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MPEG-4 AAC解码器在nios ii平台的实现与优化

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MPEG-4 AAC解码器在NIOS II平台的实现与优化

作者：潘岳上海交通大学

学位级别：硕士

先进音频编码方法AAC（Advanced Audio Coding）作为MPEG-4标准的高质量音频压缩编解码的核心,能够在每通道64kbps下提供高质量音频压缩编解码,在压缩音频流中支持多于48个音频通道,16个低频有效通道,16个多配音多种语言通道和16个数据... 详细信息

先进音频编码方法AAC（Advanced Audio Coding）作为MPEG-4标准的高质量音频压缩编解码的核心,能够在每通道64kbps下提供高质量音频压缩编解码,在压缩音频流中支持多于48个音频通道,16个低频有效通道,16个多配音多种语言通道和16个数据流,在诸多领域中发挥了重要作用。Altera公司的nios ii嵌入式处理器是一个用户可配置的软核处理器,在音视频系统开发中有其独特的优势。本文以AAC解码器为研究对象,首先介绍了MPEG-4 AAC标准中无噪声解码、逆量化、应用比例因子、联合立体声解码、瞬时噪声整形、长时预测和反滤波器组等模块的基本原理,详细介绍了nios ii开发板的硬件特点。对AAC解码器中运算量较大的Huffman解码、IMDCT等部分进行了算法优化,以提到运算效率,减少运算量;对定点化过程中非线性运算的定点化处理,结合通常的方法使用适用于AAC解码算法的定点化处理方法,最后利用nios ii所提供定制指令方法对解码器性能进一步优化,在nios ii平台实现MPEG-4 AAC实时解码器。最后,本文给出了解码器实现结果分析和AAC解码器的音频质量客观评价。试验结果表明解码器满足在系统最高频率80M下实现实时解码,音频解码器音频质量在主观评价上与原始信号基本无差别,且客观评价与MOS分相似较好。

关键词： MPEG-4 AAC 实时解码器 nios ii IMDCT 数字信号处理

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基于nios ii的导弹伺服控制器的研制

基于NIOS II的导弹伺服控制器的研制

作者：张鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着导弹数字化水平的不断提高,导弹伺服机构对伺服控制器提出了数字智能控制和数字通信的新要求。因此,研制支持智能数字控制算法,具有数字通信接口,集成度高,综合成本低的高可靠数字式伺服控制器,对于提高导弹总体技术水平具有重要作... 详细信息

随着导弹数字化水平的不断提高,导弹伺服机构对伺服控制器提出了数字智能控制和数字通信的新要求。因此,研制支持智能数字控制算法,具有数字通信接口,集成度高,综合成本低的高可靠数字式伺服控制器,对于提高导弹总体技术水平具有重要作用。本文根据数字化导弹伺服控制器的设计要求,利用可编程片上系统(SOPC)技术在FPGA内部嵌入nios ii软核处理器及功能组件,研制了集数据采集处理、多路控制和高可靠性通讯于一体的导弹伺服控制器。针对GJB289A通讯,在FPGA内部采用硬件描述语言设计曼彻斯特编码器、解码器和远程终端协议处理的逻辑状态机,配合专用接口驱动器和耦合器,实现了伺服控制器与弹上及地面计算机的可靠通讯。设计了数据采集及信号调理模块,伺服驱动模块和转速测量模块。在nios ii硬件开发平台SOPC Builder中搭建了nios ii控制模块,并在模块内实现了对数据采集,伺服驱动,转速测量等功能模块的控制。在Altera公司的nios ii IDE中,针对nios ii处理器软核,开发了伺服控制器控制软件,支持GJB289A总线远程终端的协议软件及自检软件。最后对系统各模块进行测试,分析了测试数据,验证了导弹伺服控制器系统的正确性。

