式实现的系统。具有安全高效、成本低廉、易于维护等优势。故基于SOPC技术设计、实现本系统。本文设计实现了基于SOPC的声纹识别系统。主要内容包括基于FPGA的硬件模块的设计实现以及将各模块集成为SOPC系统两大部分。硬件部分包含预处理和特征提取两个模块。预处理模块包括预加重模块、分帧模块、加窗模块和端点检测模块,实现了对语音信号的初步处理,消除了噪音并增强了有用信息。特征提取模块包括FFT模块、功率谱模块、Mel滤波模块、LOG模块和DCT模块,实现了从经过预处理后的语音信号中提取出能够表达说话人独有个性的特征。并结合Nios II处理器,设计集成了SOPC系统。经测试结果表明,所实现的声纹识别系统有效可行。

李明峰[2](2020)在《基于SOPC的图像采集与处理系统设计》文中指出随着数字图像技术的高速发展,图像采集与图像处理技术广泛应用于军事、工业以及我们的日常生活中。图像的采集和处理涉及到的数据量大,对带宽需求高,普通的MCU难以胜任。为此,通常采用带有摄像头接口的高主频的MCU方案来实现图像的采集与处理。由于系统主频高,硬件设计的复杂度将大大提高,另外研发的时间成本和系统的功耗也将显着的增加。若是采用纯粹的FPGA方案,虽然可以采用硬件的IP核去实现图像的采集,但是如果要用硬件的方法去实现复杂算法显然是一项富有挑战性的工作,不利于算法的优化和扩展,而且对产品今后的维护也带来诸多不便,维护成本高。与传统的图像采集和处理系统相比,本设计采用了SOPC软硬件协同技术,充分利用了硬件的并行性以及软件的灵活性,从本质上改善了图像处理的速度,使图像处理的效率得到了极大的提高。利用硬件的高速性及并行性来实现对时序要求较高的图像采集部分以及运算量大、重复性强的预处理算法;而针对各个外设的初始化配置参数多,以及外设工作参数需要频繁调整的难点,则可以充分利用软件的可扩展性和灵活性使其得以解决,也可以通过软件输出的控制信号协调各个硬件模块的工作,保证系统各个模块相互配合,有序高效的运作,同时也为实现更高水平的图像处理算法提供了可能。本文研究了一个基于SOPC的图像采集与处理系统架构,该架构只采用了一片DDR2存储器芯片,便同时实现了三方共享,分别是作为摄像头模块的存储内存、TFT液晶显示屏的显示内存以及Nios II软核的运行内存,使资源得到了充分的利用,降低了生产成本。整个图像采集与处理系统在Intel公司AX515的FPGA硬件开发平台上搭建,硬件部分实现系统的图像采集、中值滤波以及TFT显示等功能,而软件部分则实现了对摄像头模块的初始化配置以及工作参数的调整、Avalon-MM master读写IP核的基地址和存储深度的分配以及输出用于协调各个硬件模块的控制信号。本文对系统的总体架构和SOPC开发流程作了详细的介绍,对时钟域进行了分析与划分,并对缓存单元和寄存器配置进行了详细规划。通过对SOPC系统各个模块的仿真验证与板级测试结果,表明了本文所提出的架构是具有可行性的,基于该架构所集成的系统成本更低,且便于维护,具有良好的可升级性、可拓展性和可移植性。

祝倩[3](2020)在《基于龙芯LS132软核处理器的SoC设计与实现》文中研究表明随着我国航天工程领域任务的日趋复杂化、多样化,业界对航天器的控制中枢——处理器系统的性能要求日益增加,相关研究日益加深。针对进一步降低航天器中的处理器系统的成本,提升系统稳定性,加快运行速度等基本要求,本课题以龙芯LS132处理器软核为核心单元,设计了包含软硬件在内的片上系统So C。本课题的主体内容展开如下:首先,基于完备的资料调研与总结,对So C、FPGA、CPU、片上总线与MIPS32指令集等相关特征进行了论述。在此基础上,开展了LS132处理器核源码仿真实验,从而验证了该处理器核的正确性与功能完整性。其次,归纳了本课题中So C系统的硬件架构的设计以及软件部分的设计流程。在硬件平台设计方面,除对总线模块的设计进行说明并仿真验证之外,实现了系统的程序存储器——Nor Flash控制器的设计与优化。从算法创新的角度,提出了使用解锁省略与写入缓冲器编程算法协同优化的方式提升控制器读写速率,并且通过仿真结果证明本优化设计算法比标准编程算法速度提升约3.5倍,比硬件解锁单字编程算法速度提升约2倍。在So C系统的软件设计部分,包含搭建GCC交叉编译环境,编译启动代码PMON以及设计相关应用文件等内容。最后,基于本课题所设计的So C系统功能进行了一系列的测试实验,主要包括启动代码PMON的编译结果验证,以及所设计的应用文件的平台验证,验证结果表明该片上系统So C的功能完全正确。随后,对So C系统的资源占用情况与系统性能进行了表征与评估,结果表示该So C系统可稳定运行在43MHz的时钟频率下,符合设计要求。从应用创新的角度,本课题基于设计的硬件平台对Vx Works的板级支持包BSP进行了设计与开发,实现了Vx Works操作系统在LS132软核处理器平台上的正确移植。本课题工作为实现航天领域国产芯片自主可控奠定了良好基础,同时为我国航天领域中处理器系统的设计提供了新的思路,具有显着的工程现实意义。

