FPGA系统内部逻辑在线测试技术研究

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FPGA简介

四是ＦＰＧＡ的集成度比ＣＰＬＤ高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
五是ＣＰＬＤ比ＦＰＧＡ使用起来更方便。ＣＰＬＤ的编程采用Ｅ2ＰＲＯＭ或ＦＡＳＴＦＬＡＳＨ技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而ＦＰＧＡ的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。
六是ＰＬＤ的速度比ＦＰＧＡ快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于ＦＰＧＡ是门级编程,并且ＣＬＢ之间采用分布式互联,而ＣＰＬＤ是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。
八是ＣＰＬＤ保密性好,ＦＰＧＡ保密性差。
九是一般情况下,ＣＰＬＤ的功耗要比ＦＰＧＡ大,且集成度越高越明显
三、FPGA与ASIC、CPLD
1、FPGA和ASIC的比较
ASIC是英文的Application Specific Integrated Circuits缩写，即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一，它们的共性是都具有用户现场可编程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点。ASIC的特点是面向特定用户的需求，品种多、批量少，要求设计和生产周期短，它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物，与通用集成电路相比具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可*性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
一、FPGA简介
FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在可编程阵列逻辑PAL(Programmable Array Logic)、门阵列逻辑GAL(Gate Array Logic)、可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74系列电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可*性。PLD的这些优点使得PLD技术在90年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了电子设计自动化EDA（Electronic Design Automatic）软件和硬件描述语言VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description)的进步。

在线pl测试设备技术规格书

在线PL测试设备技术规格书1. 引言在线PL（Programmable Logic）测试设备是一种用于测试和验证可编程逻辑器件的工具。

本技术规格书旨在提供有关在线PL测试设备的详细技术规格和功能描述，以便用户了解该设备的性能和能力。

2. 设备概述在线PL测试设备是一种专门设计用于对可编程逻辑器件进行功能验证和故障诊断的设备。

它可以通过连接到目标器件上进行信号采集、控制和分析，从而实现对器件的全面测试。

3. 技术规格3.1 支持的器件类型在线PL测试设备支持多种常见的可编程逻辑器件类型，包括但不限于： - FPGA （Field Programmable Gate Array） - CPLD（Complex Programmable Logic Device） - PAL（Programmable Array Logic）3.2 测试接口在线PL测试设备提供多种接口用于与目标器件进行连接，包括： - JTAG（Joint Test Action Group）接口 - SPI（Serial Peripheral Interface）接口 - I2C （Inter-Integrated Circuit）接口3.3 测试功能在线PL测试设备具有以下主要功能： - 逻辑信号采集：能够采集目标器件上各个引脚的逻辑信号，并进行实时显示和记录。

- 逻辑信号控制：能够向目标器件发送特定的逻辑信号，以测试器件的响应和功能。

- 时序分析：能够对目标器件上的时序进行分析和验证，以确保其满足设计要求。

- 故障诊断：能够检测目标器件上的故障，并提供相应的诊断信息，帮助用户快速定位问题。

3.4 软件支持在线PL测试设备配套软件提供以下功能： - 设备配置：能够对在线PL测试设备进行初始化和配置，以适配不同型号和类型的可编程逻辑器件。

- 测试程序编写：提供图形化界面用于编写测试程序，并支持常见的测试语言和脚本。

- 测试结果分析：能够对测试结果进行自动化分析，生成详细的测试报告并可视化显示。

基于FPGA的ICT在线测试仪硬件设计的开题报告

基于FPGA的ICT在线测试仪硬件设计的开题报告1. 研究背景在电子行业中，测试是非常重要的一环。

随着电子产品的不断发展和更新换代，各种测试方法和手段也在不断地更新。

其中，ICT（In-Circuit Test）在线测试技术是一种非常有效的测试方法。

ICT在线测试技术具有测试速度快、测试精度高、测试成本低等优点，在电子制造业中得到了广泛的应用。

目前市场上ICT在线测试仪大多使用PC作为核心控制器，在测试时需要连接外设器材，并通过软件进行测试，这样就存在一些问题：软硬件系统嵌套，测试速度慢，控制精度低，易出现软硬件之间不兼容、误差不准确等问题。

因此我们需要探索一种新的方法，设计一种基于FPGA 的ICT在线测试仪，提高测试效率和准确度。

2. 研究目的本研究旨在设计一种基于FPGA的ICT在线测试仪，具有以下目的：(1) 提高测试效率和准确度，代替原先PC控制方式的用于在线测试单板电路的测试仪器，实现更快速的测试和更高的测试精度。

(2) 探索基于FPGA的ICT在线测试仪设计的各种技术细节，对FPGA开发技术进行了解和探索，为提高在线测试仪器的控制精度、测试速度做出技术贡献。

3. 研究内容本研究的主要内容包括：(1) 分析ICT在线测试仪的设计原理和测试步骤，了解ICT在线测试仪的功能和特点，并对ICT在线测试仪进行局部改进使其更适合使用FPGA控制方式。

