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FPGA研發(fā)之道(10)架構(gòu)設(shè)計(jì)漫談(五)數(shù)字電路的靈魂-流水線

　　流水線，最早為人熟知，起源于十九世紀(jì)初的福特汽車工廠，富有遠(yuǎn)見的福特，改變了那種人圍著汽車轉(zhuǎn)、負(fù)責(zé)各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式，轉(zhuǎn)變成了流動(dòng)的汽車組裝線和固定操作的人員。于是，工廠的一頭是不斷輸入的橡膠和鋼鐵，工廠的另一頭則是一輛輛正在下線的汽車。這種改變，不但提升了效率，更是拉開了工業(yè)時(shí)代大生產(chǎn)的序幕。　　如今，這種模式常常應(yīng)用于數(shù)字電路的設(shè)計(jì)之中，與現(xiàn)在流驅(qū)動(dòng)的FPGA架構(gòu)不謀而合。舉例來說：某設(shè)計(jì)輸入為A種數(shù)據(jù)流，而輸出則是B種數(shù)據(jù)流，其流水架構(gòu)如下所示：　　 ? 　　每個(gè)模塊只
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FPGA研發(fā)之道(9)架構(gòu)設(shè)計(jì)漫談(四)并行與復(fù)用

　　FPGA其在眾多器件中能夠被工程師青睞的一個(gè)很重要的原因就是其強(qiáng)悍的處理能力。那如何能夠做到高速的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)的并行處理則是其中一個(gè)很重要的方式。　　數(shù)據(jù)的并行處理，從結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)單，但是設(shè)計(jì)上卻是相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)于現(xiàn)有的FPGA來說，雖然各種FPGA的容量都在增加，但是在有限的邏輯中達(dá)到更高的處理能力則是FPGA工程師面臨的挑戰(zhàn)。常用并行計(jì)算結(jié)構(gòu)如下圖所示：　　 ? 　　上圖中：前端處理單元負(fù)責(zé)將進(jìn)入數(shù)據(jù)信息，分配到多個(gè)計(jì)算單元中，圖中為3個(gè)計(jì)算單元(幾個(gè)根據(jù)所需的性能計(jì)算得
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德州儀器推增強(qiáng)Jacinto信息娛樂處理器系列DSP和視覺處理

　　日前，德州儀器(TI)宣布將信號(hào)處理功能添加到其全新的DRA75x處理器，以便幫助客戶增強(qiáng)信息娛樂系統(tǒng)并為信息高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)功能配對(duì)。這兩者的完美結(jié)合將幫助客戶生產(chǎn)具有極高數(shù)字化駕駛艙集成及傳統(tǒng)信息娛樂功能的汽車，同時(shí)不影響任何性能。Jacinto 6 EP與Jacinto 6 Ex兩種全新的DRA75x處理器和其它“Jacinto”器件基于相同的架構(gòu)而開發(fā)，使汽車制造商能擴(kuò)展自己的投資，無需進(jìn)行額外的研究與開發(fā)或顯著增加材料清單(BOM)即可提供具有軟硬件兼容
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FPGA研發(fā)之道(8)架構(gòu)設(shè)計(jì)漫談(三)時(shí)鐘和復(fù)位

　　接口確定以后，F(xiàn)PGA內(nèi)部如何規(guī)劃?首先需要考慮就是時(shí)鐘和復(fù)位。　　時(shí)鐘：根據(jù)時(shí)鐘的分類，可以分為邏輯時(shí)鐘，接口時(shí)鐘，存儲(chǔ)器時(shí)鐘等; 　　(1)邏輯時(shí)鐘取決與邏輯的關(guān)鍵路徑，最終值是設(shè)計(jì)和優(yōu)化的結(jié)果，從經(jīng)驗(yàn)而不是實(shí)際出發(fā)：低端FPGA(cyclone spantan)工作頻率在40-80Mhz之間，而高端器件(stratix virtex)可達(dá)100-200Mhz之間，根據(jù)各系列的先后性能會(huì)有所提升，但不是革命性的。　　(2)接口時(shí)鐘，異步信號(hào)的時(shí)序一般也是通過FPGA片內(nèi)同步邏輯產(chǎn)生，一般
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FPGA研發(fā)之道(7)架構(gòu)設(shè)計(jì)漫談(二)穩(wěn)定壓倒一切