李瑞[4](2020)在《基于FPGA和Nios Ⅱ的低功耗简易手持示波器的设计》文中指出示波器作为“电子工程师的眼睛”,是工程领域最常用的测量仪器之一。手持式示波器克服了传统数字示波器体积大、功耗高等缺点,在保留了传统数字示波器的基本功能的情形下,使示波器变得更加的小型、便携,尤其适合在户外以及对测量仪器的体积要求十分严格的环境中使用。然而如今市面上的手持示波器价格极其昂贵,进口品牌的手持示波器价格可达几万元。对于简单的测量,在功耗、体积以及成本上仍有很大的优化空间。针对以上问题,本文设计了一款基于FPGA和Nios Ⅱ的低功耗简易手持示波器,对市面上现有的手持示波器进行了功耗、体积和成本的优化,同时能够进行一般的测量。详细阐述了示波器的功能需求和技术指标,并依据功能需求和技术指标进行了示波器的总体方案设计和软硬件划分的方案设计。硬件设计基于FPGA和Qsys,硬件子模块包括采样模块、触发控制模块、波形存储模块、参数测量模块、波形显示模块、触摸控制模块,详细分析了各模块的功能并基于FPGA实现。同时在硬件设计中搭建了Qsys系统,作为一个硬件平台,来进行后续软件设计的实现。本文的研究重点为示波器的低功耗问题。首先对FPGA功耗进行分析,并据此对示波器进行低功耗设计,不仅仅使用单一的低功耗设计方法,而是将多种低功耗设计方法结合,其中效果最显着的低功耗设计方法是门控时钟技术。然而在使用门控时钟进行功耗优化的同时会带来时钟偏斜和亚稳态两种时序问题,从原理上分析了时钟偏斜和亚稳态的产生以及引入设计的原因,使用全局时钟树以及其他一系列方法将两种时序问题解决,并使用功耗仿真对功耗优化结果进行分析。示波器软件设计基于Nios Ⅱ进行示波器操作界面的绘制以及使用Nios Ⅱ控制各功能模块完成触摸功能处理。最后对设计进行功能测试,分为时序测试、整体测试和功耗测试。测试结果表明示波器未出现时序问题,且低功耗设计对功耗的优化效果显着,其余各项指标均满足要求,达到了预期目标。

厉晟[5](2020)在《基于模型预测控制的爬虫打印机器人轨迹跟踪问题研究》文中研究说明针对传统打印设备体积过大、打印幅面有限、不便于随身携带等问题,本文设计了一种可在纸面上自由移动的两轮差速式驱动的爬虫打印机器人,大幅缩减了打印机体积,打印幅面不再受机械结构上的约束。爬虫打印机打印效果与其轨迹跟踪控制器密切相关,爬虫打印机器人喷头的喷墨频率需要时间参数,轨迹跟踪要求跟踪以时间为参数的路径,两者结合也就是爬虫打印机器人需要在给定的时间点出现在期望的轨迹位置上喷墨,这样可极大提升喷墨质量,因此本文针对爬虫打印机的轨迹跟踪问题深入展开。诸多轨迹跟踪控制律中,模型预测控制具有其滚动优化策略并且能及时弥补模型失配、受扰动因素引起的不确定性、动态性能好、能有效处理多变量多约束问题、通过反馈矫正输出提高系统鲁棒性等优点,本文在设计的爬虫打印机器人模型基础上,基于模型预测控制展开对爬虫打印机器人轨迹跟踪问题的深入研究。本文研究了线性时变模型预测控制(LTV MPC),将非线性系统转换为线性时变系统,推导了LTV MPC算法公式,同时将LTV MPC的最优问题转化为便于求解的标准二次规划问题,还有约束处理的转换。针对爬虫打印机器人运动学模型的轨迹跟踪控制设计合适的LTV MPC控制器,仿真结果验证了LTV MPC不仅实现快速的期望轨迹跟踪,同时也保证了跟踪过程的平稳性。在非线性模型预测控制研究(NMPC)中,本文分析最优控制问题的一阶必要条件,基于爬虫打印机器人动态误差模型设计NMPC控制器,建立爬虫打印机器人轨迹跟踪的最优控制问题,阐述了NMPC求解流程以及稳定性分析。介绍了一种基于最优化一阶必要条件的求解最优化问题的快速NMPC求解算法—C/GMRES,通过引入多重打靶法与障碍函数法对C/GMRES算法进行改进,推导了基于两种算法的轨迹跟踪最优控制问题一阶最优必要条件,对改进后的C/GMRES算法进行轨迹跟踪仿真实验。