(2) 熟悉FPGA技术知识，掌握FPGA的硬件设计流程和常用开发工具，实现基于FPGA的ICT在线测试仪的硬件设计。

(3) 实现基于FPGA的ICT在线测试仪的控制程序设计，编写相应的软件程序来配合测试仪器进行测试。

(4) 设计ICT测试程序，了解各种元器件的测试方法，提高测试效率和准确度。

4. 研究方法本文所采用的研究方法主要包括文献调研、实验研究和计算机仿真。

通过对相关文献的收集和整理，了解ICT在线测试仪的设计原理和各种测试方法，并从中寻找设计思路和技术细节。

FPGA芯片动态配置的研究与实现

Ｖｏ．８，．２０１２Ｎｏ８，０６
文章编号：０７１０２０）８００ —３１０ —３Ｘ（０６０—１８０
ＦＧＡ芯片动态配置的研究与实现Ｐ
ＲｅｅｒｈａｄＩｐｅｅｔｔｏｆｔｅｓａｃｎｍｌｍｎａｉｎｏｈＤｙａｉｎｉｕａｉｎｏｎｍｃＣｏｆｇｒｔｏｆＦＰＧＡ
维普资讯
Ｃ３１５／Ｎ４ — ２８ＴＰ
１ｓ１０－３ＸＳＮ０７１０
计算机工程与科学
ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＮＧ＆．ＣＩＲＩＳＥＮＣＥ
２０年第２０６８卷第８期
加密）。这样，根据应用需要动态地配置ＦＧ芯片的可ＰＡ
内部逻辑，如多种算法的置换。这种设计方式还可节省芯片的使用数量。
２ＦＧＡ配置原理Ｐ
以Ｘｌｘ公司的ＶｉｅＩ系列为例，Ｐｉｎｉｒｘ—ＩｔＦＧＡ芯片的配
段：
ｅｅＭＡＰＭｏｅ四种方案可选择。Ｓｌｔｃｄ等
所谓配置就是将特定的应用设计按ＦＧＡ设计流程Ｐ转化为数据位流加载到ＦＧＡ的内部存储器中，现特定Ｐ实
逻辑功能的过程。由于ＦＧ芯片是基于ＲＰＡＡＭ工艺的，
所以ＦＧＰＡ芯片的配置数据是易失的。当器件的电源被关掉后，已加载的位流数据将随之而丢失。所以，通常将设
计完成的ＦＧＰＡ数据位流存于外部的存储器件中，每次上电自动进行ＦＧ芯片配置加载。这种方式直观、ＰＡ简捷、

基于FPGA的电容在线测试系统设计

快速发展，ＦＰＧＡ以其高集成度、高可靠性
表１测试结果
标准值
０．１ｐＦ０．２２Ｆ０．３３ｌ２．２
：一
【ｆ）ｅ堕＝警）（４）
量程１
＾０．３２８０．９８７２．１７６
…
…
…
…
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基￣ＦＰＧＡｇ－３电容在线测放系统设计
湖南工学院凌
【摘要】ＰＣＢ板在焊接后可能存在元器件的开路、短路、漏焊等故障，所以需要在不将元器件焊
目的。
云王小虎张晶晶
ＰＣＢ板的情况下设计一种在线测试。本文研究了一种电容在线测
一
测电容同Ｕ和Ｒ一起构成微分电路。小和相位。图４为ＤＤＳ硬件电路图。
一
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～ＩΒιβλιοθήκη 图２电容在线测试硬件电路图
Ｆｉｇ．２ＨａｒｄｗａｒｅＣｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｉｎ — ｃｉｒｃｕｉｔｔｅｓｔ
图１电气隔离原理图
Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉＣｄｉａｇｒａｍｏｆｅＩｅｃｔｒｉｃａＩｉＳＯＩａｔｉｏｎ
同，保证一定频率范围内开环增益与频率串行输入方式，在ｗＣＬＫ上升沿把数无关。Ｈｅａｄｅｒ２为被测电容的接入插槽。据位Ｄ７的一位数据串行输入，当输入４０位ｚ。、ｚ是与被测电容相连的干扰阻抗。被后，用一个Ｆ０ｕＤ脉冲即可更新输出频率

FPGA的基本原理(详细+入门)

