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片上双核数据并行采集及核间通信研究

计算机工程 2015年第5期41卷 83-88页

作者：侯志伟安丽霞包理群王海涌兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 兰州工业学院电子信息工程学院兰州730050

针对多参量数据采集系统中单核处理器难以达到数据同步获取及实时处理的问题,提出一种基于Nios II双核处理器的多参量数据并行采集及核间通信解决方案。在数据采集系统的FPGA片内构建Nios II双核处理器系统,处理器1对输入信号数据进行... 详细信息

针对多参量数据采集系统中单核处理器难以达到数据同步获取及实时处理的问题,提出一种基于Nios II双核处理器的多参量数据并行采集及核间通信解决方案。在数据采集系统的FPGA片内构建Nios II双核处理器系统,处理器1对输入信号数据进行数模转换及预处理,处理器2负责采集数据的显示及上位机的数据通信,利用Scatter-Gather直接存储器访问两级数据缓存的通信机制,建立核间的高速数据传输通道,实现双核处理器之间数据的同步与交换。将该解决方案应用于空气质量在线监测系统中,结果表明,其核间传输速度高达496 MB/s,满足多参量数据同步获取及并行协同处理的需求。

关键词： niosii软核片上双核多参量并行采集协同处理核间通信

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基于Nios Ⅱ软核的嵌入式以太网设计

基于Nios Ⅱ软核的嵌入式以太网设计

作者：史运锋南京理工大学

学位级别：硕士

嵌入式以太网的实质是在嵌入式系统的基础上实现网络化,使嵌入式系统能够实现网络通信协议,接入以太网。将嵌入式系统和以太网结合起来正是当前研究的热点。嵌入式以太网技术的主要应用领域便是工业控制网络,即工业以太网。具有以太网... 详细信息

嵌入式以太网的实质是在嵌入式系统的基础上实现网络化,使嵌入式系统能够实现网络通信协议,接入以太网。将嵌入式系统和以太网结合起来正是当前研究的热点。嵌入式以太网技术的主要应用领域便是工业控制网络,即工业以太网。具有以太网接口的各种智能化仪器仪表正逐步取代传统的测控设备。本论文针对安检CT机与PC之间的数据传输,以实时性和可靠性为主要目的,以NiosⅡ软核、μC/OS-Ⅱ实时操作系统以及NicheStack TCP/IP协议栈为基础,采用软硬件协同设计的方式,最终实现了基于UDP协议的自定义丢包重发机制的数据传输。论文中首先详细叙述了针对NiosⅡ软核的嵌入式以太网实现基础,即嵌入式实时操作系统和嵌入式TCP/IP协议栈,然后提出了利用SOPC技术进行软硬件协同设计的总体方案,接着分别从硬件和软件方面阐述了嵌入式以太网的详细实现过程,最后通过软硬件实验分析最终实现的效果。

关键词：嵌入式以太网 niosii软核 μC/OS-II实时操作系统 NicheStack TCP/IP协议栈 SOPC

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SoPC技术在高精度地电数据采集中的应用

现代地质 2012年第6期26卷 1306-1311页

作者：张启升邓明杨鹍鹏陈凯王猛孙志成地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室(中国地质大学北京)北京100083 中国地质大学地球物理与信息技术学院北京100083 北京市公安局北京100011

现代地球物理学科要取得更好更快的发展,需要汲取最新技术提升地球物理数据采集精度。而可编程片上系统(SoPC)技术是一种基于FPGA的灵活、高效的片上系统解决方案,为研制新型高精度地电数据采集装置提供了一条新途径。介绍了应用SoPC技... 详细信息

现代地球物理学科要取得更好更快的发展,需要汲取最新技术提升地球物理数据采集精度。而可编程片上系统(SoPC)技术是一种基于FPGA的灵活、高效的片上系统解决方案,为研制新型高精度地电数据采集装置提供了一条新途径。介绍了应用SoPC技术来研究并设计遵从CS5372芯片工作时序的A/D转换芯片控制器及串并转换模块,借助Matlab、DSP Builder工具的FIR重采样数字滤波器,在QuartusⅡ环境下合理集成NIOS II软核模块,并结合LabVIEW开发的上位机软件,实现了用Cyclone系列芯片替代昂贵的CS5376进行高精度地电数据采集。结果表明,采用SoPC技术可大大提升高精度地电数据采集系统的性能,且可将地电数据采集中的数字电路部分全部整合到一片SoPC芯片上。这为解决复杂地电条件提供了一种有效途径。