林徐镔[6](2020)在《基于SOPC的高精度DDS信号发生器优化设计》文中研究指明随着电子通信的不断发展,人们对信号发生器的性能和指标需求越来越高。信号发生器被广泛应用于电子通信、仪表放大、雷达信号等领域。与传统的信号发生器相比,现代化的电子技术对信号发生器性能和其他各个方面的要求不断提高。直接数字频率合成技术(DDS)是一种新型的频率合成技术,该技术的特点是产生频率精度高,转换速率快、相位变化连续。本文在此背景下,对DDS信号源进行设计和研究。整个系统是围绕可编程逻辑门阵列FPGA为硬件核心平台,在其内部嵌入NIOS Ⅱ处理器,组成了可编程片上系统(SOPC),通过上位机QT软件或TFT彩屏的参数设置,来产生高精度信号(正弦波、方波、三角波),基带调制信号和正交信号,满足设计的要求。本文给出了整个系统的硬件设计、软件设计以及优化设计,着重描述和分析了基于SOPC信号发生器中的DDS产生原理、滤波器设计和DDS的优化设计。经过实验室的仿真、测试、调试和改进,设计完成的DDS信号发生器可以产生多种基本波形以及数字基带调制信号(ASK、FSK、PSK、QAM)和正交信号,波形从1Hz-1OMHz连续可调,并且产生的波形频率分辨率为0.03Hz,相位分辨率为0.1°,杂散为-60dBc。本文的设计主要包括以下内容:系统的硬件设计。包括DDS的模块、基带信号调制模块、DAC模块、低通滤波模块、程控放大模块、PS2键盘模块以及TFT彩屏模块。系统的软件设计。包括FPGA的Verilog HDL的逻辑编写、NIOS Ⅱ 32位处理器的C语言软件编程和QT C++上位机UI界面的编写。通过Verilog语言实现硬件系统的逻辑,上位机串口控制波形、频率、相位的变换。系统的优化设计。主要是对DDS的杂散进行优化,包括分析杂散的成因:相位截断误差、幅度量化误差以及DAC非理想产生的影响,针对相位截断误差对杂散的影响,应用波形对称法、抖动注入法、多项式插值法这三种抑制杂散的方案,通过Matlab仿真比较了这几种方案对抑制杂散的效果,最后在系统中进行了优化实现。

郑世飞[7](2020)在《基于FPGA的气体检测仪的设计与实现》文中研究指明工业经济的迅猛发展推动了整个社会的快速进步,但同时工业生产活动中的安全事故也给人民的生命财产安全和环境保护带来了严重的危害。在石油、化工、煤矿等行业中,尤其以易燃易爆气体的爆炸和有毒有害气体的泄漏造成的安全问题最为广泛和严重。现有的气体检测仪器大多存在探测气体单一、数据采集精度不够、交互性差等缺点。基于此背景,本文设计了一款具有远程监控功能的高精度多气体浓度检测仪器。针对系统需求分析,首先进行系统整体设计,通过方案对比,本文以FPGA为控制核心利用电化学气体传感器,配合4G通讯技术、无线通讯技术、北斗定位技术、嵌入式开发技术、传感器采集技术等构建整体设计框架。然后对系统的软硬件进行设计:硬件部分采用可编程逻辑器件MAX10定制Nios II软核处理器作为控制核心,设计了电源电路、气体浓度采集电路、无线通讯电路、4G通讯电路、北斗定位电路、液晶显示电路、存储器存储电路、按键控制电路、声光报警电路。软件部分是根据搭建的Nios II硬件系统基于Nios II-eclipse软件开发平台,通过C语言对Nios II软核处理器的硬件抽象层系统库(HAL)API函数进行调用开发,实现传感器浓度信息读取(CO、H2S、NH3、PH3、NO、NO2、CL2、VOC、O2、SO2、温湿度)、无线通讯、位置定位、液晶显示、数据存储、危险报警等功能。最后进行模块测试和整体测试,通过多版本迭代实验测试及完善功能,当前各项指标及功能均已满足企业要求。

蔡世瑞[8](2020)在《基于X射线管老炼测试台控制系统设计》文中研究指明近年来,X射线因其优异的透射能力及其他优点,广泛的应用在医疗影像、安防检测、工业探伤等各个领域,发挥着重要作用。作为X射线的出光元件,X射线管的优劣从根本上决定了透射仪器的整体性能,所以对X射线管性能参数的检测是至关重要的。X射线管老炼测试系统作为X射线管生产过程中非常重要的设备,对球管质量的优劣以及使用寿命有不可忽视的影响。老炼测试系统主要由高压发生器和控制软件组成,控制系统涉及了控制策略,参数采集等一系列任务。目前控制方案大都采用高压电源系统配合示波器的半自动测试系统来进行测试,但是由于高压电源的输出电压极高,对操作人员的使用安全有很大的威胁,并且多通道示波器获取多个参数带来的成本提高,示波器通道有限不便扩展,示波器生成波形不便于在线分析处理等缺点。本文提出一种可远程操控的X射线管老炼测试系统控制模型,并进行相关硬件的搭建和软件编写。控制系统主要由底层嵌入式控制系统和LabVIEW上位机组成,二者之间通过网络通信进行信息交互,协同完成自动化流程控制、波形采集、上位机波形显示等任务。嵌入式控制系统硬件以FPGA为主控芯片,配合一系列外围电路包括:隔离电路、AD电路、DA电路、传输控制电路、通信电路等。软件上使用Verilog硬件编程语言编写采样程序对高速AD芯片进行控制,实现对测试台高压电源脉冲波形进行快速采集,很大程度的还原脉冲波形的生成轨迹。FPGA内部搭建一个Nios II软核,自定义CPU和外设,实现Verilog语言与C语言的联合编程。在软核内移植并裁剪了μC/OS-II嵌入式操作系统,用以协调逻辑控制以及通信交互,极大方便开发人员的程序编写。使用LabVIEW软件设计了一个上位机显示控制界面,通过网络通信实现对X射线管老炼测试台的远程控制。最后,配合示波器等工具验证了控制系统各个部分的功能。实验结果表明本系统功能完善,性能可靠,具有很好的应用和借鉴意义。