十、 FPGA的集成度
门阵等效门：一个门阵等效门定义为一个两输入端的“与非”门。系统门：是芯片上门的总数，是厂家指定给器件的一个门数。
十一、FPGA的封装
1、引脚数：FPGA芯片总的引脚数。 2、用户I/O数：指除了电源引脚、特殊功能引脚外的引脚，这些引脚可根据用户的需要进行配置。 3、 I/O驱动电流：8mA 或10mA。 4、时钟网络数：FPGA芯片可能包含1个、2个或4个时钟网络。 5、封装：PLCC，PQFP，CPGA等封装形式。 6、工作温度范围：FPGA芯片一般有商用、工业用及军用等不同的工作温度范围。 7、工作环境：一般分普通工作环境和航天工作环境。
ACT1模块是如何实现三输入与门的？
2、查表型FPGA结构两输入与门： 4 X 1 RAM 表：
A
B
C
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A1
A0
（二）、什么是FPGA？ FPGA是英语（Field programmable Gate Array）的缩写，即现场可编程门阵。它的结构类似于掩膜可编程门阵（MPGA），由可编程逻辑功能块和可编程I/O模块排成阵列组成，并由可编程的内部连线连接这些逻辑功能块和I/O模块来实现不同的设计。 1、FPGA与MPGA的区别： MPGA利用集成电路制造过程进行编程来形成金属互连，而FPGA利用可编程的电子开关实现逻辑功能和互连。 2、FPGA与CPLD的区别： 1) 结构不同：FPGA是由可编程的逻辑模块、可编程的分段互连线和I/O模块组成，而CPLD是由逻辑阵列块、可编程连线阵列和I/O模块组成。 2) CPLD延时可预测（Predictable），FPGA的延时与布局布线情况有关。 3) CPLD 组合逻辑多而触发器较少，而FPGA触发器多。

《详解FPGA：人工智能时代的驱动引擎》札记

《详解FPGA：人工智能时代的驱动引擎》阅读随笔目录一、FPGA简介 (2)1.1 FPGA的定义与特点 (3)1.2 FPGA的发展历程 (4)1.3 FPGA的应用领域 (5)二、FPGA的工作原理 (7)2.1 FPGA的基本架构 (8)2.2 FPGA的工作模式 (10)2.3 FPGA的编程语言 (11)三、FPGA在人工智能领域的应用 (12)3.1 机器学习与深度学习 (14)3.2 自动驾驶与机器人技术 (15)3.3 无人机与智能物流 (17)3.4 医疗诊断与生物信息学 (18)3.5 其他领域的FPGA应用 (20)四、FPGA的设计与优化 (22)4.1 FPGA设计流程 (23)4.2 硬件描述语言 (25)4.3 设计优化策略 (26)4.4 性能评估与测试 (28)五、FPGA的未来发展趋势 (29)5.1 技术创新与突破 (30)5.2 行业合作与生态系统建设 (32)5.3 应对挑战与机遇 (33)六、结论 (35)6.1 FPGA在人工智能时代的重要性 (36)6.2 未来展望与期许 (37)一、FPGA简介FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路芯片，它允许设计师在硬件层面上实现可编程的解决方案。

与传统的专用硬件电路相比，FPGA具有更高的灵活性和可扩展性，因此在人工智能、数据中心、通信等领域得到了广泛应用。

FPGA的核心特点是可编程性。

它可以根据需要动态地重新配置内部逻辑单元，从而实现各种功能。

这种可编程性使得FPGA在应对不断变化的应用需求时具有很高的效率。

FPGA还具备低功耗、高性能、高可靠性等优点。

FPGA的发展历程可以追溯到20世纪80年代，当时Xilinx公司推出了世界上第一款商用FPGA产品。

随着技术的不断发展，FPGA的性能不断提高，功能也越来越丰富。

FPGA已经发展到了第四代，即UltraScale系列，其最大容量可达140亿个逻辑单元，支持多种编程语言和开发工具，为人工智能时代的应用提供了强大的支持。

基于FPGA的数据采集与处理技术的研究

基于FPGA的数据采集与处理技术的研究一、本文概述随着信息技术的快速发展，数据采集与处理技术已经成为现代社会中不可或缺的一环。

在众多的实现方式中，基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的数据采集与处理技术凭借其高性能、高并行度、低功耗等优点，受到了广泛关注。

本文旨在对基于FPGA的数据采集与处理技术进行深入研究，探讨其基本原理、实现方法以及应用前景。

本文首先介绍了FPGA的基本概念和特点，阐述了基于FPGA的数据采集与处理的基本原理和优势。

接着，文章详细分析了FPGA在数据采集与处理中的关键技术，包括ADC（模数转换器）接口设计、数据处理算法优化、高速数据传输等。

在此基础上，文章还探讨了FPGA在不同应用场景下的数据采集与处理实现方法，如工业控制、信号处理、医疗诊断等。

本文还关注FPGA技术的发展趋势和未来挑战，如新型FPGA架构、可编程逻辑与硬件加速的融合、以及面向等复杂应用的优化等。

文章总结了基于FPGA的数据采集与处理技术的当前研究现状，并对未来的发展方向和应用前景进行了展望。

通过本文的研究，期望能够为读者提供一个全面、深入的了解基于FPGA的数据采集与处理技术的窗口，为推动该领域的发展提供有益参考。

二、FPGA技术基础现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）是一种灵活的半导体设备，它允许用户在生产后进行配置以执行特定的逻辑功能。

与传统的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）不同，FPGA不需要复杂的定制设计流程，而是通过编程方式实现硬件设计。

