面向嵌入式超声检测设备的接口逻辑设计

摘要

嵌入式超声检测设备由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。随着技术的不断进步，其未来的趋势是小型化，低功耗。在嵌入式超声检测设备中，外围硬件设备和嵌入式微处理器之间的通讯需要接口设备来进行，而专用接口设备在嵌入式系统中对体积、成本有很大的影响。
　　本设计以实际课题为背景，利用FPGA芯片和硬件编程语言，针对PS/2设备、电视解码芯片和硬盘这三种外围设备，设计PS/2键盘接口模块、PS/2鼠标接口模块、硬盘ATA接口模块和电视信号接口模块，用来替代专用接口设备，实现外围设备和嵌入式微处理器之间通讯。具体的工作包括硬件编程语言源文件的编写和修改；仿真文件的编写和修改；在嵌入式系统中的测试和修改。最终在ALTERA公司的EP2c35672上实现了鼠标、键盘和硬盘的接口设计，并且和视频解码芯片cx25781配合，实现电视信号接口功能
　　本文阐述了FPGA的开发流程；PS/2设备、电视解码芯片和硬盘这三种外围设备通信协议的介绍；接口模块设计思路的介绍，主要是对模块中有限状态机的设计思路进行介绍；对接口模块的仿真结果进行分析，主要是分析有限状态机的状态值和模块的输入输出，判断模块功能仿真是否满足设计要求；在嵌入式系统中的测试方法和遇到的问题及其解决方法的介绍；接口模块的与外围设备的连接方式及其在FPGA芯片中所占的资源。

目录

面向嵌入式超声检测设备的接口逻辑设计

INTERFACE LOGIC DESIGN FOR EMBEDED ULTRASONIC DETECTION EQUIPMENT

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 嵌入式系统接口技术的发展

1.3 本文的主要研究工作

第2章 FPGA开发流程

2.1 FPGA的结构和特性

2.1.1 FPGA的基本结构

2.1.2 主流FPGA产品和开发工具

2.2 FPGA的开发流程

2.3 本章小结

第3章 PS/2模式下鼠标键盘接口的设计

3.1 PS/2 鼠标键盘通讯协议

3.1.1 PS/2设备到主机的通讯过程

3.1.2 主机到PS/2设备的通讯

3.2 PS/2模式下鼠标接口设计

3.2.1 PS/2 鼠标接口模块算法设计

3.2.2 PS/2 鼠标接口模块仿真

3.2.3 PS/2 鼠标接口模块在系统上的调试

3.3 PS/2模式下键盘接口设计

3.3.1 PS/2 键盘接口模块算法设计

3.3.2 PS/2 键盘接口模块仿真

3.3.3 PS/2 键盘接口模块在系统上的调试

3.4 PS/2 模式下鼠标键盘接口模块在系统上的实现

3.5 本章总结

第4章 电视信号输出接口的设计

4.1 电视芯片cx25871功能介绍

4.2 电视信号输出接口设计

4.2.1 电视信号输出接口模块算法

4.2.2 电视信号输出接口模块仿真

4.2.3 电视信号输出接口在系统上的调试

4.3 电视信号输出接口模块在系统上的实现

4.4 本章小结

第5章 硬盘ATA接口设计

5.1 硬盘ATA接口标准简介

5.2 硬盘ATA接口模块设计

5.2.1 硬盘ATA接口模块算法设计

5.2.2 硬盘ATA接口模块仿真

5.3 本章小结

结论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