王晶玥[9](2019)在《可扩展处理器自定义指令并行选择研究》文中提出在可扩展处理器中实现自定义指令已经成为提高应用程序运行效率的常用方法之一,自定义指令识别包括四个步骤:中间表示生成、自定义指令枚举、自定义指令选择及代码自动生成,其中自定义指令选择问题是专用指令集处理器设计过程中涉及的一个复杂问题。为了解决现有识别自定义指令方法设计周期长,大多数已有研究是在单个计算节点上采用串行算法来解决自定义指令选择问题,同时满足嵌入式应用对高性能和低功耗不断增长的需求,提出一种面向可扩展处理器的自定义指令并行选择方法。针对自定义指令选择问题的高计算复杂度,首先利用基于深度图分割的高效并行方法来选择自定义指令。依据提出的运行时间预测模型将初始问题分成若干具有相似复杂度的子问题,其次由从节点利用分支定界算法对子问题进行求解,可保证计算节点间的负载均衡。实验结果表明,所提出的自定义指令并行选择方法优于采用多子问题分割方法的并行方法和一次性分割方法的并行方法,可达到近似线性加速的目标。该论文有图23幅,表8个,参考文献63篇。

邢磊[10](2019)在《基于CORDIC算法的DDS信号发生器设计与实现》文中研究表明直接数字频率合成技术(DDS)具有频率分辨率高、转换速度快、相位连续等优点,在通信、电子对抗和军事等领域应用广泛。全数字结构实现的DDS输出信号频率范围小、杂散较大,限制了 DDS的应用。为了改善输出信号质量,实现多种数字调制,以FPGA为开发平台,设计并实现了基于CORDIC算法的DDS信号发生器。本文主要研究内容为:(1)CORDIC算法优化。针对传统CORDIC算法中存在的算法收敛范围小,迭代次数多的问题进行优化,通过区间转化扩大算法收敛范围,去冗余旋转减少相应角度的迭代次数。Modelsim仿真结果表明,在对相应角度计算时,优化后算法的运算速度有了一定提升。(2)信号发生器硬件电路设计。以EP4CE10E22C8芯片为处理单元设计了信号发生器硬件电路,分为核心板和数模转换模块。核心板包括系统电源电路、SDRAM接口电路、复位电路等,数模转换模块主要包括DAC接口电路和放大电路等。(3)信号发生器逻辑设计。逻辑设计主要包括Nios Ⅱ软核处理器、FPGA内部数据处理等模块。Nios Ⅱ软核处理器主要对串口接收数据进行处理。FPGA内部数据处理根据输入信号频率生成相应信号,并进行相应调制。为了灵活控制信号发生器,基于Qt设计了上位机。测试结果表明,信号发生器可以产生2ASK、2FSK、2PSK和QPSK四种数字调制信号和正弦信号,且波形良好。通过示波器的FFT功能对信号进行频谱测试,结果表明信号杂散较小,信号质量较好。基于CORDIC算法的DDS信号发生器具有输出信号波形连续、频谱纯度较高、实现多种数字调制等优点,具有一定的实际应用价值。

二、采用Nios定制指令的嵌入式系统优化设计(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、采用Nios定制指令的嵌入式系统优化设计(论文提纲范文)

(1)基于SOPC的声纹识别系统的设计与现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 声纹识别发展与研究现状
    1.3 技术难点及主要工作
    1.4 论文章节安排
第二章 系统关键技术
    2.1 声纹识别技术
        2.1.1 声纹识别的分类
        2.1.2 声纹识别流程
    2.2 SOPC系统设计方法
        2.2.1 基于FPGA的 SOPC技术简介
        2.2.2 Nios II软核处理器
        2.2.3 Avalon架构
        2.2.4 SOPC系统设计开发流程
第三章 声纹识别系统总体设计
    3.1 系统功能设计
        3.1.1 系统功能需求与分析
        3.1.2 系统功能划分与流程设计
    3.2 系统硬件平台
        3.2.1 Cyclone II FPGA
        3.2.2 语音信号采集模块
第四章 声纹识别系统的硬件设计与实现
    4.1 预处理模块
        4.1.1 预加重模块
        4.1.2 分帧模块
        4.1.3 加窗模块
        4.1.4 端点检测模块
    4.2 MFCC特征参数提取模块
        4.2.1 FFT模块
        4.2.2 功率谱模块
        4.2.3 Mel滤波模块
        4.2.4 LOG模块
        4.2.5 DCT模块
        4.2.6 动态特征模块
第五章 基于SOPC的声纹识别系统实现与功能测试
    5.1 预处理模块的集成
    5.2 MFCC特征参数提取模块的集成
    5.3 SOPC系统的集成
    5.4 系统板级调试验证
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢

(2)基于SOPC的图像采集与处理系统设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 图像采集与处理系统的国内外研究现状
        1.2.1 图像处理技术国内外研究现状
        1.2.2 基于FPGA的图像采集系统发展概况
    1.3 本文研究内容与章节安排
第二章 FPGA与 SOPC基础
    2.1 FPGA技术
        2.1.1 FPGA技术概述
        2.1.2 Cyclone IV器件简介
        2.1.3 FPGA开发流程
        2.1.4 Verilog HDL概述
    2.2 SOPC技术
        2.2.1 SOPC技术概述
        2.2.2 SOPC开发流程
        2.2.3 Nios II软核处理器
        2.2.4 Avalon总线
    2.3 本章小结
第三章 系统的硬件模块设计
    3.1 图像采集与处理系统整体设计
        3.1.1 系统组成
        3.1.2 系统的数据流走向
        3.1.3 系统的时钟域规划
    3.2 图像采集模块
        3.2.1 图像传感器
        3.2.2 MT9V034性能介绍
        3.2.3 图像数据输出时序
        3.2.4 IIC配置总线
    3.3 图像数据存储模块(DDR2 SDRAM)
    3.4 中值滤波模块
        3.4.1 中值滤波技术原理简介
        3.4.2 快速中值滤波原理
    3.5 图像显示模块
        3.5.1 TFT显示屏简介
        3.5.2 TFT屏的扫描方式
        3.5.3 TFT屏的显示时序
    3.6 本章小结
第四章 系统的软件设计与模块仿真
    4.1 应用IP设计功能模块
        4.1.1 Nios II系统构建
        4.1.2 IP核配置之Nios II处理器
        4.1.3 IP核配置之锁相环
        4.1.4 IP核配置之DDR2 SDRAM Controller
        4.1.5 IP核配置之Avalon-MM master
        4.1.6 IP核配置之PIO
    4.2 摄像头捕获模块设计与验证
        4.2.1 摄像头捕获模块的实现
        4.2.2 摄像头捕获模块的仿真验证
    4.3 图像显示模块的设计与验证
        4.3.1 TFT控制器模块的接口设计
        4.3.2 TFT工作时序的具体实现
        4.3.3 TFT驱动时序仿真
        4.3.4 TFT控制器的上板验证
    4.4 中值滤波模块的实现
        4.4.1 3 *3方形窗的实现
        4.4.2 中值滤波模块的仿真测试
        4.4.3 中值滤波模块的上板测试
    4.5 基于Eclipse的软件开发
        4.5.1 对Avalon_MM_WR/RD的基地址和长度进行设置
        4.5.2 设置MT9V034的寄存器的参数
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
致谢

(3)基于龙芯LS132软核处理器的SoC设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
缩略词对照表
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题相关技术
        1.2.1 系统级芯片SoC
        1.2.2 软核处理器
        1.2.3 片上总线
        1.2.4 硬件开发平台
    1.3 课题研究内容
    1.4 课题研究目标
    1.5 课题研究意义
    1.6 论文组织结构
第2章 课题设计技术和流程
    2.1 课题设计技术
        2.1.1 IP核复用技术
        2.1.2 软硬件协同设计技术
    2.2 课题设计流程
        2.2.1 FPGA设计流程
        2.2.2 课题设计流程
    2.3 本章小结
第3章 MIPS32 指令集与软核处理器LS132
    3.1 MIPS指令集
        3.1.1 数据类型
        3.1.2 寄存器
        3.1.3 指令集
        3.1.4协处理器CP0
        3.1.5 异常
    3.2 LS132软核处理器
        3.2.1 LS132简介
        3.2.2 LS132编程功能实现
        3.2.3 LS132源码仿真测试
    3.3 本章小结
第4章 基于LS132的SoC设计
    4.1 AXI总线协议
        4.1.1 读写架构
        4.1.2 信号描述
        4.1.3 读写时序
        4.1.4 握手过程
    4.2 SoC硬件部分设计
        4.2.1 整体SoC平台架构
        4.2.2 总线模块的实现
        4.2.3 Nor Flash控制器设计与实现
        4.2.4 其他模块说明
    4.3 SoC软件部分设计
        4.3.1 交叉编译环境的搭建
        4.3.2 启动代码的编译和烧写
        4.3.3 应用程序的设计
    4.4 本章小结
第5章 基于LS132的SoC平台测试与验证
    5.1 FPGA开发平台
    5.2 PMON的编译与验证
    5.3 应用程序的验证
    5.4 系统性能分析
    5.5 本章小结
第6章 VxWorks操作系统移植
    6.1 VxWorks操作系统
    6.2 BSP的设计
    6.3 VxWorks操作系统的移植
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 课题总结
    7.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(4)基于FPGA和Nios Ⅱ的低功耗简易手持示波器的设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究目的和意义
        1.1.1 课题来源与背景
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 示波器国内外研究现状
        1.2.1 传统数字示波器国内外研究现状
        1.2.2 手持示波器国内外研究现状
        1.2.3 手持示波器研究现状分析
    1.3 FPGA低功耗研究现状
        1.3.1 FPGA低功耗技术研究现状
        1.3.2 FPGA功耗估计研究与发展现状
    1.4 主要研究内容及章节安排
第2章 示波器总体方案设计与硬件设计
    2.1 示波器功能需求与主要技术指标
        2.1.1 示波器功能需求
        2.1.2 示波器技术指标
    2.2 示波器总体方案设计
    2.3 示波器软硬件划分方案设计
        2.3.1 软硬件划分设计的意义
        2.3.2 Qsys与 FPGA硬件设计
        2.3.3 基于Nios Ⅱ的软件设计
    2.4 示波器硬件设计
        2.4.1 示波器硬件设计概述
        2.4.2 示波器硬件器件选型
        2.4.3 基于FPGA的硬件设计
        2.4.4 示波器Qsys系统的搭建
    2.5 本章小结
第3章 示波器低功耗设计
    3.1 FPGA功耗的基本概念
        3.1.1 FPGA功耗的主要构成
        3.1.2 影响功耗的主要因素
    3.2 系统与架构级低功耗设计
        3.2.1 软/硬件协同的设计方法
        3.2.2 多种集成IP核的选择与配置
        3.2.3 降低供电电压的设计方法
    3.3 RTL与行为级低功耗设计
        3.3.1 基于资源共享的低功耗设计方法
        3.3.2 基于门控时钟的低功耗设计方法
    3.4 低功耗设计结果分析
        3.4.1 时序仿真方法
        3.4.2 功耗优化仿真结果
        3.4.3 功耗优化结果分析
    3.5 本章小结
第4章 示波器软件设计与功能测试
    4.1 示波器软件设计
        4.1.1 软件设计概述
        4.1.2 操作界面GUI选型
        4.1.3 操作界面显示模块软件设计
        4.1.4 操作界面触摸功能处理
    4.2 示波器功能测试内容
    4.3 示波器功能测试
        4.3.1 时序测试
        4.3.2 整体测试
        4.3.3 功耗测试
    4.4 测试结果总结
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢

(5)基于模型预测控制的爬虫打印机器人轨迹跟踪问题研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 便携式打印机发展
        1.2.2 移动机器人轨迹跟踪问题研究现状
        1.2.3 模型预测控制研究概述
    1.3 本文主要研究内容
第二章 爬虫打印机器人结构及控制系统设计
    2.1 爬虫打印机器人结构设计
        2.1.1 爬虫打印机器人机械结构设计
        2.1.2 爬虫打印机器人电路模块设计
        2.1.3 爬虫打印机器人实物
    2.2 爬虫打印机器人SOPC系统硬件设计
        2.2.1 SOPC简介
        2.2.2 Nios Ⅱ嵌入式软核处理器
        2.2.3 Avalon总线
        2.2.4 Qsys系统搭建
    2.3 爬虫打印机器人SOPC系统软件设计
        2.3.1 程序流程分析
        2.3.2 打印数据处理
        2.3.3 启动打印及姿态数据上报
    2.4 爬虫打印机器人打印测试
        2.4.1 爬虫打印机器人墨盒喷头的墨滴检测
        2.4.2 打印效果测试
    2.5 本章小结
第三章 爬虫打印机器人建模
    3.1 坐标系转换
    3.2 爬虫打印机器人运动约束
    3.3 爬虫打印机器人运动学模型
    3.4 爬虫打印机器人动态误差模型
    3.5 爬虫打印机器人动力学模型
    3.6 爬虫打印机器人控制方案选择
        3.6.1 基于运动学模型的控制分析
        3.6.2 基于动力学模型的控制分析
        3.6.3 控制方案确定
    3.7 本章小结
第四章 基于线性时变模型预测控制的爬虫打印机器人轨迹跟踪问题研究
    4.1 非线性模型预测控制
    4.2 线性时变模型预测控制
        4.2.1 线性时变模型近似处理
        4.2.2 预测模型设计
        4.2.3 目标函数设计
        4.2.4 约束条件设计
        4.2.5 优化求解及反馈机制
    4.3 基于爬虫打印机器人运动学模型的LTV MPC设计
    4.4 仿真实验结果及分析
    4.5 本章小结
第五章 基于非线性模型预测控制的爬虫打印机器人轨迹跟踪问题研究
    5.1 最优控制问题
        5.1.1 静态最优控制问题
        5.1.2 动态最优控制问题
    5.2 爬虫打印机器人轨迹跟踪问题的非线性模型预测控制器设计
        5.2.1 爬虫打印机器人轨迹跟踪的最优控制问题
        5.2.2 NMPC求解流程
        5.2.3 稳定性分析
    5.3 快速非线性模型预测控制求解算法
        5.3.1 C/GMRES算法概述
        5.3.2 基于C/GMRES算法的轨迹跟踪最优控制问题的一阶最优必要条件
        5.3.3 改进C/GMRES算法
        5.3.4 基于改进C/GMRES算法的轨迹跟踪最优控制问题的一阶最优必要条件
    5.4 仿真实验结果及分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
    3 发明专利
学位论文数据集