这使得FPGA成为快速原型设计、系统验证以及灵活的数字系统设计的理想选择。

FPGA的基本结构由三种主要元素构成：可编程逻辑块（Programmable Logic Blocks, PLBs）、可编程输入/输出块（ProgrammableInput/Output Blocks, PIOBs）以及可编程内部连线（Programmable Interconnects, PIs）。

基于FPGA的精简指令集计算机的的研究与开发

东北欠学硕士学位论文摘要基于ＦＰＧＡ的精简指令集计算机的研究与开发摘要犬援摸可壤爨逻辑嚣馋ＣＰＬＤ帮ＦＰＧＡ是当今应用最广泛戆薄类霹编程专用集成电路（ＡＳＩＣ），电子设计工程师用它可以在办公室或实验室里设计出所需静专嗣集成电鼹，觚黼大大缩短了产晶｝二市时闻，降低了开发成零。

此筛，可编程逻辑器件逐具有静念可遭复编程和动念系统重构的特性，使得硬件的功能可以象软件一样通过编程柬修改，这样就极大地提高了电子系统设计的灵活往翻逶焉性。

本设计完成了在一片可编程逻辑器件上开发简易计算机的设计任务，将单片概与单片视井隧电路集成他，能够输入指令、挠行指令、输磁结栗，其有在电予系统中应用的普遍意义，另外，也可以髑于计算机组成原理的教学试验。

本文第一章简要介绍了可编程ＡＳＩＣ和ＥＤＡ技术的历史、现状、未来并对本潆遂露了篱要褡逐；第二章程芯片设诗兹嚣季孛埝入法馨驻理图辕入滚耪ＨＤＬ输入法之问做出比较，决定选用ＨＤＬ输入法。

第三章描述了具体的设计过程和设计手段，首先将简易计算祝划分为运算器、ＣＰＵ控制嚣、存储器、键盘接暖和显示接嗣以及系统控制器，然后再往下分为下层子模块。

输入法的语言使用的是ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ，鉴于篇幅所限，源代码部分不在论文之中。

第四章对设计的综合与实臻骰了慈结，绘出了孵彦谤囊渡形辫。

本文针对ＦＰＧＡ和ＲＩＳＣ这蹲大课题，对ＲＩＳＣ在ＦＰＧＡ上的实现进行了初浅的探索与豢试。

从计算机体系结构入手，剂析了精简指令集计算机的原理，通过本设计的实践对ＡＳＩＣ期ＥＤＡ魏设诗潜力蠢了更滋一步的领焐。

关键词：专翔集成电路：可编稷逻辑器件：精简攒令集计算机；ＥＤＡ；ＨＤＬ东北大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｌｏｉｔｕｒｅｆｏｒｔｈｅＲｅｄｕｃｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒｂｙＦＰＧＡＡｂｓｔｒａｃｔＣＰＬＤａｎｄＦＰＧＡｂｅｉｎｇｌａｒｇｅ－ｓｔｙｌｅｄａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅ（ＰＬＤｌａｒｅｎｏｗａｄａｙｓｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）ｔｈａｔｉｓｂｅｉｎｇｕｓｅｄｍｏｓｔｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｃａｌｌｇｅｔｔｈｅＡＳＩＣｔｈｅｙｎｅｅｄｂｙｕｓｉｎｇＣＰＬＤａｎｄＦＰＧＡｉｎ氆ｅｉｒＯｆｆｉｃｅｓｏｒｌａｂｏｒａｔｏｆｉｅｓ，ｔｈｕｓｔｈｅｔｉｍｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓ’ａｐｐｅａｒｉｎｇｏｎｔｈｅｍａｒｋｅｔｉＳｓｈｏｒｔｅｎｅｄｃｏｎｓｕｍｅｄｌｙａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｏｓｔｉＳｌｏｗｅｒｅｄ，ｔｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ＰＬＤ’Ｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔａｔｉｃｒｅｐｒｏｇｒａｍｍａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｖｓｔｅｍｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｋｅｉｔｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｍｏｄｉｆｙｈａｒｄｗａｒｅ’ｓｆｕｎｃｔｉｏｎｂｙｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌｉｋｅｓｏ，ｗａｒｅ，ｔｈｕｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍｇｅｔｓｍｏｒｅｖｉｖｉｄｌｙａｎｄｍｏｒｅｇｅｎｅｒａｌｌｙ．ＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉＳｔｏｄｅｓｉｇｎａｒｅｄｕｃｅｄｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｅｔｃｏｍｐｕｔｅｒｕｓｉｎｇｏｎｅＰＬＤ．ｉｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｔｈｅＭＣＵａｎｄｔｈｅＰｅｒｉＰｈｅｒａｌｃｉｒｃｕｉｔｓｏｆＭＣＵ，ａｎｄｃａｎｉｎｐｕｔｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｒｕｎｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｕｔｐｕｔｒｅｓｕｌｔ，ＴｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔＣａｎｗｉｄｅｌｙｂｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔＣａｌｌａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｂｏｕｔｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｔｈｅｏｒｙｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｃｈａｐｔｅｒｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙ，ｔｏｄａｙａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＡＳＩＣａｎｄｔｈｅＥＤＡｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ａｓｗｅｌｌａＳｔｈｅｓｋｅｌｅｔｏｎｏｆｍｙｔａｓｋ．ＴｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｃｈｅｍａｔｉｃｅｎｔｒｙｍｅｔｈｏｄａｎｄＨＤＬａｎｔｒｙｍｅｔｈｏｄ｛Ｓｍａｄｅｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｈａｐｔｅｒ．Ａｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ＨＤＬｉＳｕｓｅｄａｓｔｈｅｅｎｔｒｙｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔ，Ｔｈｅｔｈｉｒｄｃｈａｐｔｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｉｇｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｂｏｕｔｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔ．Ｆｉｒｓｔ．ｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｄｅｖｉｄｅｓｔｈｅｒｅｄｕｃｅｄｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｅｔｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｏｓｉｘｕｎｉｔＳ，ｔｈｅｙａｒｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｕｎｉｔ，ＣＰＵｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｕｎｉｔ，ｍｅｍｏｒｙｕｎｉｔ，ａｎｄｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｕｎｉｔ，ｔｈｅｎｉｔｇｏｋｅｙｂｏａｒｄｉｎｔｅｆｆａｅｅｕｎｉｔ，ｄｉｓｐｌａｙｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｕｎｉｔｏｎｄｅｖｉｄｉｎｇｔｈｅｕｐｐｅｒｕｎｉｔｉｎｔｏｓｕｂｍｏｄｕｌｅｓ．ＴｈｅｌａｎｇｕａｇｅｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｅｎｔｒｙｍｅｔｈｏｄｉＳｔｈｅｖｅｒｉＩｏｇ－ＨＤＬ。