关键词：地电场数据采集 SoPC技术高精度数字滤波器 niosii软核

基于嵌入式FPGA的数字化便携式LaBr_3(Ce)γ谱仪

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核电子学与探测技术 2013年第8期33卷 928-931,976页

作者：胡颖睿肖无云梁卫平李京伦西南民族大学电气信息工程学院成都610041 防化研究院北京102205

介绍了一种采用嵌入式FPGA完成数字梯形滤波成形等核脉冲数字信号处理,niosii软核完成数字稳谱、核素识别等数据处理的4K道数字化便携式LaBr3(Ce)谱仪。测试表明,该数字化谱仪的能谱分辨率小于3%,最大脉冲通过率可达200 kcps以上。

关键词：嵌入式现场可编程门阵列梯形滤波成形数字稳谱 niosii软核 LaBr3(Ce)

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基于SOPC的望远镜多策略控制器设计

计算机工程 2011年第1期37卷 232-234页

作者：朱丹王家宁南京邮电大学计算机学院南京210003 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所南京210042

基于NIOS II为核心的可编程片上系统(SOPC),设计可重构的SOPC硬件配置和控制软核,将简单文件传输协议服务器扩展为专门的传输写入服务器,完成远程在线导入多个SOPC硬件配置和控制软核,并制定硬软件远程切换流程,从而实现基于FPGA3C25的... 详细信息

基于NIOS II为核心的可编程片上系统(SOPC),设计可重构的SOPC硬件配置和控制软核,将简单文件传输协议服务器扩展为专门的传输写入服务器,完成远程在线导入多个SOPC硬件配置和控制软核,并制定硬软件远程切换流程,从而实现基于FPGA3C25的多策略控制器设计。在大型望远镜控制系统中的成功应用验证了该设计的可行性。

关键词：可编程片上系统现场可编程门阵列 niosii软核多策略控制器

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基于FPGA的便携式课外实验仪设计与实现

实验技术与管理 2016年第1期33卷 86-90页

作者：易艺岳庆英郝建卫于新业桂林电子科技大学信息科技学院广西桂林541004

常用的信号源与示波器存在体积大、成本高、携带不便等问题,难以满足学生的课外实验所需。为了丰富学生的第二课堂,提高学生的动手实践能力,设计了一种基于FPGA的便携式课外实验仪。该实验仪具有信号源与示波器的功能,信号源可以产生正... 详细信息

常用的信号源与示波器存在体积大、成本高、携带不便等问题,难以满足学生的课外实验所需。为了丰富学生的第二课堂,提高学生的动手实践能力,设计了一种基于FPGA的便携式课外实验仪。该实验仪具有信号源与示波器的功能,信号源可以产生正弦波、三角波和方波。经过实验测试表明,该设计成本低,可靠性强,参数精度高,方便实用,能够满足学生课外实验所需。

关键词：信号源数字示波器 niosii软核程控放大器 FPGA

基于NiosⅡ的视频采集与DVI成像研究及实现

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电子技术应用 2010年第4期36卷 22-25页

作者：蔡欣荣许泰峰奚冠巍中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所江苏连云港222006

采用FPGA作为视频采集控制和图像处理芯片,配置NiosⅡ软核,在FPGA片内完成图像处理和图像显示控制,简化了硬件电路和软件程序的设计。在FPGA片内编写视频采集时序,并配置NiosⅡ控制软核,模拟视频数据经视频解码芯片输出ITU-RBT.656格式... 详细信息

采用FPGA作为视频采集控制和图像处理芯片,配置NiosⅡ软核,在FPGA片内完成图像处理和图像显示控制,简化了硬件电路和软件程序的设计。在FPGA片内编写视频采集时序,并配置NiosⅡ控制软核,模拟视频数据经视频解码芯片输出ITU-RBT.656格式数据送入FPGA,通过时序控制和NiosⅡ软核把视频解码数据依序存储在SSRAM中,并进行裁剪、交织、颜色处理。

