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基于FPGA的脉冲宽度调制信号发生器

计算机工程 2013年第2期39卷 260-264,269页

作者：郝建卫桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系广西桂林541004

为了产生各种不同形式的脉冲宽度调制(PWM)信号,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的脉冲宽度调制信号发生器。采用硬件描述语言Verilog设计底层模块,并在FPGA芯片内部嵌入一个niosii软核处理器,使用软硬件协同的工作方式产生多路PWM... 详细信息

为了产生各种不同形式的脉冲宽度调制(PWM)信号,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的脉冲宽度调制信号发生器。采用硬件描述语言Verilog设计底层模块,并在FPGA芯片内部嵌入一个niosii软核处理器,使用软硬件协同的工作方式产生多路PWM信号。实验结果表明,该信号发生器的频率输出范围为1 Hz-4 MHz,占空比可调范围为1%-99%,任意两路信号间的相位差范围为1°-180°,达到预期效果。

关键词：脉冲宽度调制占空比 niosii软核压控放大器相位累加器

基于NiosⅡ的安全蓝牙主机设计与密钥协商研究

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基于NiosⅡ的安全蓝牙主机设计与密钥协商研究

作者：李海燕解放军信息工程大学

学位级别：硕士

随着信息技术的发展,蓝牙得到广泛应用的同时其安全问题也日益凸现,尤其是如何利用蓝牙传输敏感数据成为人们关注的焦点。本文深入研究了蓝牙自身的安全机制和面临的安全威胁,着重分析了蓝牙安全传输的研究现状,设计并实现了一种基于Nio... 详细信息

随着信息技术的发展,蓝牙得到广泛应用的同时其安全问题也日益凸现,尤其是如何利用蓝牙传输敏感数据成为人们关注的焦点。本文深入研究了蓝牙自身的安全机制和面临的安全威胁,着重分析了蓝牙安全传输的研究现状,设计并实现了一种基于NiosⅡ的蓝牙安全传输方案,该方案主要包括安全蓝牙主机和密钥协商两个方面。针对蓝牙自身安全机制难以满足高安全环境传输要求的突出问题,本文结合SOPC思想,设计了安全蓝牙主机。该主机利用NiosⅡ软核处理器的可定制特性,实现了密码处理和密钥协商功能,增强了其安全。结合面积与速度平衡的需求和软核处理器规范,设计了NiosⅡ与蓝牙模块通信的IP核,引入了DMA控制器核并采用NiosⅡ与DMA双主设备并行处理机制,降低了数据在蓝牙主机内的传输处理开销。在此基础上,根据安全蓝牙主机的工作过程,建立了满足要求的NiosⅡ处理器状态转换模型,设计了既符合蓝牙HCI传输规范,又包含数据类型、明密标识、CRC校验值及密钥协商信息的数据包,同时,设计了上行与下行数据安全处理流程,实现了蓝牙主机与蓝牙模块之间的安全传输功能。针对蓝牙密钥生成过程易受到窃听攻击和中间人攻击的问题,在充分考虑蓝牙设备存储能力及其通信特点的基础上,本文提出了一种蓝牙密钥协商协议。该协议采用“连锁”机制,利用椭圆曲线密码体制对协商过程进行保护,有效防止了上述两种攻击。形式化证明表明该协议能够在蓝牙设备间安全地建立密钥。通过在自行设计的蓝牙安全平台上的测试验证,本文提出的基于NiosⅡ的蓝牙安全传输方案,能够保证敏感数据通过蓝牙传输时的安全性,为蓝牙安全应用提供了一种可行且有效的方式;所设计的安全蓝牙主机不仅能提供对数据的机密性保护和差错检测,而且支持重配置模式,便于功能扩展和修改,为进一步研究蓝牙其他服务的安全打下了良好的基础。

关键词：蓝牙 niosii软核密钥协商安全蓝牙主机安全传输

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基于FPGA的视频采集系统设计

基于FPGA的视频采集系统设计

作者：刘文龙青岛科技大学

学位级别：硕士

随着社会在的发展，社会物质财富的不断丰富，出于多种因素的考虑，社会中对于实时视频监控系统的需求变得日趋强烈，性能要求也是日渐提升。电子技术、视频处理技术无论在硬件还是软件上的飞速发展，使今天我们日益增长的需求得以变为... 详细信息