FPGA教学实验板说明书

FPGA教学实验板说明书西安邮电学院计算机系电子科学信息与技术实验室2009-10-29FPGA教学实验板说明书Altera公司FLEX 10K系列FPGA芯片,具有高密度，低成本，低功耗的特点，属于查找表型逻辑单元结构，其不仅具有实现普通逻辑功能的逻辑阵列，而且具有实现“宏函数”的嵌入式阵列，因而可以实现高效存储器和特殊的逻辑功能.本系统选用EPF10K10作为系统核心，外部辅以单片机AT89C51，串行数模转换器TLC5615，串行模数转换器ADC0832等构成FPGA教学实验板硬件电路，能够提供VerilogHDL和FPGA设计两门课程教学实验的验证，内容包括：键盘扫描，数码管和LCD显示，LED指示，单片机，蜂呜器，I2C总线接口器件，外部扩展等，还可以用于课程设计或者毕业设计等实验。

系统基本组成如图-1所示。

图-1现将各部分分述如下：1.EPF10K10芯片简介及扩展端口说明（1）FLEX 10K系列芯片简介EPF10K10属于Altera公司FLEX 10K系列FPGA芯片,内部结构灵活，内嵌存储块，属于查找表型逻辑单元结构，FLEX 10K是工业界第一个嵌入式的PLDs，具有高密度，低成本，低功耗的特点。

FLEX 10K 把连续的快速通道互连与独特的嵌入式阵列结构相结合，同时又兼收并储了众多可编程逻辑器件的优点来完成普通门阵列的宏功能。

FLEX 10K器件的嵌入式阵列和逻辑阵列能够让设计人员轻松地开发出集存储器、数字信号处理器及特殊逻辑等强大功能于一体的芯片。

Altera FLEX 10K系列主流器件如表—1所示。

FPGA FLEX 10K系列主流器件FLEX10K系列器件具有以下特性：高密度阵列嵌入式编程逻辑器件系列；0.5μmCMOS SRAM工艺制造；在电路可配置；所有I/O 端口有输入/输出寄存器；快速有效地实现特大规模电路，包括存储器、DSP、专用算术逻辑、微处理器和微控制器等；专用进位链路，可实现快速加法器和计数器功能；专用级联链路，有效地实现高速多输入功能；内部三态总线，支持系统集成；支持多时钟系统的低时滞要求；具有JTAG边界扫描测试内建电路；3.3V或5.0V工作模式；由Altera公司的MAX+PLUS Ⅱ开发系统提供软件支持；具有84到562引脚的多种封装选择。

fpga数字系统设计课程设计

fpga数字系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握FPGA数字系统设计的基本原理，理解数字系统的组成及功能；2. 学会使用硬件描述语言（HDL）进行数字电路设计和描述；3. 了解FPGA器件的结构、编程原理以及配置方法；4. 熟悉数字系统的测试与验证方法，掌握基本故障排查技巧。

技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成简单的数字系统设计；2. 掌握使用FPGA开发工具进行代码编写、仿真和调试；3. 学会使用示波器、逻辑分析仪等仪器进行数字电路测试与分析；4. 提高团队协作能力，学会在项目中分工合作，共同解决问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字系统设计的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验习惯；3. 增强学生的自信心和自主学习能力，培养面对挑战的勇气；4. 提高学生的团队合作意识，学会尊重他人，共同进步。