关键词：图像采集 FPGA niosii软核 ITU-RBT.656 DVI

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WTB初运行的算法优化及实现

机车电传动 2015年第3期 30-34页

作者：陈志帅王立德严翔申萍北京交通大学电气工程学院北京100044

在研究WTB通信协议的基础上提出一种WTB初运行的优化算法,搭建了基于SOPC的硬件实现平台。通过与国外标准WTB设备的重联编组调试,基本上实现了WTB初运行的功能,从而验证了该算法的有效性,为高速动车组的网络编组技术的自主化研究提供了... 详细信息

在研究WTB通信协议的基础上提出一种WTB初运行的优化算法,搭建了基于SOPC的硬件实现平台。通过与国外标准WTB设备的重联编组调试,基本上实现了WTB初运行的功能,从而验证了该算法的有效性,为高速动车组的网络编组技术的自主化研究提供了支持。

关键词： WTB初运行编组列车节点 niosii软核优化算法

面向图像处理的FPGA多核SoC互联技术研究

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面向图像处理的FPGA多核SoC互联技术研究

作者：侯志伟兰州交通大学

学位级别：硕士

随着数字图像处理技术广泛应用于空间探测、卫星遥感、航空航天、生物医学、工业检测、资源勘察以及视觉测量等诸多领域,图像处理技术的研究越来越显现出其重要的理论意义与实用价值。涉及图像处理(加工、分析)的主要方式为改进图像处... 详细信息

随着数字图像处理技术广泛应用于空间探测、卫星遥感、航空航天、生物医学、工业检测、资源勘察以及视觉测量等诸多领域,图像处理技术的研究越来越显现出其重要的理论意义与实用价值。涉及图像处理(加工、分析)的主要方式为改进图像处理算法和整合硬件实现手段,但目前图像的处理算法已趋于成熟,其复杂程度也较为固定。因此,通过优化处理算法来提高处理速度和满足性能指标也相对困难,转变图像处理算法的实现手段成了研究热点。为了适用于便携式设备,实现手段从通用计算机向微型处理器转变,但分辨率的不断提高对图像处理系统提出了更高的要求,传统单核处理器逐渐展现出了许多的瓶颈及局限性,已无法满足高分辨率图像处理的高性能需求,这也恰好促进了多核技术的迅速发展。多核处理器已成为现代多核技术发展研究的主流方向,通过片内集成多个资源的运算核并行处理及协同工作,最大化实现了通讯效率和并行计算,从而提高了系统处理的整体性能。因此,具有多核结构的处理器为图像的并行处理提供了一种新的研究方向和解决思路,研究多核互连技术已成为实现图像并行协同处理的关键技术。本文以SOPC技术为核心,采用Altera公司的Nios II软核处理器,结合FPGA并行性、流水线以及可重构配置技术,详细讨论了共享总线型、交叉开关型及片上网络型多核互连架构,深入研究了采用共享存储器、通用接口核和SG-DMA核等方式的核间通信机制。以人脸面部检测为研究对象,通过肤色筛选模型分块并行处理的方式,在FPGA片内利用Qsys系统级集成开发工具构造SoC多核图像处理器系统内核,通过定制和配置IP核,手动连接添加的Nios II软核、存储器接口和I/O外设等组件挂载至Avalon总线上,编译生成多核处理器的内核硬件模块,并设计延时复位模块、锁相环模块,以及建立tcl脚本文件(分配管脚)等,从而完成多核处理器系统的FPGA顶层硬件电路。最后根据目标硬件相匹配的板级支持包(BSP)文件,采用niosii SBT for Eclipse集成开发环境完成多核处理器系统的软件设计。结果表明,通过以Cyclone IV GXP4CGX150F31为核心的硬件平台,利用Qsys构建并实现了可配置、可裁减及可扩充的多核处理器系统,经过调试与分析,将结果输出到niosii Console,得到了人脸面部的顶点坐标。结合MATLAB软件,利用rectangle函数勾勒出人脸的面部轮廓并显示处理结果,说明该系统运行良好,达到了人脸定位和识别的目标,成功实现了FPGA多核SoC处理器系统对数字图像的并行协同处理。为图像并行处理系统的多核互连架构和核间通信机制提供了一种可行的解决方案,这也为进一步提高多核的并行处理、协同工作以及实际运行性能奠定了坚实的理论与实践基础。

关键词：人脸检测 niosii软核多核技术互连架构核间通信