随着社会在的发展，社会物质财富的不断丰富，出于多种因素的考虑，社会中对于实时视频监控系统的需求变得日趋强烈，性能要求也是日渐提升。电子技术、视频处理技术无论在硬件还是软件上的飞速发展，使今天我们日益增长的需求得以变为现实，也为视频监控的设计提供新的解决方案。视频监控系统从功能上可以分为视频数据采集端、数据传输端和监控端。视频采集前端的设计直接影响到下一级对视频信号的要求速度或者效率的要求，为满足监控系统对视频数据的要求，需要设计出一种高速、具有大升级空间的视频处理前端。本设计中涉及到了一种目前比较流行的视频采集方案，应用可编程逻辑器件实现对视频数据的采集，在设计中使用SOPC技术与硬件协同完成对视频信号的采集：在FPGA上搭建Nios II软核处理器协同板级的存储芯片完成视频数据采集;利用Verilog HDL硬件描述语言及FPGA片上资源完成对视频信号的采集。基于Verilog HDL语言的并行处理特性，最终Nios II软核将控制权交出实现对系统的全局调控。视频采集系统将CMOS传感器采集的数据转换为640X480的RGB格式数据，为能够直观的显示视频数据采集的情况，设计中将视频信号显示在了320X480的液晶显示屏上，便于在设计中的显示调试。具体的设计特点如下：设计采用了目前流行的Altera公司的FPGA作为视频前端处理器，代替了传统的PC机为核心控制器，采集前端的小型化降低成本、功耗，同时方便了视频数据往下一级传输;软件上基于SOPC技术通过在FPGA上搭建Nios II软核处理器实现视频数据采集;通过Verilog HDL硬件描述语言完成视频信号采集;Nios II软核在完成初始化后将视频采集权限交给FPGA，自身转向对系统的调控，因此系统在Nios II控制下有较多的逻辑资源完成功能的扩展或与下一级系统的对接。设计中在开发环境选择上使用Quartus II9.1完成硬件逻辑电路和自定义IP核的Verilog HDL语言描述;使用SOPC Builder的IP核和标准组件构建Nios II软核大大简化设计难度;使用Nios II9.1完成C程序固件的开发，系统最终在TFT-LCD上显示采集的视频实现效果的验证。通过设计表明相对于传统AISC芯片有明显的灵活性，满足现阶段视频数据的要求，为后续视频监控系统的开发提供了高效的途径。

关键词：视频采集前端 FPGA niosii软核 Verilog HDL

一种基于FPGA控制的多路并行数据采集设计方法

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医疗卫生装备 2014年第2期35卷 1-3,7页

作者：马航季振宇史学涛尤富生付峰刘锐岗董秀珍第四军医大学生物医学工程学院西安710032

目的:为生物电阻抗成像设备设计出一个高精度、高速率,并能进行同步采集的多路信号采集模块。方法:通过在FPGA上定制一个Nios II软核来作为系统的微控制器,然后通过对FPGA编程实现对多路A/D并行采集的时序控制,最后通过UART总线实现采... 详细信息

目的:为生物电阻抗成像设备设计出一个高精度、高速率,并能进行同步采集的多路信号采集模块。方法:通过在FPGA上定制一个Nios II软核来作为系统的微控制器,然后通过对FPGA编程实现对多路A/D并行采集的时序控制,最后通过UART总线实现采集板与上位机之间的数据传输。结果:该系统成功地实现了对4路A/D转换器的并行控制,并实现了在100 Hz^100 kHz激励下对64路信号进行同步采集及初步的处理。结论:该设计方案达到了研究目的,能够满足EIS成像系统的数据采集需求。

关键词： FPGA niosii软核多路并行数据采集

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基于FPGA的惯组电源板检测系统设计

电子设计工程 2015年第7期23卷 50-53页

作者：张志文牛浩田西安工业大学电子信息工程学院陕西西安710021

传统的电参数测试系统多使用两种芯片共同完成工作,电路复杂而且精度不高,本文设计了一个惯组电源板综合检测系统。测试内容包括:七路直流电压;交流信号的电压,频率与相位;正弦波信号的频率,电压与失真度;方波信号的高低电平电压,频率... 详细信息

传统的电参数测试系统多使用两种芯片共同完成工作,电路复杂而且精度不高,本文设计了一个惯组电源板综合检测系统。测试内容包括:七路直流电压;交流信号的电压,频率与相位;正弦波信号的频率,电压与失真度;方波信号的高低电平电压,频率与占空比。本系统利用FPGA(EP3C10E144C8)配合niosii软核以及必要的外部电路完成设计,利用AD芯片及相关外部电路完成电压的测试,利用FFT运算对待测信号完成失真度的测试,利用测周法对待测信号进行计数,通过计数值计算出待测参数,完成频率,相位,占空比的测试,通过实验和仿真,实验结果表明本系统测试的参数能够达到要求的1%精度。解决了传统方法精度不高,电路复杂的问题。