本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。

课程要求学生在掌握基本理论知识的基础上，通过实际操作，提高数字系统设计能力，为今后从事相关领域工作打下坚实基础。

课程目标的设定，既符合学生特点，又满足了教学要求，为后续教学设计和评估提供了明确的方向。

二、教学内容1. 数字系统设计基础：包括数字逻辑基础、组合逻辑设计、时序逻辑设计等，对应教材第1章至第3章内容。

- 数字逻辑基础：逻辑门、逻辑表达式、逻辑函数化简；- 组合逻辑设计：编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元；- 时序逻辑设计：触发器、计数器、寄存器、状态机。

2. 硬件描述语言（HDL）：以Verilog HDL为例，学习语法、数据类型、运算符、过程语句等，对应教材第4章内容。

- 语法基础：模块定义、端口声明、信号声明；- 数据类型和运算符：基本数据类型、运算符及其优先级；- 过程语句：顺序语句、并行语句、赋值语句。

3. FPGA器件结构与编程：介绍FPGA器件的结构、编程原理、配置方法等，对应教材第5章内容。

基于FPGA的电磁继电器在线测试系统设计

基于FPGA的电磁继电器在线测试系统设计
夏磊;吕亮;廉迪雅
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2024(50)6
【摘要】电磁继电器在现代国防军事、工业自动化以及交通运输等领域应用广泛,当系统中的电磁继电器发生失效时将影响整个电气系统的可靠运行。

为了提高电气系统的可靠性,需要检测继电器的特性参数,以评估其工作性能并提高其稳定性。

针
对电磁继电器触点易失效问题,设计了一套基于FPGA的电磁继电器在线测试系统。

采用铁路继电器作为试品,分析继电器的各项特性参数,并选取能反映其触点退化程
度的时间参数进行测试。

这种能够应用于多型号继电器的便携式在线测试系统,可
实时检测继电器吸合和释放过程中的电压变化波形并进行数据存储,为后续继电器
的性能状态评估提供了数据支撑,也为电磁继电器的维修维护提供了参考数据。

【总页数】5页(P37-41)
【作者】夏磊;吕亮;廉迪雅
【作者单位】中车南京浦镇车辆有限公司;上海地铁维护保障有限公司车辆分公司;
西南交通大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U224.4
【相关文献】
1.基于STM32+FPGA的航空继电器时间参数测试系统
2.基于Ansoft Maxwell软件的直流继电器电磁系统设计
3.异步电机电磁转矩微机在线测试系统设计
4.基于FPGA的电容在线测试系统设计
5.Xilinx FPGA处理器解决方案为嵌入式系统设计人员提供强大的性能优势独立测试结果再次肯定了Xilinx业界最全面的基于FPGA的32位嵌入式处理解决方案的领先地位
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基于fpga课程设计

基于fpga 课程设计一、教学目标本课程旨在通过FPGA（现场可编程门阵列）的学习，让学生掌握FPGA的基本概念、设计和应用。

具体的教学目标如下：1.知识目标：•了解FPGA的基本原理和结构；•掌握FPGA的设计方法和流程；•熟悉FPGA的应用领域和实例。

2.技能目标：•能够使用FPGA设计工具进行简单的设计；•能够编写和调试FPGA程序；•能够分析和解决FPGA设计中的问题。

3.情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和实践能力；•培养学生对电子技术的兴趣和热情；•培养学生的团队合作意识和沟通能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.FPGA的基本原理和结构：介绍FPGA的工作原理、硬件结构和编程语言。

2.FPGA的设计方法和流程：讲解FPGA的设计方法、工具和流程，包括需求分析、逻辑设计、综合、布局和布线、编程和测试等。

3.FPGA的应用领域和实例：介绍FPGA在数字信号处理、嵌入式系统、网络通信等领域的应用实例，并进行案例分析。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：通过讲解FPGA的基本原理、设计方法和应用领域，让学生掌握FPGA的基本知识。

2.讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，让学生深入理解FPGA的设计和应用问题，培养学生的思考和分析能力。

3.案例分析法：通过分析具体的FPGA应用实例，让学生了解FPGA在实际工程中的应用，提高学生的实践能力。

4.实验法：通过FPGA实验，让学生亲手操作，培养学生的实践能力和创新能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择一本适合本课程的教材，提供学生系统的学习资料。

2.参考书：提供一些相关的参考书籍，丰富学生的学习资源。

3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，生动形象地展示FPGA的设计和应用。

4.实验设备：准备FPGA开发板和相关的实验设备，让学生进行实际操作和实验。

【实验】基于FPGA数字电路实验指导

【关键字】实验基于FPGA数字电路实验指导（修改稿）湖北科技学院计算机科学与技术学院编制工程技术研究院目录第一部分实验基础知识随着科学技术的发展，数字电子技术在各个科学领域中都得到了广泛的应用，它是一门实践性很强的技术基础课，在学习中不仅要掌握基本原理和基本方法，更重要的是学会灵活应用。