关键词： GJB289A接口 nios ii 伺服控制器

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基于nios ii的SOPC应用技术研究

基于Nios II的SOPC应用技术研究

作者：罗杰俊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

SOPC技术是随着可编程逻辑器件在嵌入式系统设计中的成熟应用发展起来的,相对于定制的处理器芯片的应用,它具有更好的可裁减性、可扩充性和易于升级等特点,为应用带来极大的灵活性。本文研究的是以ALTERA公司的nios ii软核处理器为核心... 详细信息

SOPC技术是随着可编程逻辑器件在嵌入式系统设计中的成熟应用发展起来的,相对于定制的处理器芯片的应用,它具有更好的可裁减性、可扩充性和易于升级等特点,为应用带来极大的灵活性。本文研究的是以ALTERA公司的nios ii软核处理器为核心的SOPC技术,它是目前最成熟且应用最为广泛的可编程片上系统架构之一。本文全面地总结了nios ii系统的组成和开发方法,通过对CRC16算法的设计,展示了Nois ii系统的开发过程,同时利用测试结果对四种SOPC开发技术进行了评估,获得了SOPC系统设计指导性原则。在此基础上,本文以LXI技术为背景,从综合性系统设计角度,利用SOPC技术开发了LXI A类设备接口的硬件和逻辑平台。在对LXI技术全面、深入分析的基础上,提出了一种功能齐全、扩展性良好且标准化程度较高的基于nios ii和SOPC的LXI A类接口设计方案;根据SOPC的四种开发方法的特点,结合各功能单元的具体需求,完成了一种LXI A类接口的硬件和逻辑设计。本文通过丰富的仿真实验和层次化的验证技术,对采用SOPC技术的LXI A类接口的进行了全面的硬件和逻辑功能测试。测试结果证明:本设计结构合理,功能齐备,符合LXI规范1.3版本对A类接口的要求,充分发挥了FPGA器件的并行性和SOPC技术的灵活性,为研制多功能、标准化智能LXI接口设备提供了良好的参考。

关键词： SOPC nios ii LXI A类接口

基于nios ii软核CPU嵌入式消息转发系统的设计与实现

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基于Nios II软核CPU嵌入式消息转发系统的设计与实现

作者：唐如鸿西南交通大学

学位级别：硕士

论文紧跟嵌入式系统发展趋势,采用一种新的嵌入式系统设计技术——SOPC(片上可编程系统)技术进行通信产品开发。nios嵌入式处理器是Altera公司推出的一个32/16位精简指令处理器软核,能够在可编程逻辑器件上完成SOPC设计。论文分析... 详细信息

论文紧跟嵌入式系统发展趋势,采用一种新的嵌入式系统设计技术——SOPC(片上可编程系统)技术进行通信产品开发。nios嵌入式处理器是Altera公司推出的一个32/16位精简指令处理器软核,能够在可编程逻辑器件上完成SOPC设计。论文分析了niosⅡ处理器的结构、性能及总线特性。nios Ⅱ是Altera公司的最新的SOPC技术,它是一个32位精简指令处理器软核,专门为SOPC设计的一种CPU,它以IP核的形式提供给嵌入式设计者。它的可配置特性给嵌入式系统设计带来了更大的灵活性,为嵌入式系统的设计提供了一种全新的思路。能够在可编程逻辑器件上完成SOPC设计。通过将32位高性能处理器在内的多种应用模块嵌入到一个通用的FPGA内,实现了一个完全可重置的嵌入式系统。论文对nios Ⅱ在通信领域的应用进行研究和验证。将nios Ⅱ软核应用在通信产品主控板上,作为主CPU的协处理器,分担主CPU的业务功能。在Stratix Ⅱ FPGA芯片内,实现一个nios Ⅱ软核用于主控板与业务板的通信管理。最后,对系统进行了测试和验证,分析了测试结果,验证了本系统方案设计的正确性和基于nios处理器实现可编程片上系统的可行性。尝试用新的SOPC技术,在软、硬件开发过程中,缩短设计开发周期,达到应用功能的快速实现,节约开发成本,优化性能和资源。成功地实现和验证了nios软核处理器对大流量通信信息处理,并在公司推广了nios软核处理器的应用与研究。

