FPGASOPCNiosⅡ软核FIR滤波器硕士论文.doc

基于FPGA的音频开发平台的设计及其SOPC实现 【摘要】 随着微电子技术的革新以及计算机体系结构理论的完善,使得嵌入式技术不断取得新进展。基于FPGA和NiosⅡ嵌入式软核的可编程片上系统(SOPC)以其设计灵活、可裁剪、软硬件可编程等特点和优势,一直为设计者所关注。FIR滤波器是数字信号处理的基本算法之一,广泛应用于声音、图像处理等现代通信技术中。本文结合FIR滤波器的不同实现方法,提出一种基于SOPC实现方案。论文以Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C35为核心芯片,以TI公司的TLV320AIC23为音频模块,设计了一款通用的音频开发平台,包括FPGA主芯片电路、音频模块、存储器电路、配置模块、通信串口、电源电路、晶振电路、复位电路和扩展接口等模块的设计。以此平台为基础,深入研究SOPC系统的硬件系统设计和软件开发方法。利用Matlab中的FDAtool工具箱设计FIR滤波器系数,结合QuartusⅡ开发工具,实现了基于FPGA和SOPC技术的FIR滤波,达到了声音的接收、A/D和D/A转换、滤波、回放功能。同时,该平台预留了部分可扩展接口,不但满足了本设计的要求,还为其今后在多个方面的应用打下了基础,具有一定的前瞻性。?更多还原 【Abstract】 As the revolution of microelectronic technology and the development of computer architecture theory, the embedded technique get new progress constantly. The system on programmable chip based on FPGA and NiosⅡis noticed by many designer because of its advantage and characteristic such as flexible, cuttable, software and hardware programmable.FIR filter is one of the basic algorithms for digital signal processing, and is used in acoustic processing and image processing area widely. Considering wit...?更多还原 【关键词】 FPGA； SOPC； NiosⅡ软核； FIR滤波器； 【Key words】 FPGA； SOPC； NiosⅡsoft core； FIR filter； 摘要 3-4 ABSTRACT 4 第一章 绪论 7-13 1.1 论文背景及意义 7-8 1.2 可编程逻辑器件的发展 8-9 1.3 FPGA 与SOPC 的简介 9-12 1.3.1 由SOC 到SOPC 9-10 1.3.2 基于FPGA 构建SOPC 系统 10-11 1.3.3 SOPC 的发展现状 11-12 1.4 论文内容及组织结构 12-13 第二章 SOPC系统的设计方法研究 13-27 2.1 软硬件协同设计方法的发展 13-16 2.1.1 传统的嵌入式系统设计方法的局限 13-14 2.1.2 基于SOPC 的软硬件协同设计方法研究 14-15 2.1.3 支持SOPC 软硬件协同设计的工具 15-16 2.2 SOPC 开发流程 16-19 2.3 SOPC 开发工具 19-20 2.4 NiosⅡ处理器概述 20-27 2.4.1 嵌入式软核处理器的比较 20-22 2.4.2 NiosⅡ微处理器系统介绍 22-24 2.4.3 NiosⅡ微处理器的优势及发展前景 24-27 第三章 系统硬件平台的设计与构建 27-51 3.1 系统硬件平台的构成 27-28 3.2 开发平台硬件选型与电路设计 28-48 3.2.1 FPGA 主芯片的选择 28-30 3.2.2 音频电路模块设计 30-35 3.2.3 电源模块设计 35-36 3.2.4 存储模块设计 36-41 3.2.5 通用串口模块设计 41-42 3.2.6 配置电路模块