因此，需要配有一定数量的实验，才能掌握这门课程的基本内容，熟悉各单元电路的工作原理，各集成器件的逻辑功能和使用方法，从而有效地培养学生理论联系实际和解决实际问题的能力，树立科学的工作作风。

一.实验的基本过程实验的基本过程，应包括：确定实验内容、选定最佳的实验方法和实验线路、拟出较好的实验步骤、合理选择仪器设备和元器件、进行连接安装和调试、最后写出完整的实验报告。

在进行数字电路实验时，充分掌握和正确利用集成器件及其构成的数字电路独有的特点和规律，可以收到事半功倍的效果，对于完成每一个实验，应做好实验预习、实验记录和实验报告等环节。

（一）实验预习认真预习是做好实验的关键。

预习好坏，不仅关系到实验能否顺利进行，而且直接影响实验效果。

预习应按本教材的实验预习要求进行，在每次实验前首先要认真复习有关实验的基本原理，掌握有关器件使用方法，对如何着手实验做到心中有数，通过预习还应做好实验前的准备，写出一份预习报告，其内容包括：1.绘出设计好的实验电路图，该图应该是逻辑图和连线图的混合，既便于连接线，又反映电路原理，并在图上标出器件型号、使用的引脚号及元件数值，必要时还须用文字说明。

2.拟定实验方法和步骤。

3.拟好记录实验数据的表格和波形座标。

4.列出元器件单。

（二）实验记录实验记录是实验过程中获得的第一手资料。

尝试过程中所尝试的数据和波形必须和理论基本一致，所以记录必须清楚、合理、正确，若不正确，则要现场及时重复尝试，找出原因。

实验记录应包括如下内容：1.实验任务、名称及内容。

2.实验数据和波形以及实验中出现的现象，从记录中应能初步判断实验的正确性。

基于FPGA硬件平台的高性能PLC系统研究中期报告

基于FPGA硬件平台的高性能PLC系统研究中期报告在FPGA硬件平台上实现高性能PLC系统的研究已进展到中期阶段，以下为该研究的中期报告：一、研究背景PLC（Programmable Logic Controller）是工业自动化中广泛应用的控制设备，其主要功能是实现对生产过程的监控和控制。

传统的PLC系统主要基于软件实现，但随着工业自动化需求的增加和实时性要求的提高，软件实现的PLC系统已不能完全满足需求。

因此，基于硬件平台的高性能PLC系统开始成为研究热点。

二、研究目标本次研究旨在设计并实现一个基于FPGA硬件平台的高性能PLC系统，具体目标如下：1. 实现高速、低延迟的输入/输出控制；2. 实现高精度的计时器和计数器；3. 实现各种常见控制算法，如PID算法；4. 集成常见通信协议，如Modbus、Ethernet/IP等。

三、研究内容及进展1. 硬件设计系统的硬件设计分为数字电路设计和模拟电路设计两个部分。

数字电路设计主要包括FPGA芯片的选择、引脚分配、时序分析等，模拟电路设计主要包括保护电路、信号调节电路等。

目前，硬件设计已完成并通过仿真和硬件测试。

2. 软件设计软件设计主要包括PLC控制程序的编写和工具软件的开发。

控制程序包括输入/输出控制、计时器和计数器控制、控制算法实现等。

工具软件包括程序下载、参数设置、在线监控等。

目前，输入/输出控制和计时器控制功能已实现。

3. 性能测试为验证系统的性能，测试了系统的输入/输出控制速度、计时器精度和计数器精度。

测试结果表明系统的输入/输出控制速度可以达到1000Hz，计时器精度可以达到0.1毫秒，计数器精度可以达到1个脉冲。

同时，系统的抗干扰能力和稳定性也得到了验证。

四、存在问题及解决方案1. 控制算法实现困难。

由于FPGA硬件平台的特殊性，控制算法的实现相较于传统软件实现更为困难。

解决方案为通过调研现有的FPGA控制算法库，并根据PLC应用特点进行优化。

第四部分2：FPGA配置及片内调试技术

第四部分：FPGA设计基础（2）北京理工大学雷达技术研究所陈禾FPGA配置及片内调试技术{边界扫描原理{FPGA配置的基本方式{高级配置环境{基于嵌入式处理器的配置技术{基于Internet的可重构逻辑实现{ChipScope Pro片内调试系统边界扫描原理{IEEE Standard 1149.1 -Test Access Port and Boundary-Scan Architecturez JTAG是JOINT TEST ACTION GROUP组织最初提出的，最终由IEEE批准并且标准化的。