　　敏捷開發(fā)宣言中，有一條定律是“可以工作的軟件勝過面面俱到的文檔”。如何定義可可以工作的，這就是需求確定后架構(gòu)設(shè)計(jì)的首要問題。而大部分看這句話的同志更喜歡后半句，用于作為不寫文檔的借口。　　FPGA的架構(gòu)設(shè)計(jì)最首先可以確定就是外接接口，就像以前說的，穩(wěn)定可靠的接口是成功的一半。接口的選擇需要考慮幾個(gè)問題。　　1，有無外部成熟IP。一般來說，ALTERA和XILINX都提供大量的接口IP，采用這些IP能夠提升研發(fā)進(jìn)度，但不同IP在不同F(xiàn)PGA上需要不同license，這個(gè)
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FPGA研發(fā)之道(6)架構(gòu)設(shè)計(jì)漫談(一)流驅(qū)動(dòng)和調(diào)用式

　　勿用諱言，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)FPGA開發(fā)還處于小作坊的開發(fā)階段，一般都是三、四個(gè)人，七八臺(tái)機(jī)器.小作坊如何也能做出大成果。這是每個(gè)FPGA工程師都要面臨的問題。架構(gòu)設(shè)計(jì)是面臨的第一關(guān)。經(jīng)常有這樣的項(xiàng)目，需求分析，架構(gòu)設(shè)計(jì)匆匆忙忙，號(hào)稱一兩個(gè)月開發(fā)完畢，實(shí)際上維護(hù)項(xiàng)目就花了一年半時(shí)間。主要包括幾個(gè)問題，一，性能不滿足需求。二，設(shè)計(jì)頻繁變更。三，系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)試問題不收斂。　　磨刀不誤砍柴工，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)的需求分析是整個(gè)設(shè)計(jì)第一步。如何將系統(tǒng)的功能需求，轉(zhuǎn)換成FPGA的設(shè)計(jì)需求，是FPGA架構(gòu)設(shè)計(jì)的首要問題。首
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基于DDS的頻譜分析儀設(shè)計(jì)

　　1 引言　　直接數(shù)字頻率合成(DDS)是近幾年一種新型的頻率合成法，其具有頻率切換速度快，頻率分辨率高，以及便于集成等優(yōu)點(diǎn)。在此，設(shè)計(jì)了基于DDS的頻譜分析儀，該頻譜分析儀依據(jù)外差原理，被測(cè)信號(hào)與本征頻率混頻，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜分析。　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　圖1給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖，主要由本機(jī)振蕩電路、混頻電路、放大檢波電路、頻譜輸出顯示電路等組成。通過單片機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)共同控制AD985l，以產(chǎn)生正弦掃頻輸出信號(hào)，然后經(jīng)濾波、程控放大得到穩(wěn)定輸出，與經(jīng)放大處理的被測(cè)信號(hào)混頻，再經(jīng)放
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基于FPGA的簡(jiǎn)易頻譜分析儀

　　1 引言　　目前，由于頻譜分析儀價(jià)格昂貴，高等院校只是少數(shù)實(shí)驗(yàn)室配有頻譜儀。但電子信息類教學(xué)，如果沒有頻譜儀輔助觀察，學(xué)生只能從書本中抽象理解信號(hào)特征，嚴(yán)重影響教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。　　針對(duì)這種現(xiàn)狀提出一種基于FPGA的簡(jiǎn)易頻譜分析儀設(shè)計(jì)方案，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，性能指標(biāo)滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)所要求的檢測(cè)信號(hào)范圍。　　2 設(shè)計(jì)方案　　圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖。該系統(tǒng)采用C8051系列單片機(jī)中的 C8051F121作為控制器，CvcloneⅢ系列EP3C40F484C8型FPGA為數(shù)字信號(hào)算法處理單元。系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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基于NIOS II的頻譜分析儀的設(shè)計(jì)與研制

　　頻譜分析儀是微電子測(cè)量領(lǐng)域中最基礎(chǔ)、最重要的測(cè)量?jī)x器之一，是從事各種電子產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)的重要工具。高分辨率、寬頻帶數(shù)字頻譜分析的方法和實(shí)現(xiàn)一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]?，F(xiàn)代頻譜分析儀是基于現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理理論的頻譜分析儀，信號(hào)經(jīng)過前置預(yù)處理、抗混疊濾波、A/D變換、數(shù)字頻譜分析等環(huán)節(jié)而得到信號(hào)中的頻率分量，達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果。　　本設(shè)計(jì)完全利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT，在FPGA上實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建。其中CPU選用Altera公司的Nios II軟核處理器進(jìn)行開發(fā), 硬件平臺(tái)關(guān)鍵模塊使
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Imagination 將舉辦高峰論壇，展示最新 64 位處理器

