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器技術引入儀器設計領 域，通過構建通用的硬件平臺，最終由用戶通過選擇不同的軟件來實現不同的儀器功能，因 此軟硬件在可重構儀器設計技術中同樣關鍵。 可重構智能儀器硬件結構由 nois ii 處理器系統（包括可重構fpga 芯片、fpga 片外 系統）和計算機組成，其硬件結構框圖如圖1 所示。 可重構 fpga 選用altera 公司cyclone ii 系列中的ep2c35f672c6 芯片，片外系統主要 包括sdram 存儲器、flash 存儲器、模數轉換芯片、數模轉換芯片、epc16 增強型配置芯 片、max232 芯片等組成。片外系統實現數據的采集、預處理、存儲和輸出等功能。 2.2 控制核 在基于 fpga 的可重構智能儀器中，ep2c35f672c6 是整個系統的核心，為了實現fpga 與其他芯片、器件的正確通信、數據交換，需要在fpga 上配置nios ii 軟核處理器以及其 他控制器核。 （一）nios ii 嵌入式處理器的設置。首先在quartus ii 下建立一個project，在sopc builder 中選擇組件列表中的nios ii p
路下應大面積敷銅接地，以降低可能受到的電磁干擾，同時也可降低對其他電路的干擾。為了優化性能，時鐘信號采用差分形式供給，要求交流耦合。 2．3 fpga部分設計 fpca器件選用了altera公司stratixⅱ系列的ep2s60。stratixⅱ器件采用基于1．2v、90 nm的先進的sram工業制造，功耗低。ep2s60f6 72有48 352個alut，等價le*40個，2 544 192 bit ram，18x18的乘法器144個，12個pll。 fpga配置器件選擇的是epc16，采用同步并行配置方式(fpp)加載fpga，用jtag的方式可以給級聯的3片fpga依次加載程序，也可以給epc-i6加載程序。 3 fpga內部信道化模塊實現 基于多相濾波的信道化模塊是本系統的重點。根據文獻，多相濾波信道化結構如圖3所示。 圖3中分支上的信號xk(n)與輸入信號x(n)，以及分支濾波器ek(n)與原型低通濾波器h0(n)之間的關系為：xk(n)=x(nd-k)，ek(n)=h0(nd+k)k=0，1，…，d-1。所以，進入分支上的數據與分支濾波器系數各
元將數據移位輸出到有效數據引腳上。無用的數據引腳輸出低電平。 (6) jtag接口單元(jiu) 由于本文未采用jtag實現fpga動態配置，故此單元不做詳細介紹。 4.2 flash存儲器 不同配置片內部flash容量不同。epci6有16mbit容量，而epc8、epc4分別只有8 mbit、4 mbit，。flash存儲器分成三個塊存儲區，分別為啟動塊、參數塊和配置數據塊存儲區。每個塊存儲區都有自己獨立的保護機制并能單獨進行擦除。下面將分別闡述各個塊的功能。 (1) 啟動塊 以epc16為例，啟動塊大小為16 kb，可用它替代微處理器專用prom，也可用于存儲其他系統的數據。啟動塊的保護機制由配置片rp引腳、wr引腳和塊鎖存位共同確定。 （2)參數塊 參數塊用來存儲少量而需頻繁更新的參數。epci6有6個參數塊，每塊為8 kb。參數塊的保護機制是由配置片rp引腳和塊鎖存位共同確定。 （3） 配置數據塊 epc片內flash上除啟動塊和參數塊之外的空間均為配置塊存儲區?？捎糜诖鎯ε渲脭祿妥鳛橛脩舻拇鎯臻g。epc16有31塊64 kb的配置塊。和參數塊一樣，配置塊的保護
輸出，并以此形成進位鏈。（3）計數模式該模式可提供時鐘使能、計數使能、同步加/減控制、同步清零、同步加載選擇。同步清零和同步加載是lab寬信號，其影響lab的寄存器。因此，如果lab中的任何一個工作在計數模式，lab中其余的les被用作同一計數器的一部分或是復合功能。計數模式利用兩個三輸入luts，一個計數數據，另一個產生快速進位位。一個二選一復用器提供同步加載，另一個and門提供異步清零。 所有的20k器件均可重新配置在特殊功能用途的板上。apex20k可通過配置芯片epc1、epc2和epc16以串行數據充方式進行在系統編程。所以，apex20k包括一個可選接口，允許apex20k微處理器以串行或并行、同步或異步方式配置芯片，因此，微處理器可將apex20k看作存儲器，并可通過寫入虛擬內存來配置器件，而且配置十分容易。apex20k器件配置完成后，便可通過重置器件來載入新數據。3 應用舉例apex20k系列器件支持clocklock和colckboost等時鐘管理功能，這些功能由pll保證。clocklock電路使用一個同步的pll來減少器件內部的時鐘延遲和畸變。colckboost電
在嵌入式系統中,因為含有微處理器,可以使用微處理器產生配置時序,將保存在系統rom中的配置數據存儲到fpga中。所以沒有必要使用專用的epc系列配置器件來配置fpga。這樣不僅節約了成本,還有效地縮小了系統體積。本文重點討論在嵌入式系統中fpga的配置方案。 2. fpga器件的配置方式 altera公司生產的具有icr功能的fpga器件有flex6000、flex10k、apex和acex等系列,它們可以用以下方式進行配置: 1. 使用專用epc配置器件,如epc16、epc8、epc2、epc1; 2. 被動串行方式(ps),使用微處理器的串行接口; 3. 被動并行同步方式（pps）,使用微處理器的并行同步接口; 4. 被動并行異步方式（ppa）,使用微處理器的并行異步接口; 5. 邊界掃描方式（jtag）,使用jtag下載電纜。 下面詳細分析上述五種配置方式。 使用epc配置器件時,首先將配置文件從計算機下載到epc配置器件中去,然后由epc配置器件控制配置時序對fpga進行
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