IEEE 1149.1一般也俗称JTAG调试标准。

z在JTAG调试标准当中，边界扫描（Boundary-Scan）是一个很重要的概念。

边界扫描技术的基本思想是在靠近芯片的输入输出管脚上增加一个移位寄存器单元。

因为这些移位寄存器单元都分布在芯片的边界上（周围），所以被称为边界扫描寄存器（Boundary-Scan Register Cell）。

边界扫描原理{当芯片处于调试状态的时候，这些边界扫描寄存器可以将芯片和外围的输入输出隔离开来。

通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制。

{对于芯片的输入管脚，可以通过与之相连的边界扫描寄存器单元把信号（数据）加载到该管脚中去。

{对于芯片的输出管脚，也可以通过与之相连的边界扫描寄存器“捕获”（capture）该管脚上的输出信号。

边界扫描原理{在正常的运行状态下，这些边界扫描寄存器对芯片来说是透明的。

{芯片输入输出管脚上的边界扫描（移位）寄存器单元可以相互连接起来，在芯片的周围形成一个边界扫描链（Boundary-Scan Chain）。

{一般的芯片都会提供几条独立的边界扫描链，用来实现完整的测试功能。

边界扫描链可以串行的输入和输出，通过相应的时钟信号和控制信号，就可以方便的观察和控制处在调试状态下的芯片。

利用边界扫描链可以实现对芯片的输入输出进行观察和控制。

FPGA开发全攻略——配置电路

FPGA开发全攻略——配置电路展开全文配置电路FPGA配置方式灵活多样，根据芯片是否能够自己主动加载配置数据分为主模式、从模式以及JTAG模式。

典型的主模式都是加载片外非易失( 断电不丢数据) 性存储器中的配置比特流，配置所需的时钟信号( 称为CCLK) 由FPGA内部产生，且FPGA控制整个配置过程。

从模式需要外部的主智能终端( 如处理器、微控制器或者DSP等) 将数据下载到FPGA中，其最大的优点就是FPGA 的配置数据可以放在系统的任何存储部位，包括：Flash、硬盘、网络，甚至在其余处理器的运行代码中。

JTAG 模式为调试模式，可将PC 中的比特文件流下载到FPGA中，断电即丢失。

此外，目前赛灵思还有基于Internet 的、成熟的可重构逻辑技术System ACE解决方案。

(1) 主模式在主模式下，FPGA上电后，自动将配置数据从相应的外存储器读入到SRAM中，实现内部结构映射；主模式根据比特流的位宽又可以分为：串行模式( 单比特流) 和并行模式( 字节宽度比特流) 两大类。

如：主串行模式、主SPI Flash 串行模式、内部主SPI Flash串行模式、主BPI 并行模式以及主并行模式，如图5-19所示。

(2) 从模式在从模式下，FPGA 作为从属器件，由相应的控制电路或微处理器提供配置所需的时序，实现配置数据的下载。

从模式也根据比特流的位宽不同分为串、并模式两类，具体包括：从串行模式、JTAG模式和从并行模式三大类，其概要说明如图5-20所示。

(3)JTAG模式在JTAG模式中，PC和FPGA通信的时钟为JTAG接口的TCLK，数据直接从TDI进入FPGA，完成相应功能的配置。

图5-19 常用主模式下载方式示意图图5-20 常用的从模式下载方式示意图目前，主流的FPGA芯片都支持各类常用的主、从配置模式以及JTAG，以减少配置电路失配性对整体系统的影响。

在主配置模式中，FPGA自己产生时钟，并从外部存储器中加载配置数据，其位宽可以为单比特或者字节；在从模式中，外部的处理器通过同步串行接口，按照比特或字节宽度将配置数据送入FPGA芯片。

FPGA学习资料

1.18 查找表的原理与结构？
查找表（look-up-table）简称为 LUT，本质上是一个 RAM。目前 FPGA 中多使用 4 输入的 LUT，所以每一个 LUT 可以看成一个有 4 位地址线的 16x1 的 RAM。当用户通过原理图或 HDL 语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA 开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并把结果事先写入 RAM，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出。
电平敏感的存储期间称为锁存器。可分为高电平锁存器和低电平锁存器，用于不同时钟之间的信号同步。由交叉耦合的门构成的双稳态的存储原件称为触发器。分为上升沿触发和下降沿触发。可以认为是两个不同电平敏感的锁存器串连而成。前一个锁存器决定了触发器的建立时间，后一个锁存器则决定了保持时间。
1.11 FPGA 芯片内有哪两种存储器资源？
1.19 ic 设计前端到后端的流程和 eda 工具？
设计前端也称逻辑设计，后端设计也称物理设计，两者并没有严格的界限，一般涉及到与工艺有关的设计就是后端设计。 1：规格制定：客户向芯片设计公司提出设计要求。 2：详细设计：芯片设计公司（Fabless）根据客户提出的规格要求，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。目前架构的验证一般基于 systemC 语言，对价后模型的仿真可以使用 systemC 的仿真工具。例如：CoCentric 和 Visual Elite 等。 3：HDL 编码：设计输入工具：ultra ，visual VHDL 等 4：仿真验证：modelsim 5：逻辑综合：synplify 6：静态时序分析：synopsys 的 Prime Time 7：形式验证：Synopsys 的 Formality.