现场可编程逻辑门阵列（FPGA）技术的应用研究

摘要

现场可编程逻辑门阵列(FPGA)具有开发周期短、成本小、风险低和现场可灵活配置等优点,可以在更短的时间实现更复杂的功能,使得基于FPGA的开发平台的研究成为工业界和学术界日益关注的问题.基于FPGA的高集成度、高可靠性,可将整个设计系统下载于同一芯片中,实现片上系统,从而大大缩小其体积,因此以FPGA为代表的可编程逻辑器件应用日益广泛.在国外,FPGA技术发展与应用已达到相当高的程度;而在国内,FPGA技术发展仍处在起步阶段,与国外相比还存在较大的差距.本文提出了一种FPGA通用接口开发平台的设计思路,研制了一种FPGA快速实验开发装置,对研制过程中遇到的软、硬件问题加以归纳总结,提高了系统运行效率.分别研究了基于FPGA器件Altera公司的FLEX6000的字符型LCD、PC机ISA总线,基于FLEX10K的图像点阵型LCD、PC机PCI总线接口中.最后通过一个通用实验装置系统的设计和实现,综合上述应用,介绍了FPGA实验系统的软件开发环境,实现了基于FGPA的交通信号灯逻辑控制和电子钟,研究了FPGA技术在通用接口控制器设计中的应用.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1.引言

1.2.研究背景及意义

1.2.1 FPGA/CPLD概述

1.3.论文的研究内容和结构安排

第2章 FPGA技术在设计字符型LCD中的应用

2.1.硬件描述语言简介

2.2.FLEX6000系列可编程逻辑器件简介

2.3.字符型LCD(KS0066)接口的设计

2.3.1.原理介绍

2.3.2.字符型LCD(KS0066)接口的VHDL描述

第3章 FPGA在设计图像点阵型LCD中的应用

3.1.图像点阵型LCD原理介绍

3.2.图像点阵型LCD硬件设计

3.2.1数据处理模块

3.2.2控制逻辑模块

3.3.图像点阵型LCD软件设计

第4章 FPGA在设计PC机ISA接口中的应用

4.1.ISA总线概述

4.2.基于ALTERA Flex6000的ISA接口设计

第5章 FPGA在设计PC机PCI接口中的应用

5.1.PCI总线概述

5.2.PCI总线命令

5.3.基于Flex10K系列FPGA实现的PCI接口设计

（1）状态机模块

（2）配置模块

（3）利用EAB配置RAM空间

（4）地址检查模块

（5）GLUS模块

（6）数据RETRY模块

（7）校验模块

第6章 FPGA在实验装置系统设计中的应用

6.1.交通信号灯控制逻辑设计

6.1.1.系统要求分析

6.1.2.控制逻辑描述

6.2.电子钟设计

6.2.1.功能要求和结构

6.2.2.控制芯片的设计

第7章 PGA实验系统的软件开发环境

7.1.MAX+PLUSⅡ的特点

7.2.MAX+PLUSⅡ的组成

7.3.MAX+PLUSⅡ的使用

7.3.1.图形文件的建立

7.3.2.文本文件的建立

7.3.3.建立顶层设计文件

7.3.4.工程文件的编译

7.3.5.模拟仿真

7.3.6.定时分析

7.3.7.器件编程

总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明