关键词：惯组电源板 FPGA 电参数检测 niosii软核

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基于FPGA的高速加密卡设计与实现

电子科技 2013年第6期26卷 42-45页

作者：彭阳孟李林李年李莉西安邮电大学电子工程学院陕西西安710061 西安邮电大学陕西省通信专用集成电路设计中心陕西西安710061

为增强数据信息的安全性,设计了一种基于FPGA的高性能加密卡。该加密卡通过PCI Express总线与主机通信,由FPGA芯片内置的niosii软核处理器和PCI-E硬核分别实现控制器模块与通信接口模块功能;采用SM1、RSA算法对数据进行加密或解密。将... 详细信息

为增强数据信息的安全性,设计了一种基于FPGA的高性能加密卡。该加密卡通过PCI Express总线与主机通信,由FPGA芯片内置的niosii软核处理器和PCI-E硬核分别实现控制器模块与通信接口模块功能;采用SM1、RSA算法对数据进行加密或解密。将加密卡的数据通信和算法控制等功能集成在单片FPGA芯片上实现,优化了电路结构、提高了加密卡的稳定性和可靠性。实际测试结果表明,所设计的加密卡功能正确,运算速度快,达到了预期的目标,具有良好的应用前景。

关键词：信息安全 FPGA PCI Express niosii软核加密

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片上可编程系统在地震数据采集中的应用

微型机与应用 2011年第24期30卷 23-25页

作者：颜良罗兰兵陈儒军韦佳英洛瓦(天津)物探装备有限责任公司中国研发部河北涿州072750 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

通过灵活配置,采用包括NiosⅡ CPU软核、采集控制接口、通讯接口以及数据传输控制模块等一些外围接口,配合ADC采集芯片,组成了一个具有采集控制和传输功能的数据采集系统。通过测试和实验,达到了预期的设计要求。缩短了开发周期,提高了... 详细信息

通过灵活配置,采用包括NiosⅡ CPU软核、采集控制接口、通讯接口以及数据传输控制模块等一些外围接口,配合ADC采集芯片,组成了一个具有采集控制和传输功能的数据采集系统。通过测试和实验,达到了预期的设计要求。缩短了开发周期,提高了研发的工作效率。

关键词： SoPC niosii软核数据采集采集站

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多功能人员流量统计装置

科技信息 2010年第9期 16-17页

作者：柴璐璐李悦王璐张启升中国地质大学地球物理与信息技术学院中国北京100083

近年来,伴随着经济社会的高速发展,越来越多的地点需要精确地统计并控制人员的出入情况,而现有的统计系统普遍存在功能单一、误差大、成本较高等缺点。多功能、高精度、低成本的智能人员流量统计系统在国家安全、统计计量、公共交通、... 详细信息

近年来,伴随着经济社会的高速发展,越来越多的地点需要精确地统计并控制人员的出入情况,而现有的统计系统普遍存在功能单一、误差大、成本较高等缺点。多功能、高精度、低成本的智能人员流量统计系统在国家安全、统计计量、公共交通、商业金融等领域存在着广阔的应用前景,本系统集人员流量统计、视频采集功能为一体,精度较高,成本比现有商业系统降低一倍以上。系统以SOPC嵌入式系统为核心,使用红外对管作为传感器采集信号,通过信号处理模块控制VGA接口的摄像头采集人员的图像信息并存储在PC硬盘、SD卡等存储媒介中。系统采用模块化设计,使用方便,可靠性强,可扩展性强,应用前景广阔。

关键词：人员流量统计视频采集 SOPC 嵌入式系统 niosii软核传感器

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基于NIOS Ⅱ的数据采集系统

新技术新工艺 2009年第3期 32-35页

作者：万里李刚林凌天津大学天津市生物医学检测技术与仪器重点试验室天津300072

NIOS Ⅱ是Altera公司推出的第二代IP软核处理器,它与其他IP核构成了SOPC系统的主要部分。用户可以通过自定义逻辑的方法在SOPC设计中添加自己开发的IP核,使设计简单高效。本文利用FPGA中内嵌的NIOS Ⅱ处理器设计了一种数据采集系统。通... 详细信息

NIOS Ⅱ是Altera公司推出的第二代IP软核处理器,它与其他IP核构成了SOPC系统的主要部分。用户可以通过自定义逻辑的方法在SOPC设计中添加自己开发的IP核,使设计简单高效。本文利用FPGA中内嵌的NIOS Ⅱ处理器设计了一种数据采集系统。通过FPGA内部自带的双口RAMIP核和乒乓操作,实现数据的缓存。利用NIOS Ⅱ嵌入式软核实现缓存数据的读取、存储和传输。缓存数据的读取采用自定义组件的方式实现。该系统避免了控制单元与时序单元的分立设计,简化了电路,增强了可靠性,具有较好的可移植性。经试验验证,该系统能够较好地实现数据的采集,运行效果良好。

关键词：数据采集乒乓操作 niosii软核自定义逻辑