【硕士论文】基于FPGA的嵌入式系统的设计与实现.pdf

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1、国防科学技术大学硕士学位论文基于FPGA的嵌入式系统的设计与实现姓名：薛以辉申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：常青20031201国防科学技术大学研究生院学位论文摘要嵌入式系统的设计正在向片上系统(SoC)的方向发展，而基于FPGA的可编程片上系统(SOPC)以其设计灵活、可裁剪、软硬件可编程等特点和优势，倍受设计者青睐，然而目前国内相关方面的研究和应用相对较少，所以对可编程片上系统进行研究就有着比较重要的意义。本文结合图像处理系统中对数据处理速度要求高，而系统控制也比较复杂的应用，对可编

2、程片上系统进行了研究，应用微处理器IPcore代替通用的处理器芯片，与硬件算法相结合，在FPGA内设计实现了一种嵌入式系统；同时对微处理器IPcore的设计进行了研究。首先探讨了嵌入式系统的应用及发展趋势和SoC与SOPC的技术特点，研究了设计复用技术与SoC的设计技术，讨论了可复用设计应遵循的基本原则与编码设计规则；进而，着重研究分析了一种嵌入式微处理器IP--MicroBlaze的结构特点，并应用其在FPGA内实现了一种面向图像处理应用的嵌入式系统。在此基础上。基于FPGA的结构特点，设计实现了一种

3、占用资源少、处理速度较快、结构简单的处理器lPcore。关键词：嵌入式系统，设计复用，IP，FPGA，SoC。SOPC国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTThedesignoftheembeddedsystemisadvancingtowardsSystem—on-aChip，theSystemonaProgrammableChipbasedonFPGAattractsdesigners’attentionbyitscharacteristics，suchasflexibility,prog

4、rammablesoftwareandhardware，andSOOB，whilethestudyandtheapplicationinthefieldareliUleinChina，thustheresearchonitisveryimportant．Inordertofulfilltheapplicationforhighspeedprocessingandcomplicatedcontrollinginimageprocessingsystem，westudyuponSOPCinthepapera

5、ndimplementanembeddedsysteminFPGAbyusingmicroprocessorIPcoretocombinewithhardwarealgorithm．WealsostudythedesignformicroprocessorIPcore．First，wediscusstheapplicationanddevelopmenttrendoftheembeddedsystemandthespecificationofSoCandSOPC，analyzethetechnology

6、ofdesignforreuseandSOC，introducethebasicprinciplesandthecodingguidelinesaboutdesignforreuse．Secondly,welayemphasisonarchitectureofanembeddedmicroprocessorIP—MicroBlaze，anduseittoimplementanembeddedsystemfortheimageprocessingapplicationinFPGA．Finally,base

7、donthecharacteristicsofFPGAarchitecture，wedesignandimplementahigh-speedmicroprocessorIPcorewithlittleresourcesoccupiedandsimplearchitecture．Keywords：EmbeddedSystem，DesignReuse，IP,FPGA，SoC，SOPC第vI页独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注

8、和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文题目：基王￡￡坠煎蛊厶蠢缴矬墨墨遮进生应用学位论文作者签名：叠!§查鼙日期：渺≥年『『月加学位论文版权使用授权书本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权国防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构