片上系统中外部存储控制器的设计与优化

针对片上系统(System on Chip,SoC)中多主设备、多猝发操作的访问特点,提出并实现了一种新的片内总线访问外部存储器的结构,并对核心模块的设计与优化进行了分析.该结构通过分割传输方式使内部总线平均利用率提高了29%~34%;并且,通过对SDRAM控制模式的动态切换有效地降低了外存读写延迟和功耗.     

基于FPGA的以太网与E1网中的同步动态随机存储控制器设计

为了实现不同速率数据链路通信的相互转换,提出了一种利用现场可编程门序列(FPGA)设计并实现可对同步动态随机存储器(SDRAM)进行数据缓存并高速读写的控制器.该控制器采取状态机和令牌环机制,通过对SDRAM操作,实现了双向4路的跨时钟域的匹配.该控制器适用于任意长度的以太网帧和其他类型的数据相互转换.     

分布式实时系统的集中式相对时钟同步方法

提出了集中式相对时钟同步方法,采用客户机/服务器模式,使用服务器的CPU时钟作为整个系统的全局时钟,时钟服务器周期性地轮换向各客户机发送时钟同步请求,克服了以往同步算法由于网络竞争引起附加延迟而造成的不精确的缺点,同时可以获得比物理时钟更高精度的时钟同步.测试结果表明:时钟同步进程周期在10 s以内时,同步后客户机的时间与服务器同步源的时间的偏离值一般在±5 μs以内.集中式相对时钟同步方法具有精度高、安全可靠、成本低三大优点.     

基于FPGA的图像数据缓存控制器设计

介绍了SDRAM存储器的工作原理及其特点,给出了以大规模可编程逻辑器件FPGA为核心、SDRAM为缓存的高速图像数据缓存控制器的设计.该控制器实现了对SDRAM接口以及读写FIFO的时序控制,并通过在SDRAM存储器内部切换帧的方法大大提高了图像数据的传输效率.     

基于自适应门控时钟的CPU功耗优化和VLSI设计

提出了一种CPU的功耗优化方法,即通过自适应时钟门控来解决CPU中由于流水线阻塞、浮点处理器(FPU)和多媒体协处理器空闲所导致的动态功耗浪费.首先,设计了模块级自适应时钟门控单元,并通过芯片内部硬件电路来自动监测上述模块是否空闲,模块空闲时时钟关闭,从而消除了不需要的时钟翻转带来的模块内部动态功耗消耗.然后,将自适应时钟门控单元应用于国产处理器Unicore-2中,对其流水线阻塞、FPU和多媒体协处理器空闲的产生进行功耗优化.最后,基于TSMC 65 nm工艺下已流片芯片的网表和寄生参数文件,通过反标芯片的波形获得电路翻转率,并用Prime Time PX工具进行了功耗仿真.仿真结果表明,利用本方法运行Dhrystone,Whestone和Stream三个典型测试程序时可获得18%~28%的功耗收益,其面积代价可以忽略,并对CPU性能没有影响.     

一种面向写穿透Cache的写合并设计及验证

为了利用片上缓冲技术来提高处理器应用性能,提出一种面向写穿透Cache的写合并设计方法.使用同步动态随机存储器(SDRAM)的单个写方式和片上写缓冲器,对SDRAM一行内的局部数据采用写合并策略,由此提高了外部存储的访问效率,同时给出了连续和单个Cache读写的缓存与内存的数据一致性策略.在寄存器传输语言(RTL)仿真环境下使用mp3解码对Leon2处理器进行数据测试,结果表明:在缓冲区优化为3行8列的参数下,SDRAM每次行开启平均进行7.8个字的写入操作,外存的读写效率由12%提高到19%;在TSMC0.18μm工艺下,综合后面积为0.263mm2,流片后工作主频为100MHz.     

