数字电视环境下JVM在FPGA上的实现

论文摘要

数字电视（DTV）是继黑白电视和彩色电视之后的第三代电视产品,是集数字技术、微电子技术、网络技术、软件技术等高新技术综合应用的产物。其中中间件技术是关键技术之一,该技术可以使众多的厂商在不考虑硬件环境的情况下开发数字电视的交互式应用。 本文通过对当前国际上现有的数字电视标准和数字电视中间件标准进行比较,根据我国市场的实际情况,选择了欧洲数字电视（DVB）中间件标准DVB-MHP,深入分析了基于MHP的数字电视中间件模型。 Java平台是基于MHP中间件模型的核心,本文通过深入分析Java平台的构成和Java虚拟机（JVM）的结构和运行原理,并结合适合嵌入式环境的KVM的原理及体系结构,提出了将KVM以FPGA的硬件方式实现的方案。根据数字电视的实际需要对KVM进行适当剪裁,以适应数字电视的嵌入式环境,并设计了相应的功能模块,最后在设计基础上用VHDL加以实现,对于核心模块做了仿真和验证。 此外,本文还综述了EDA技术和FPGA器件的发展概况,并较为详细的介绍利用EDA技术进行设计开发的一般流程,最后在FPGA上实现JVM。 本文的研究对于我国数字电视的推广和JVM技术在嵌入式环境中的应用有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 数字电视概述
• 1.1.1 数字电视的分类
• 1.1.2 现有数字电视标准
• 1.1.3 数字电视的优点
• 1.2 数字电视用户终端系统构架
• 1.3 JVM在数字电视中间件中的运用
• 1.4 相关研究现状和动态
• 1.4.1 数字电视的市场前景
• 1.4.2 研究现状
• 1.5 论文框架和主要内容
• 第2章 数字电视中间件结构及实例
• 2.1 数字电视中间件功能及结构
• 2.2 数字电视中间件平台的类型
• 2.3 数字电视中间件标准
• 2.3.1 欧洲数字电视中间件标准
• 2.3.2 美国数字电视中间件标准
• 2.3.3 日本数字电视中间件标准
• 2.3.4 中国数字电视中间件标准
• 2.4 DVB-MHP规范
• 2.4.2 Personal JAVA和JAVA TV API
• 2.4.3 服务和服务选择（service selection）
• 2.4.4 广播数据API
• 第3章 JVM技术分析
• 3.1 JAVA平台
• 3.2 JVM体系结构
• 3.2.1 程序计数寄存器
• 3.2.2 JAVA栈
• 3.2.3 堆
• 3.2.4 本地方法
• 3.2.5 方法区
• 3.3 JVM指令系统
• 3.3.1 JVM指令格式
• 3.3.2 数据类型
• 3.3.3 JVM指令的分类
• 第4章 现场可编程门列（FPGA）技术
• 4.1 FPGA的原理和结构
• 4.2 FPGA的特点
• 4.3 FPGA设计方法的选择
• 4.4 VHDL语言介绍
• 4.5 设计流程
• 4.5.1 设计输入
• 4.5.2 设计综合
• 4.5.3 仿真验证
• 4.5.4 设计实现
• 4.5.5 时序分析
• 4.5.6 下载验证
• 第5章 系统实现
• 5.1 JVM的剪裁
• 5.1.1 J2ME结构
• 5.1.2 KVM体系结构
• 5.2 系统模块设计
• 5.2.1 总线接口
• 5.2.2 堆栈管理单元
• 5.2.3 指令Cache
• 5.2.4 数据Cache
• 5.2.5 执行单元
• 5.3 FPGA上的实现
• 5.3.1 总线接口
• 5.3.2 数据Cache
• 5.3.3 指令Cache
• 5.3.4 堆栈管理单元
• 5.3.5 执行单元
• 5.4 功能验证
• 第6章 结论及有待深入的问题
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 有待深入的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录一：总线接口状态机VHDL描述
• 附录二：堆栈管理单元代码
• 攻读学位期间发表论文：