(6)基于SOPC的高精度DDS信号发生器优化设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状及发展态势
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 频率合成技术发展态势
    1.3 本文研究内容和章节安排
    1.4 本章小结
第二章 整体设计方案与分析
    2.1 设计指标
    2.2 整体设计思路
    2.3 方案论证与选择
        2.3.1 DDS模块方案
        2.3.2 FPGA系统方案研究
        2.3.3 UI软件系统设计方案
    2.4 调制方式的分析
        2.4.1 ASK和FSK的调制的分析
        2.4.2 PSK和QAM的调制的分析
    2.5 本章小结
第三章 硬件系统设计
    3.1 硬件整体方案设计
    3.2 DDS模块原理及设计思路
        3.2.1 FPGA内部DDS逻辑设计
        3.2.2 Matlab仿真分析
    3.3 基带信号调制
        3.3.1 ASK和FSK调制
        3.3.2 PSK和QAM调制
    3.4 NIOS Ⅱ硬件设计
        3.4.1 NIOS Ⅱ硬件开发流程
    3.5 数模转换电路设计
    3.6 滤波电路设计
    3.7 本章小结
第四章 软件设计
    4.1 NIOS Ⅱ软件设计流程
        4.1.1 NIOS Ⅱ系统TFT彩屏的软件交互
        4.1.2 NIOS Ⅱ系统输入控制设计
    4.2 上位机软件设计
        4.2.1 QT图形界面设计流程
        4.2.2 上位机QT设计详细步骤
    4.3 本章小结
第五章 优化设计与分析
    5.1 杂散的成因分析
        5.1.1 相位截断误差
        5.1.2 幅度量化误差
        5.1.3 DAC非理想对频谱的影响
    5.2 主要的杂散抑制方法
        5.2.1 波形对称
        5.2.2 抖动注入
        5.2.3 多项式插值
    5.3 本章小结
第六章 测试与分析
    6.1 测试方案及平台介绍
    6.2 波形信号的测试
    6.3 基带调制信号的测试
    6.4 频率和相位的测试
        6.4.1 频率精度和分辨率的测试
        6.4.2 相位分辨率的测试
        6.4.3 频谱的测试
    6.5 本章小结
第七章 结论
致谢
参考文献

(7)基于FPGA的气体检测仪的设计与实现(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 国外发展状况
        1.2.2 国内发展状况
    1.3 课题来源与主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
        1.3.3 论文章节安排
    1.4 本章小结
第二章 总体方案设计及Nios Ⅱ系统概述
    2.1 系统的功能要求
    2.2 系统的方案对比
    2.3 系统总体方案设计
    2.4 Nios Ⅱ系统概述
        2.4.1 Nios Ⅱ系统简介
        2.4.2 Nios Ⅱ内核结构
        2.4.3 Avalon总线简介
        2.4.4 Nios Ⅱ设计流程
    2.5 本章小结
第三章 系统硬件设计
    3.1 硬件总体设计方案
    3.2 Nios Ⅱ系统硬件设计
    3.3 各功能模块电路设计
        3.3.1 气体采集模块
        3.3.2 FPGA模块
        3.3.3 电源模块
        3.3.4 4G通讯模块
        3.3.5 无线通讯模块
        3.3.6 北斗定位模块
        3.3.7 按键控制模块
        3.3.8 液晶显示模块
        3.3.9 隔膜泵模块
        3.3.10 温湿度模块
        3.3.11 存储模块
    3.4 本章小结
第四章 系统软件设计
    4.1 总体软件设计
    4.2 主要子程序软件设计
        4.2.1 气体采集程序设计
        4.2.2 4G通讯程序设计
        4.2.3 液晶显示程序设计
        4.2.4 北斗定位程序设计
        4.2.5 温湿度程序设计
    4.3 本章小结
第五章 系统实验测试
    5.1 电路测试
        5.1.1 电路焊接测试
        5.1.2 电源电路测试
        5.1.3 FPGA电路测试
    5.2 模块测试
        5.2.1 4G通讯模块测试
        5.2.2 无线通讯模块测试
        5.2.3 北斗定位模块测试
        5.2.4 气体采集模块测试
    5.3 整体测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 不足
参考文献
附录一 :气体检测仪主控板原理图
附录二 :气体检测仪主控板PCB
附录三 :气体检测仪采集板原理图
附录四 :气体检测仪采集板PCB
攻读硕士学位期间发表的论文

