基于Delphi的PC与NIOS+II的串行通信.pdf

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1、第2 0 卷第5 期海军工程大学学报v 0 1 2 0N o 52 0 0 8 年1 0 月J O U R N A LO FN A V A LU N I V E R S I T YO FE N G I N E E R I N GO c t 2 0 0 8基于D e l p h i 的P C 与N I O SI I 的串行通信卞小林，王瑛剑，杨智(海军工程大学电子工程学院，武汉4 3 0 0 3 3)摘要：在比较S O P C 与单片机的基础上，介绍了N I O SI I 串行通信接口以及D e l p h i 下利用S p c o m m 控件实现串行通信的便利性。搭建了N I O SI I

2、软核处理器与上位机R S 2 3 2 串行通信电平转换电路，给出了下位机串行通信初始化代码。为了增强通信过程中的抗干扰能力，方案中设计定义了通信信息协议，并给出了具体上下住机信息的处理过程。实际应用表明。该方案有着很好的容错性与稳定性。关键词：S O P C；N 1 0 SI I；串行通信；S p e o m m 控件中图分类号：T P 3 6 8文献标志码：A文章编号：1 0 0 9 3 4 8 6(2 0 0 8)0 5 0 0 7 5 0 4S e r i a lp o r tc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nP Ca n dN II Ib a

3、s e do nD e l p h iB I A NX i a o-l i n，W A N GY i n g ji a n，Y A NZ h i(C o l l e g eo fE l e c t r o n i cE n g i n e e r i n g，N a v a lU n i v o fE n g i n e e r i n g，W u h a n4 3 0 0 3 3，C h i n a)A b s t r a c t：T h ec o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c eo fN I O SI Ia n dt h ea d v a n t

4、 a g eo fS p c o m mu n d e rD e l p h iw e r ei n t r o d u c e db yc o m p a r i n gS O P Cw i t hM C U T h el e v e lc o n v e r s i o nc i r c u i tw a sb u i l tf o rh o s tc o m p u t e rR$2 3 2s e r i a lc o m m u n i c a t i o n。a n dt h ei n i t i a l i z a t i o nc o d eo fs e r i a lc o m

5、 m u n i c a t i o no fs l a v ec o m p u t e rw a so f f e r e d I no r d e rt oe n h a n c et h ea b i l i t yo fa n t i i n t e r f e r e n c ei nc o m m u n i c a t i o n t h ec o m m u n i c a t i o nr u e s s a g ep r o t o c o lw a sd e s i g n e da n dd e f i n e di nt h es c h e m e T h ec

6、o n c r e t ed a t ap r o c e s s i n gf o rm e s s a g e so nb o t hs i d e sw a sg i v e n T h er e s u l t so fp r a c t i c a lo p e r a t i o ns h o wt h a tt h es t r a t e g yi se x c e l l e n ti ne r r o rt O-l e r a n c ea n ds t a b i l i t y K e yw o r d s；S O P C；N I O SI I；s e r i a lc

7、 o m m u n i c a t i o n；S p c o m mc o n t r o l在工业控制领域，往往需要一台上位机控制多台下位机，二者之间的通信成为一个重要问题。在实践中，串行通信由于具有传输线少、操作简便等特点而常常被用来解决此类问题。目前，单片机可以实现串行通信，仍然占据和继续领导低端产品市场，其技术不断发展，性能也不断提高口。但是，随着系统向高速、低耗、低压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，将单片机嵌入到S O C(片上系统)可以促进软硬件协同设计及计算机系统设计自动化的发展。因此，3 2 位处理器成为高性能嵌入式系统开发的核心。S O P C(

8、片上可编程系统)是A l t e r a 公司提出来的一种灵活、高效的S O C解决方案。它将处理器、存储器、I O 口等系统设计需要的功能模块集成到一个P L D 器件上，构建成一个可编程的片上系统 2 。与单片机相比，S O P C 可以提供合理的性能组合、提升系统的性能、降低系统成本、延长产品的生命周期。D e l p h i 作为W i n d o w s 环境下的一种优秀的可视化开发平台，具有简便高效的特点。它采用可视化的I D E(集成开发环境)，其代码输入量少，开发效率高，而且支持嵌入式汇编、动态库调用、A c t i v e X 控件和第三方控件的调用等功能，用以实现串行通信十

9、分方便。收稿日期：2 0 0 8 0 5 0 8；修回日期：2 0 0 8 0 6 3 0。作者简介：卞小林(1 9 7 5 一)，男，讲师，硕士，主要研究方向为雷达信号处理，E-m a i l：x l b i a n 1 2 6 c o r n。万方数据海军工程大学学报第2 0 卷1N I O SI I 软核处理器串行通信接口A h e r a 公司开发的基于S O P C 技术的N I O SI I 嵌入式软核处理器，是一个可变结构的、通用型的R I S C 嵌入式3 2 位处理器。设计者可以方便地使用其系统开发工具S O P CB u i l d e r 设计构造以处理器为基础的系统，并