热超声倒装键合同步触发系统的设计

通过热超声倒装键合测量系统同步触发实验对比研究了单片机扫描工作模式和单片机中断工作模式触发系统的稳定性和触发延迟方面的性能. 实验结果表明: 单片机中断工作模式的触发系统具有更稳定的最大延迟时间、平均延迟时间和延迟时间标准方差, 最大延迟时间、平均延迟时间和延迟时间标准方差都比单片机扫描工作模式的触发系统的低, 特别是其延迟时间标准方差仅为0.5 μs. 单片机中断工作模式的触发系统的平均触发延迟时间为9 μs, 小于热超声振动周期且每次触发延迟时间恒定. 对热超声倒装键合数据采集系统和多普勒测振系统进行同步触发实验, 结果进一步证实: 中断工作模式的触发系统能够满足热超声倒装键合数据采集系统和多普勒测振系统的实时性、精确性及稳定性等方面的要求, 可以实现对有效数据的精确截取.     

YHFT-DSP外部同步存储器接口时序设计优化

针对YHFT-DSP外部同步存储器接口的时序问题,本文综合考虑工程实际、设计开销和实现自动化等因素,给出了封装延时差、单元延时和IO单元虚延时三种优化方法.芯片测试结果表明:基于时钟提前的IO单元虚延时方法能够高效地实现133 MHz时钟频率的外部同步存储器接口访问.     

实时视频SDRAM控制器的FPGA设计与实现

描述了一种1024×768高分辨率实时视频图像数据处理的方法。由于高分辨率的视频流数据量大,又要进行实时显示,对于这样大的数据量必定要求大容量存储器来进行缓存; SDRAM存储量大,价格低廉,非常适于本系统。分析了设计中所用的SDRAM性能、特点,给出了SDRAM初始化方式及其相应的模式设置值,并根据本设计的实际情况对SDRAM状态机进行了简化,给出了一种相对容易实现的SDRAM状态机。为了实现快速实时的视频传输数据,使用了两片SDRAM进行读写切换,以写满写SDRAM为切换的标志,这样保证图像数据实时显示。并在相应的硬件电路上做了彩条实验,证明控制器操作的可行性。     

实时视频SDRAM控制器的FPGA设计与实现

描述了一种1024×768高分辨率实时视频图像数据处理的方法。由于高分辨率的视频流数据量大,又要进行实时显示,对于这样大的数据量必定要求大容量存储器来进行缓存;SDRAM存储量大,价格低廉,非常适于本系统。分析了设计中所用的SDRAM性能、特点,给出了SDRAM初始化方式及其相应的模式设置值,并根据本设计的实际情况对SDRAM状态机进行了简化,给出了一种相对容易实现的SDRAM状态机。为了实现快速实时的视频传输数据,使用了两片SDRAM进行读写切换,以写满写SDRAM为切换的标志,这样保证图像数据实时显示。并在相应的硬件电路上做了彩条实验,证明控制器操作的可行性。     

基于SDRAM的8051单片机控制研究

动态随机存取内存(DRAM)以芯片内部各个独立的电容来存储每个数据。SDRAM是DRAM的改良类型,它加速了数据的存取速度。设计结合SDRAM与单片机作为主控制硬件,并对传输/接收模块加以应用,以4×20液晶显示组件作为数据输出设备。设计应用于日常生活的闹铃,配合软硬件的运用,使其时间同步,并给出了软件设计思想,探讨了其在工程实践中的应用价值。     

四元探测仿真系统中实时信号传输与采集

研究四元探测仿真信号源系统中基于PCI总线的实时信号传输与采集的硬件系统,该硬件系统采用PCI协议接口芯片S5933,系统时序生成采用复杂可编程逻辑器件（CPLD）,设计成PCI卡,可以实时地把模拟的源数据输出,并把相应的信号采集进计算机,对系统的基准时钟采集电路、跟踪信号与基准时钟相位采集电路、跟踪信号幅值采集电路和4咱仿真数据输出电路作了具体分析,给出了S5933的具体配置,该设计最终采集速度测试达到20MB/s,指标达到既定要求。     

射频拉远系统中的时钟同步技术

针对射频拉远系统中基带控制部分和射频拉远单元之间的时钟漂移问题,提出了一种利用锁相环进行时钟同步的技术.该技术利用锁相环的特点,通过跟踪时钟漂移并对时钟信号进行预补偿来达到抵消时钟漂移的目的.分析了漂移的产生和影响以及补偿方案的可行性,设计并制作了集成在一块4层印刷电路板中的时钟同步模块.测试结果表明:加入时钟同步模块的时钟信号频率稳定度可达到1×10-12,较之无同步模块提高了4个数量级;对于10,km和100,km单程光纤链路,该方案能达到同样的效果.可见,采用该技术可以在较大的动态范围内补偿时钟漂移,从而提高时钟信号的频率稳定度.     