(8)基于X射线管老炼测试台控制系统设计(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景以及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 测试台控制系统相关技术综述
    2.1 Modbus协议
        2.1.1 Modbus协议简介
        2.1.2 Modbus协议内容
    2.2 μC/OS-II嵌入式操作系统
        2.2.1 μC/OS-II嵌入式操作系统简介
        2.2.2 μC/OS-II嵌入式操作系统特点
        2.2.3 μC/OS-II嵌入式操作系统结构
    2.4 本章小结
第三章 X射线管测试台总体设计
    3.1 测试台总体设计
        3.1.1 测试台组成及布局
        3.1.2 测试台总体功能示意图
        3.1.3 测试台抗干扰设计
    3.2 X射线管测试台控制需求
        3.2.1 任务需求
        3.2.2 接口需求
    3.3 X射线管测试台控制系统框架
    3.4 本章小结
第四章 测试台控制系统硬件设计
    4.1 采样电路
    4.2 隔离电路
        4.2.1 数字信号隔离
        4.2.2 模拟信号隔离
    4.3 光纤传输电路
    4.4 通信电路
        4.4.1 RS485通信
        4.4.2 以太网通信
    4.5 FPGA外围电路
    4.6 PCB设计
    4.7 本章小结
第五章 软件设计
    5.1 控制系统软件总体工作流程
    5.2 SOPC及 Nios II软核构建
        5.2.1 Nios II使用背景及简介
        5.2.2 Nios II软核构建
    5.3 μC/OS-II程序设计
    5.4 FPGA采样程序设计
        5.4.1 采样流程介绍
        5.4.2 FIFO配置使用
        5.4.3 采样数据处理
    5.5 串口通信程序设计
        5.5.1 串口通信软硬件搭建
        5.5.2 Modbus通信协议
        5.5.3 触摸屏通信
        5.5.4 变频器通信
    5.6 网络通信程序设计
        5.6.1 网络通信程序编写
        5.6.2 网络通信协议设计
    5.7 自动工作流程设计
    5.8 上位机软件设计
        5.8.1 LabVIEW介绍
        5.8.2 LabVIEW程序设计
    5.9 本章小结
第六章 控制系统实现与验证
    6.1 控制系统调试
        6.1.1 控制分机硬件实现
        6.1.2 控制分机调试
        6.1.3 整机联调
    6.2 系统性能测试
        6.2.1 波形显示处理
        6.2.2 测试台精度验证
        6.2.3 工作模式验证
        6.2.4 数据保存功能验证
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
    7.3 本章小结
参考文献
附录1
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

(9)可扩展处理器自定义指令并行选择研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容及结构安排
2 自定义指令自动识别相关理论
    2.1 可扩展处理器简介
    2.2 自定义指令类型及相关定义
    2.3 自定义指令自动识别流程
    2.4 云计算Hadoop框架
    2.5 最大团问题及相关算法
    2.6 本章小结
3 自定义指令并行选择方法
    3.1 自定义指令选择问题定义
    3.2 自定义指令并行选择方法模型
    3.3 深度图分割方法
    3.4 单个计算节点上的分支定界算法
    3.5 本章小结
4 实验及结果分析
    4.1 实验环境及测试基准
    4.2 自定义指令枚举结果
    4.3 自定义指令选择结果
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(10)基于CORDIC算法的DDS信号发生器设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
2 系统结构分析及设计
    2.1 DDS系统分析
    2.2 信号发生器整体结构设计
    2.3 本章小结
3 CORDIC算法的研究
    3.1 CORDIC算法模式分析
        3.1.1 CORDIC算法旋转模式
        3.1.2 CORDIC算法向量模式
    3.2 CORDIC算法结构分析
        3.2.1 CORDIC算法循环结构
        3.2.2 CORDIC算法流水线结构
    3.3 CORDIC算法优化
    3.4 本章小结
4 信号发生器的设计与实现
    4.1 信号发生器硬件结构及电路设计
        4.1.1 电源电路设计
        4.1.2 SDRAM接口电路设计
        4.1.3 JTAG接口电路设计
        4.1.4 时钟和复位电路设计
        4.1.5 DA转换电路设计
    4.2 信号发生器的FPGA实现
        4.2.1 Nios II软核处理器设计
        4.2.2 Nios EDS软件开发
        4.2.3 串口模块设计
        4.2.4 DDS模块设计
        4.2.5 数字调制模块设计
    4.3 上位机设计
    4.4 本章小结
5 测试结果及分析
    5.1 测试结果
        5.1.1 信号频谱测试
        5.1.2 调制功能测试
        5.1.3 频率准确度测试
    5.2 结果分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

四、采用Nios定制指令的嵌入式系统优化设计(论文参考文献)

  • [1]基于SOPC的声纹识别系统的设计与现[D]. 苏靖婷. 内蒙古大学, 2021(12)
  • [2]基于SOPC的图像采集与处理系统设计[D]. 李明峰. 南京邮电大学, 2020(03)
  • [3]基于龙芯LS132软核处理器的SoC设计与实现[D]. 祝倩. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
  • [4]基于FPGA和Nios Ⅱ的低功耗简易手持示波器的设计[D]. 李瑞. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
  • [5]基于模型预测控制的爬虫打印机器人轨迹跟踪问题研究[D]. 厉晟. 浙江工业大学, 2020(02)
  • [6]基于SOPC的高精度DDS信号发生器优化设计[D]. 林徐镔. 电子科技大学, 2020(08)
  • [7]基于FPGA的气体检测仪的设计与实现[D]. 郑世飞. 合肥工业大学, 2020(02)
  • [8]基于X射线管老炼测试台控制系统设计[D]. 蔡世瑞. 合肥工业大学, 2020(02)
  • [9]可扩展处理器自定义指令并行选择研究[D]. 王晶玥. 辽宁工程技术大学, 2019(07)
  • [10]基于CORDIC算法的DDS信号发生器设计与实现[D]. 邢磊. 西安科技大学, 2019(01)

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使用 Nios 自定义指令的嵌入式系统优化设计
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