关键词：嵌入式系统 Bootloader SOPC nios ii UC/OS ii FPGA UART

基于nios ii的LCD控制器设计与驱动开发

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基于Nios II的LCD控制器设计与驱动开发

作者：綦志强哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着计算机科学技术的发展，嵌入式系统成为当前最热门、最有发展前景的IT应用领域之一，它是以应用为中心，以计算机技术、微电子技术为基础，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算系统。片上可编程系统（SOP... 详细信息

随着计算机科学技术的发展，嵌入式系统成为当前最热门、最有发展前景的IT应用领域之一，它是以应用为中心，以计算机技术、微电子技术为基础，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算系统。片上可编程系统（SOPC）是基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的SOC嵌入式解决方案，具有灵活的软硬件可裁减特性，它可以将处理器、存储器、I/O口以及需要的功能模块集成到一个FPGA器件上，构建成一个可编程的片上系统。nios ii嵌入式软核处理器作为SOPC系统的核心，有着出色的优化逻辑、卓越的性能和极高的性价比，并且可根据课题的方案要求来定制处理器，选择合适的外设、存储器和接口等组件。本文将SOPC与嵌入式系统结合在一起，采用了Altera公司的整套嵌入式解决方案，在大规模大容量FPGA上，设计和复用包含特定功能和相关参数描述的IP模块，集成为片上系统SOPC。本课题深入研究SOPC系统的硬件系统设计和软件开发方法，在DE2硬件开发板上成功移植uClinux嵌入式系统，自行设计了适用于Topply公司的TFT液晶屏的LCD控制器，该LCD控制器可以支持320ｘ240分辨率、24位真彩色的液晶屏。本论文详细测试验证了系统外围模块和LCD控制器模块，深入理解nios ii软核机制，归纳总结基于nios ii的SOPC设计方法和经验，并最终实现了基于uClinux的LCD驱动程序移植。本设计采用软硬件协同设计方法解决在设计和调试过程中出现的LCD模块设计、IP复用、系统验证的关键问题，保证系统集成过程中的系统稳定性和可验证。通过基于Altera nios ii SOPC平台的设计开发，其意义还在于找到一条有利于科学技术积累和创新、提高开发能力、降低开发风险与成本的有效解决方案。

关键词：嵌入式系统 SOPC nios ii LCD控制器设备驱动

在FPGA中实现基于nios ii的远程目标的运动控制

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在FPGA中实现基于Nios II的远程目标的运动控制

作者：李瑞林哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着互联网的普及和发展,基于Internet的远程控制技术受到工业界的广泛关注,许多控制设备和测试仪器开始实现内置的WEB服务器,基于B/S(Browser/Server)模式的远程控制系统也开始广泛的应用于工业自动化、智能家居、仪器仪表、数据采集... 详细信息

随着互联网的普及和发展,基于Internet的远程控制技术受到工业界的广泛关注,许多控制设备和测试仪器开始实现内置的WEB服务器,基于B/S(Browser/Server)模式的远程控制系统也开始广泛的应用于工业自动化、智能家居、仪器仪表、数据采集等诸多领域。本文采用SOPC技术设计了一种远程控制系统。在该远程控制系统中,浏览器端通过Internet可向远程嵌入式服务器发送控制电机的命令,再通过嵌入式服务器实现对远程目标运动的控制。对于远程控制系统的硬件设计,首先,本文根据控制功能的要求设计了步进电机控制模块,该模块采用一种脉冲叠加算法,实现了对步进电机任意频率变速;然后,将该模块封装到SOPC Builder的标准模块库中;最后,本文利用SOPC技术,在Altera公司的Cyclone ii EP2C35芯片上集成了nios ii软核、相关的外围控制器和自定义的电机控制模块。对于远程控制系统的软件设计,首先,本文跨平台在nios ii系统上移植uClinux操作系统;然后,为电机控制模块和网络控制模块分别编写和调试驱动程序;最后,本文创建了一个嵌入式WEB服务器并编写了关于Internet控制的CGI程序。与其他的远程控制系统相比,本系统的主要特点就是结合SOPC技术在FPGA上构建了一个灵活的32位嵌入式系统。这种将FPGA和uClinux操作系统应用于嵌入式网络系统的开发,对加快开发周期,提高系统集成度和系统配置的灵活性具有十分重要的意义。