用RLC互连线模型实现时钟电路的动态优化

根据RLC互连线的二极点模型,得到一个简单的估算信号延迟和上升沿的解析表达式,并利用其实现对高速时钟电路动态优化设计,以保证信号在传输过程中不失真;同时设计了一个模拟器来验证时钟电路的性能.模拟结果表明,我们的算法降低了计算的复杂度,缩短了时钟电路优化的时间.     

适用于4通道100 Gbps SerDes的两级架构正交12.5 GHz低功耗低抖动时钟发生器

为了缓解多通道SerDes中高频时钟信号在长距离传输中引入的噪声过大和功耗过高的问题,设计了一种应用于多通道的低功耗低抖动两级锁相环结构;同时为了进一步降低噪声性能,在第2级锁相环中设计了一种采样鉴相器。该设计将第1级LC振荡器锁相环产生的低频时钟信号（3.125 GHz）传输到各通道收发机后,将该信号作为第2级参考信号,再采用小面积的环形振荡器锁相环产生正交的高频时钟 (12.5 GHz),这种结构降低了高频时钟在片上长距离传输的距离,提高了收发机的时钟质量;此外该技术避免了使用高频缓冲器,降低了功耗。其中第2级锁相环通过无分频鉴相技术提高了第2级环振锁相环的噪声性能。该时钟发生器电路整体功耗为100 mW,第1级锁相环相位噪声拟合后为-115 dBc/Hz,第2级环形振荡器电路在1 MHz处相位噪声为-79 dBc/Hz,锁相环电路产生的时钟信号整体抖动为2.7 ps。正交时钟偏差在300 fs以内。相比传统时钟发生器,该设计性能有较大提高,功耗有明显降低,适合应用于100 Gbps SerDes中。     

时钟芯片DS1302在校园电视信号控制系统中的应用

基于时钟芯片DS1302设计了用来控制校园电视信号定时传送的校园电视信号控制系统，可以方便地设置信号送出和中断的时间，便于校园电视信号控制的管理。文中详细给出了校园电视信号控制系统中DS1302芯片与AT89C51的接口电路设计以及整个系统的电路设计，以某大学校园电视信号的发送时间为例完成了系统运行软件的设计。     

基于FPGA的全景图像处理系统SDRAM控制器设计与实现

在对高分辨率折反射全景图像的快速采集处理中,同步动态随机存储器（SDRAM）作为重要的数据缓存器件,对于其正确的控制关系到整个系统能否正常工作.在分析了SDRAM各项参数及其工作原理的基础上,设计了基于FPGA的双SDRAM控制器,在乒乓缓存模式下轮流采集图像,完成了分辨率2048 dpi×2048 dpi、每秒15帧的CameraLink接口的全景图像的实时采集、缓存解算,以及以1024 dpi×768 dpi的分辨率进行实时显示.     

基于AD9954的多模式信号源电路的设计与实现

设计了一种由AVR单片机ATmega16L控制AD9954实现的程控信号源电路,给出单音频、RAM控制和线性扫频3种模式下AD9954输出信号的调控方法.此设计可以方便地实现对信号源电路输出频率、相位和工作模式的控制,使信号源电路能输出高稳定度、高分辨率的信号.     

小型数字化比相测量装置的研究

频率稳定度是时域中描述时钟信号源稳定性的一种方法,为能够实现长期的（诸如月、年）监测,介绍了一种基于微处理器设计的小型数字化比相装置.它通过被测信号与参考时钟信号源进行相位的比对,在180°～＋180°的范围内完成周期相位比对的测量,并通过A/D模块及微处理器模块完成相应指标的采集、计算,得到了设计简单、传输能力可靠的...