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太阳敏感器SoC数据采集模块设计与验证

作　者: 孟超
导　师: 肖立伊
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 直接存储器访问数据采集片上系统现场可编程门阵列高级高性能总线
分类号: V448.222
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
引　用: 0次
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内容摘要

随着特征尺寸的减小，集成电路的集成度越来越高，将整个系统集成在一个芯片上的SoC成为微电子的重要发展方向。在嵌入式应用领域，SoC以其体积小、重量轻、高性能的特点取代板级系统而广泛的应用于生产生活的各个方面。在数字信号的采集与处理方面，SoC同样有着无可比拟的优势。本文根据数据采集与处理技术的发展现状，分析了几种数据传输机制，并最终确定了以DMA方式实现太阳敏感器SoC数据采集模块的设计方案。太阳敏感器SoC是一个通过计算太阳光斑来确定航天器空间方位的片上系统。数据采集模块负责将AD芯片输出的数字信号进行预处理并通过AHB总线写入存储器，以便处理器和信号处理模块读取数据对其进行运算。该数据采集模块可实现数据的实时采集，并且不长时间占用总线，因此给处理器留出了执行信号处理算法的时间以便进行实时的数据处理。按照设计方案实现了数据采集模块的设计，并基于Grlib SoC设计平台构建了一个太阳敏感器SoC，将数据采集模块作为该SoC的一部分，用C语言编写测试激励进行了软硬件协同仿真，即验证了数据采集模块本身的正确性，同时又验证了该模块可以与信号处理模块协调工作，共同完成图像数据的实时采集和处理。使用Xilinx公司的ML510FPGA开发板，用ISE软件将设计下载到FPGA，用GRMON软件对系统进行调试，进行了FPGA原型验证，验证结果显示数据采集模块能够正确的进行数据传输。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 DMA 技术  8-10
    1.2.2 SoC 设计及验证技术  10-11
    1.2.3 FPGA 技术  11-12
  1.3 论文主要内容  12-14
第2章数据采集模块设计方案  14-24
  2.1 太阳敏感器 SOC 的结构和工作原理  14-15
  2.2 数据采集模块设计方案  15
  2.3 AHB 总线协议  15-22
    2.3.1 AMBA 总线简介  15-16
    2.3.2 AHB 总线协议  16-22
  2.4 本章小结  22-24
第3章数据采集模块设计  24-33
  3.1 从设备接口和控制模块设计  24-27
    3.1.1 端口描述  24-25
    3.1.2 状态机  25
    3.1.3 配置寄存器  25-27
  3.2 串并转换模块设计  27-28
    3.2.1 端口描述  27
    3.2.2 工作过程  27-28
  3.3 主设备接口模块设计  28-31
    3.3.1 端口描述  28-29
    3.3.2 状态机  29-30
    3.3.3 总线信号的产生  30-31
  3.4 数据通路设计  31-32
    3.4.1 端口描述  31
    3.4.2 参数设置  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章数据采集模块验证  33-52
  4.1 RTL 仿真  33-44
    4.1.1 验证平台的搭建  33-37
    4.1.2 仿真结果  37-44
  4.2 FPGA 原型验证  44-51
    4.2.1 FPGA 原理和设计流程  44-45
    4.2.2 验证平台的搭建  45-48
    4.2.3 FPGA 调试过程及结果  48-51
  4.3 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-58
致谢  58

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