学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于Xilinx FPGA设计技术的应用研究

作　者: 陈立克
导　师: 许存禄
学　校: 兰州大学
专　业: 电路与系统
关键词: 现场可编程逻辑门阵列硬件描述语言数字集成系统设计控制器液晶显示
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 317次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

21世纪最有决定意义的集成电路技术是FPGA,它也是电子设计领域的前沿技术。FPGA具有集成度高、逻辑资源丰富、设计灵活及应用范围广等特点,所以广泛应用于数字系统设计。掌握可编程逻辑器件的使用方法和技巧,对现代数字系统设计至关重要,也是当今电子工程师的必备知识,然而我们做得远远不够。文章对Xilinx FPGA器件结构、应用特性和应用领域进行了深入的探讨和研究,为下面开发设计工作打下基础。论文着重对基于FPGA的数字系统的设计与实现进行了研究；同时探讨了FPGA在内窥镜可视化、芯片设计、数字视频转换接口中的应用。所有设计都基于FPGA技术先进的自顶向下的模块化设计思想,控制电路完全由FPGA来实现,使整个系统的体积和功耗大幅度减小,提高了可靠性,简化了设计过程,减少了开发时间和费用,同时总模块变得小型化。本文参照1602字符型液晶控制机理与功能条件,以xc3s400-pq208 FPGA为控制芯片,运用HDL语言设计了LCD控制电路系统。利用Xilinx ISE 10.1开发工具,经过编译、综合、布局布线后生成bit文件配置到FPGA,最后经过ModelSimSE 6.0仿真,硬件测试平台验证结果表明：该系统控制电路能够实现液晶显示控制功能。此方案是基于单片机设计方案的最佳替代,它操作灵活、通用性好。文章还采用FPGA技术设计了静态图形数据的存储和显示系统,通过FPGA内部RAM存储器和外部SDRAM存储器写入读取图像数据与传输控制。本系统着重进行FPGA内部逻辑设计、数据缓存电路以及外围控制接口的硬件电路设计,通过FPGA芯片内存储模块Block RAM读写缓存JPG图片的十六进制数据,再由FPGA管脚传送到VGA接口,并在TFT LCD显示屏上完成图形的显示输出。测试验证结果达到了对静态图形数据进行存储和显示的基本要求。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 可编程逻辑器件  7
  1.2 FPGA发展现状和应用优势  7-9
  1.3 FPGA研究的重要性与现实意义  9-10
  1.4 本文的主要工作  10-12
第二章 Xilinx FPGA结构原理和应用特性分析  12-24
  2.1 FPGA芯片工作原理  12-13
  2.2 Xilinx FPGA器件结构和特性分析  13-15
    2.2.1 Xilinx FPGA基本架构  13
    2.2.2 Spartan 3系列FPGA器件结构和技术特性分析  13-15
  2.3 Xilinx FPGA开发环境的分析  15-18
    2.3.1 硬件描述语言HDL的发展与特点比较  15-16
    2.3.2 Xilinx FPGA逻辑设计流程和设计思想的分析  16-18
  2.4 Xilinx FPGA应用领域分析  18-24
    2.4.1 Xilinx FPGA资源应用领域、解决方案以及终端市场  18-19
    2.4.2 Xilinx FPGA应用举例  19-21
      2.4.2.1 FPGA在内窥镜可视化系统中的应用  19-20
      2.4.2.2 基于FPGA的芯片设计方案  20-21
    2.4.3 Xilinx FPGA在数字集成系统设计方面的应用  21-24
      2.4.3.1 数字集成系统设计的技术分析  21-22
      2.4.3.2 基于FPGA的数字视频转换接口的设计与实现  22-24
第三章液晶控制器的FPGA设计实现与验证分析  24-35
  3.1 引言  24
  3.2 液晶显示介绍  24-25
  3.3 1602 标准字符型液晶模块  25-26
  3.4 LCD控制器的设计与实现  26-33
    3.4.1 硬件电路的设计  28
    3.4.2 LCD控制器的软件设计与算法实现  28-33
    3.4.3 仿真及板级验证  33
  3.5 结果实现与分析  33-34
  3.6 本章小结  34-35
第四章基于FPGA的静态图形数据的存储与显示系统设计  35-50
  4.1 引言  35
  4.2 系统设计方案  35-36
  4.3 FPGA最小系统设计  36
  4.4 SDRAM控制器设计与验证  36-42
  4.5 VGA接口显示模块设计  42-44
  4.6 软件设计  44-48
    4.6.1 Xilinx IP核的调用  45
    4.6.2 FPGA片内嵌入式块存储器ROM配置  45-47
    4.6.3 系统调试与结果  47-48
  4.7 本章小结及下一步工作  48-50
第五章总结与展望  50-51
参考文献  51-53
在学期间的研究成果  53-54
致谢  54

基于Xilinx FPGA设计技术的应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文