基于可重构计算技术的车载GPS终端的设计与实现

论文摘要

需求是推动人们不断进行研究的动力,传统的固定结构计算技术渐渐不能满足市场需求的快速变化。可重构计算技术作为一种新兴的技术,兼容了硬件的处理速度和软件的灵活性。它以可编程逻辑器件为载体,不断吸引着人们的注意力。作为汽车电子一部分的车载GPS应用系统,为解决当前的交通导航、管理及安全起到了积极作用,甚至成了车载电子不可缺少的一部分。然而GPS应用系统的功能,随着应用的扩大不断更新和扩大,采用传统固定结构的GPS系统就需重新设计和生产,增加了开发成本和周期。本课题围绕车载GPS终端系统要求,利用可重构计算技术,设计和实现了一种可重构、可升级、可扩展的车载GPS终端模型。是对可重构计算技术在应用中的探索。首先,介绍了可重构计算技术和车载GPS终端的背景和国内外发展现状;然后,通过对当前可重构技术和车载GPS终端的研究和对比,设计了一种基于可重构技术的车载GPS终端模型,并通过FPGA和其他电路模块进行设计和实现,完成了系统仿真和PCB设计;另外,针对系统中使用较多的串口的需求,本文通过FPGA的内部RAM,设计出一种“桥”的办法,用Verilog硬件描述语言实现了可重构的多串口的扩展;最后总结了课题的不足和对今后工作的展望。由于本终端系统实现的功能相对比较简单,对处理器的要求不高,课题只提供了基于8051IP核的处理器的系统设计,当对处理器能力要求更高或者要增加其他功能时,可以通过对FPGA的编程下载和扩展接口来实现,最终完成对整个终端系统的重构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 可重构计算技术的发展
• 1.2.2 GPS定位技术的发展
• 1.2.3 FPGA技术的发展
• 1.3 课题主要研究内容
• 第二章 可重构计算技术理论
• 2.1 可重构计算技术的原理
• 2.1.1 可重构功能单元
• 2.1.2 可重构互联技术
• 2.2 可重构计算系统的分类
• 2.2.1 按照体系结构分类
• 2.2.2 按照重构粒度的分类
• 2.2.3 按照重构方式的分类
• 2.3 FPGA技术
• 2.3.1 FPGA结构
• 2.3.2 基于FPGA的设计方法
• 2.3.3 主要FPGA产品及其特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于可重构技术的车载GPS终端的设计
• 3.1 车载GPS终端的系统设计
• 3.1.1 车载GPS终端的基本体系结构和组成
• 3.1.2 可重构车载GPS终端的基本体系结构和组成
• 3.2 可重构车载GPS终端的FPGA模块
• 3.3 GPS定位模块
• 3.3.1 GPS定位原理
• 3.3.2 GPS定位模块的选型
• 3.4 GPRS通讯模块
• 3.4.1 通信模式的选择
• 3.4.2 GPRS通信基本原理
• 3.4.3 GPRS通讯模块的选型
• 3.5 最终系统方案
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于可重构技术的车载GPS终端的实现
• 4.1 开发工具介绍
• 4.2 常规硬件电路模块的实现
• 4.2.1 电源模块
• 4.2.2 时钟模块
• 4.2.3 JTAG模块
• 4.2.4 按键模块
• 4.2.5 存储器模块
• 4.2.6 LCD模块
• 4.3 GPS模块的实现
• 4.4 GPRS模块的实现
• 4.5 可重构的处理器模块的实现
• 4.6 可重构的多串口模块的实现
• 4.6.1 传统的多串口扩展方法
• 4.6.2 可重构的多串口扩展的原理
• 4.6.3 发送模块的实现
• 4.6.4 接收模块的实现
• 4.6.5 几个关键点的实现
• 4.6.6 验证与仿真
• 4.7 可重构的扩展模块的实现
• 4.8 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 附录 主要引脚对应表
• 致谢