论文摘要
随着工业的快速发展,人们对多处理器性能的要求越来越高。但由于生产技术的限制,传统通过提升工作频率来提升处理器性能的作法目前面临严重的阻碍。高频CPU的耗电量和发热量越来越大,给整机散热带来十分严峻的考验。引入多处理器技术是提高处理器性能的最有效的方法。多处理器系统中的关键问题是多处理器间通信和共享资源问题。本文提出了五种解决NiosII软核多处理器间通信和资源共享的方案。对每种方案进行研究,并在Altera的CycloneII开发板上进行验证测试,结果表明多处理器间的通信得到了和很好的解决。并得出了各种方案的比较结果,提出了各种方案的应用领域和性能优势。根据各种方案的比较结果,由于互斥硬核方案适合多处理器间的大量数据交换,所以选择了互斥硬核方案设计了基于NiosII多处理器的数据采集系统。三个NiosII软核负责不同的数据采集任务,并行工作,从而大大提高了数据采集的速度。给出了外围电路设计和GPRS终端模块设计。把GPRS网络应用到数据采集中,采用嵌入式GPRS模块的拨号方法,从系统的配置和AT指令的实现进行了较详细的探讨。实现了GPRS模块的拨号程序设计。研究了国际点对点(PPP)协议,揭示了建立PPP连接的实质,分析了系统组成部分的功能和系统的通信方案的选择,给出了拨号程序流程图和具体程序,完成了GPRS网络的设置和数据的传输。FPGA的功能强大、开发过程投资少、周期短、可反复编程修改;NiosII具有高性能、低成本、可配置、易使用等优点。NiosII多核处理器在FPGA中易于实现,并且多核之间的通信可选方案较多,适应范围广。相信会在越来越多的系统中采用。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题研究背景1.2 课题研究意义及论文内容安排第2章 NIOSII 处理器技术2.1 NIOSII 嵌入式处理器2.1.1 NiosII 嵌入式处理器特征2.1.2 NiosII 处理器体系结构2.1.3 NiosII 处理器编程模式2.2 NIOSII 微处理器的优势2.3 NIOSII 微处理器的应用领域2.4 本章小结第3章 NIOSII 多核间的通信设计3.1 NIOSII 多核间的资源共享及通信方案设计3.1.1 双端口RAM 方案设计3.1.2 互斥硬核方案设计3.1.3 邮箱内核方案设计3.1.4 通用串行接口总线方案设计3.1.5 PIO 核方案设计3.2 各种方案的比较分析3.3 本章小结第4章 基于NIOSII 的多处理器实现4.1 FPGA 芯片选型4.2 软件开发环境和开发流程4.2.1 Quartus II 开发流程4.2.2 Avalon 总线4.2.3 IP 核4.3 硬件开发流程4.4 配置器件4.4.1 定制CPU4.4.2 配置存储器4.4.3 配置SDRAM 控制器4.4.4 配置JTAG URAT 接口4.5 硬件实现4.6 软件实现4.7 本章小结第5章 基于NIOSII 多处理器的数据采集系统设计5.1 数据采集系统总体方案设计5.2 外围电路设计5.3 GPRS 终端模块5.3.1 GPRS 技术5.3.2 GPRS 通信接口板设计5.3.3 GPRS 终端软件功能设计5.3.4 通讯协议及软件的具体实现5.4 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的学术论文致谢
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