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浅谈Chirp函数的Nios Ⅱ嵌入式实现

导读: SoC设计技术始于20世纪90年代中期,随着半导体工艺技术的发展,IC设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上, SoC正是在集成电路( IC)向集成系统( IS)转变的大方向下产生的。

  引 言

  System on Chip的缩写,称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。 它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲, SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。国内外学术界一般倾向将SoC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品。 集成电路的发展已有40年的历史,它一直遵循摩尔所指示的规律推进,现已进入深亚微米阶段。由于信息市场的需求和微电子自身的发展,引发了以微细加工(集成电路特征尺寸不断缩小)为主要特征的多种工艺集成技术和面向应用的系统级芯片的发展。随着半导体产业进入超深亚微米乃至纳米加工时代,在单一集成电路芯片上就可以实现一个复杂的电子系统,诸如手机芯片、数字电视芯片、DVD 芯片等。在未来几年内,上亿个晶体管、几千万个逻辑门都可望在单一芯片上实现。 SoC设计技术始于20世纪90年代中期,随着半导体工艺技术的发展,IC设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上, SoC正是在集成电路( IC)向集成系统( IS)转变的大方向下产生的。1994年Motorola发布的FlexCore系统(用来制作基于68000和PowerPC的定制微处理器)和1995年LSILogic公司为Sony公司设计的SoC,可能是基于IP核完成SoC设计的最早报导。由于SoC可以充分利用已有的设计积累,显着地提高了ASIC的设计能力,因此发展非常迅速,引起了工业界和学术界的关注。

  l 系统总体设计

  图1为基于FPGA的射电宇宙信号处理框图。

 

  该设计是基于SoPC技术设计的Chirp函数信号发生器,该系统把微处理器模块和DDS模块集成到单片FPGA芯片内部,通过在嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ编写的程序,实时控制微处理器对DDS的控制字输出,DDS模块根据频率控制字的不同,输出不同的数字化正弦波。使之符合Chirp函数的时变频率特征。Chirp函数根据输出频率的递变规律一般分为两种:线性Chirp函数和非线性Chirp函数,以下是两种Chirp函数在频域上的表现图如图2,图3所示。

 

  从图2,图3可以看出Chirp函数的频率输出与时间的f-t关系可以总结为:

  (1)对于线性Chirp函数

  在连续域时间域内有关系式:

  

  式中:k为常数;f0为初始输出频率;t为连续时间。

  在离散时间域有关系式:

  

  式中:k为常数;f0为初始输出频率;n为采样点。

  (2)对于非线性Chirp函数

  在连续域时间域内有关系式:

  

 

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