关键词： SOPC nios ii uClinux 嵌入式WEB 远程控制

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基于nios ii的家庭网关设计与研究

基于Nios II的家庭网关设计与研究

作者：金慧芬东华大学

学位级别：硕士

随着数字家庭网络技术的发展,人们对于住宅的舒适、方便和效率的要求越来越高。家庭网关是家庭内网和外网这两个网络的连接点,作为数字家庭网络的核心部件,将直接影响到家庭网络的性能。本文从家庭网关的实际需求出发,结合家庭网关的技... 详细信息

随着数字家庭网络技术的发展,人们对于住宅的舒适、方便和效率的要求越来越高。家庭网关是家庭内网和外网这两个网络的连接点,作为数字家庭网络的核心部件,将直接影响到家庭网络的性能。本文从家庭网关的实际需求出发,结合家庭网关的技术现状,运用SOPC技术、互联网技术和蓝牙技术等,对家庭网关的实现方案和相关技术开展研究。首先,本文阐述了家庭网关相关技术和研究现状,分析和研究了数字家庭网络的基本需求和功能,在此基础上,应用基于niosⅡ的SOPC技术,提出了一种基于家庭网关的远程监控模型,并给出了家庭网关的总体设计方案。该方案以基于niosⅡ的SOPC技术为核心,构建家庭网关的软硬件系统,充分发挥了FPGA的可编程特性和IP核的易移植等特点,有效弥补了传统嵌入式网关的兼容性差、不易移植的缺陷,对家庭网关的设计与开发作了有益的探讨。然后,在对Altera,公司提供的niosⅡ软核以及开发工具的学习和研究的基础上,开展了家庭网关相关IP核的设计与整合,实现了niosⅡ处理器系统的设计和各类接口电路的设计,建立了家庭网关的微处理器平台;以ROK101007蓝牙模块和RTL8019AS以太网模块作为网关的内网和外网接口,应用QuartusⅡ和SOPC Builder设计工具完成了家庭网关硬件平台的构建,同时给出了各模块在Modelsim中的仿真测试结果,并在实验开发平台上得到了验证。接着,基于硬件抽象层系统库(HAL)规范,探讨了基于niosⅡ的软件平台的构建技术和方法,并详细阐述了网关软件平台中的启动程序设计、设备驱动程序设计、μC/OS-Ⅱ内核的移植和配置以及LwIP协议栈的配置等,实现了家庭网关的软件平台构建。最后,基于上述软硬件平台,应用HTTP协议、CGI技术,编程实现了HTTP服务器与客户端的动态交互,从而实现家庭网关的远程控制功能;针对蓝牙模块,本文提出了静态映射表+动态更新的机制,在蓝牙模块通信任务内部设计了蓝牙家电映射表,实现家庭网关与各家电设备的通信;应用μC/OS-Ⅱ操作系统的软件开发技术,完成了应用软件的设计。设计的网关在康草科技有限公司的FPGA/SOPC开发平台上得到了验证,实验结果表明,本文设计的网关基本达到了预期目标,对家庭远程控制系统的开发有一定的参考价值。综上所述,本文主要研究了FPGA嵌入niosⅡ软核的家庭网关实现技术,对于SOPC技术用于数字家庭网络的建设具有一定的指导意义和参考价值。

关键词：家庭网关蓝牙 SOPC nios ii μC/OS-ii 远程控制