　　Imagination Technologies 將于 2014 年 11 月 12 日(深圳)、11 月 14 日(上海)舉辦 Imagination 高峰論壇，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信、視頻、圖形、顯示、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)、嵌入式系統(tǒng)、系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)等尖端技術(shù)，邀請(qǐng)合作伙伴和各界專家就技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展發(fā)表專題演講。此高峰論壇為免費(fèi)活動(dòng)，歡迎 SoC 硬件或軟件設(shè)計(jì)和管理人員以及感興趣人士在線報(bào)名。　　Imagination 將在高峰論壇發(fā)表最新 64 位處理器，推出設(shè)計(jì)最新穎的解決方案，展示
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基于SPWM控制全數(shù)字單相變頻器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　本文介紹了基于DSPTMS320LF2407A并使用SPWM控制技術(shù)的全數(shù)字單相變頻器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，最后給出了實(shí)驗(yàn)波形。　　常見的AC/DC/AC變頻器，是對(duì)輸出部分進(jìn)行變頻、變壓調(diào)節(jié)，而且在多種逆變控制技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的一種逆變控制技術(shù)是正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，應(yīng)用DSP作為控制芯片以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，它既提高了系統(tǒng)可靠性，又使系統(tǒng)的控制精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、硬件簡(jiǎn)單、軟件編程容易，是變頻調(diào)速系統(tǒng)中最有發(fā)展前景的研究方向之一。　　TMS320LF2407A芯片簡(jiǎn)介
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一款基于DSP的三相SPWM變頻電源電路的設(shè)計(jì)

　　引言　　變頻電源作為電源系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全和可靠性指標(biāo)?，F(xiàn)代變頻電源以低功耗、高效率、電路簡(jiǎn)潔等顯著優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。變頻電源的整個(gè)電路由交流-直流-交流-濾波等部分構(gòu)成，輸出電壓和電流波形均為純正的正弦波，且頻率和幅度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。　　本文實(shí)現(xiàn)了基于TMS320F28335的變頻電源數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過有效利用TMS320F28335豐富的片上硬件資源，實(shí)現(xiàn)了SPWM的不規(guī)則采樣，并采用PID算法使系統(tǒng)產(chǎn)生高品質(zhì)的正弦波，具有運(yùn)算速度快、精度高、靈
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基于FPGA的SPWM變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　由于脈寬調(diào)制技術(shù)是通過調(diào)整輸出脈沖的頻率及占空比來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的變壓變頻效果，所以在電機(jī)調(diào)速、逆變器等眾多領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。　　而電磁法作為一種地球物理探測(cè)的有效方法，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于礦藏勘探、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)等領(lǐng)域。電磁法儀一般包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩大部分?，F(xiàn)階段，電磁法儀器的發(fā)射機(jī)部分一般直接采用等寬PWM技術(shù)，其電流諧波畸變率較大，電壓利用率不高，效率很低。　　本文利用FPGA技術(shù)，根據(jù)SPWM自然采樣法原理，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于電磁法儀的發(fā)射機(jī)的SPWM系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)有的電磁法儀器中，
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基于SOPC的SPWM脈沖發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)

　　隨著電力電子開關(guān)器件及技術(shù)的不斷發(fā)展，SPWM(正弦波脈寬調(diào)制)技術(shù)在逆變控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的SPWM驅(qū)動(dòng)芯片速度慢、不夠靈活，存在著電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、體積大、抗干擾能力差、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，對(duì)于許多有特殊要求的場(chǎng)合，由專用芯片很難滿足實(shí)際的要求，因此，本文采用Altera公司的EP2C35F672C8N開發(fā)一種基于可編程片上系統(tǒng)的SPWM脈沖波形電路，SOPC技術(shù)將微處理器和SP-WM波形電路整合到一塊FPGA器件當(dāng)中?？删幊痰钠舷到y(tǒng)SOPC(System 0n Programmable Ch
關(guān)鍵字： SOPC SPWM FPGA

DSP控制SPWM全橋逆變器直流偏磁的研究

　　摘要：提出了一種基于DSP的消除SPWM全橋逆變器直流偏磁問題的控制方案，采用TI公司的DSP芯片TMS320F240來實(shí)現(xiàn)。在一臺(tái)400Hz6kW樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方案能較好地解決全橋逆變器中的直流偏磁問題。　　關(guān)鍵詞：全橋逆變器;直流偏磁;正弦波脈寬調(diào)制　　1 引言　　近年來，SPWM逆變器已經(jīng)在許多交流電能調(diào)節(jié)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，相對(duì)于半橋而言，全橋逆變器的開關(guān)電流減小了一半，因而更適合于大功率場(chǎng)合。在SPWM全橋逆變器中，為實(shí)現(xiàn)輸入輸出之間的電氣隔離和得到合適的輸出電
關(guān)鍵字： DSP SPWM 全橋逆變器