10、编程到F P G A(现场可编程门阵列)内予以实现。整个N I O SI I 系统的设计过程充分体现了其可重配置的思想，体现了面向用户、面向应用的S O P C 技术思想，即N I O SI I 为F P G A 内部的可编程的单片机t s 。具有A v a l o n 接口的N I O S1 1 的U A R T(通用异步收发器)在F P G A 上的嵌人式系统和外设之间实现了一种串行字符流的通信方式。它实现了R S 2 3 2 协议，可以改变其波特率、奇偶校验位、停止位、传输的数据位及其他可选的R T S-C T S 流控制信号等。设计者根据需要可对其硬件进行配置。U A R T 内核提供

11、了一个简单的A v a l o n 从控制接口，包含两个用户可见的部分：寄存器文件(可通过A v a l o n 从端口进行访问)和R S 2 3 2(包括R X D、T X D、C T X 和R T S)。该接口允许N I O SI I 处理器(A v a l o n 主控制器)通过读写寄存器与U A R T 进行通信 4 。在实际工程应用中，P C 机的R S 2 3 2 接口性能指标并非最高端，却由于广泛的市场支持而经久不衰。就使用而言，R S 2 3 2 的优势在于最少只需3 根线就可实现2 个数字设备的全双工数据传输。通过电平转换芯片(如M A X 2 3 2)，把3 3V 的逻辑电

12、平转换为R S 2 3 2 的逻辑电平。2D e l p h i 实现串行通信的便利性用D e l p h i 实现串口通信，常用的方法有：使用控件，如M s c o m m 和S p e o m m 控件等；使用A P I 函数；在D e l p h i 中调用其他串口通信程序。使用A P I 方法的优点是比较适合于编写较为复杂的低层次通信程序，但缺点是编写串口通信程序较为复杂，需要掌握大量通信知识。S p c o m m 是S m a l l P i gT e a m开发的一个第三方D e l p h i 串口控件，该控件具有丰富的与串口通信密切相关的属性及事件，提供了对串口的各种操作，且

13、编程简单、通用性强、可移植性好。在D e l p h i 软件开发中已经成为一个被广泛应用的串口通信开发控件J。3串口通信程序实现3 1 通讯双方遵循的协议在进行数据通讯时，通讯双方必须遵循一定的协议，这样才能够理解从对方所接收过来的数据；另外，在实际工作中，干扰会影响信息传输的正确性。因此，为了避免接受错误的信息，定义了与下位机的握手信息协议，协议规范如表1 所示。帧是传送信息的基本单元，每帧由帧起始符标志域、控制域、数据长度域、数据域、帧信息纵向校验域及帧结束域等6 个域组成。每个域由若干字节组成。衷1 协议数据帧格式T a b 1D a t af r a m e sf o r m a t

14、o fc o m m u n i c a t i o na g r e e m e n t代码字节数说明代码字节数说明5 A H1帧起始符L2数据长度R T U A1终端逻辑地址D A T A变长数据域M S T A1主站命令序号C S1校验码A 5 H1帧起始符5 5 H1结束码C1控制码该数据帧至少有9 个字节，而且前后中间都有规定。这样就可以通过处理分析其中的某些字节来判断这个数据帧的意义，以便进行其他相关的工作。当然，数据帧格式并不惟一，可以根据实际需要万方数据第5 期卞小林等：基于D e l p h i 的P C 与N I O SI I 的串行通信设计出不同的数据帧格式。串口通讯是按

15、位传送、按字节来接收的，不是一帧一帧来接收的。为了要判断一个字节是前一帧的数据还是后一帧的数据，要按照字节来判断。按照表的数据帧格式接收的过程如下：判断目前接收的数据段，如果是一帧开始，那么就对相关参数进行初始化，数据帧初始化为空。然后开始读，直到读到帧起始符5 A H 或者读完为止；若没有，就舍弃读到的数据。如果读到了5 A H，就接下来设置读状态为第二阶段，该阶段字节数为6，读取的字节数为6，分别对应R T U A、M S T A、A 5 H、C、L。第二阶段的处理是读6 个字节，不管缓冲区里有几个字节，不管读几次，读满6 个为止。最后一阶段要读的字节数为L 中的数据再加上C S 和5 5

16、 H 两个字节，由于D A T A 是变长，所以多分阶段，如果都是定长的话，只用判断到帧起始符，然后再读需要的字节数就可以了。经过以上3 个阶段就得到一帧完整的数据，该数据可供其他函数处理。可见，利用数据帧进行数据传输，无论来什么样的数据、什么时候来，将读到的字节跟给定的格式比较，就可以得到一帧完整的数据。3 2 根据通信协议定义数据帧的基类考虑到D e l p h i 面向对象的特性，用类来规范数据帧的格式是一种好方法。可以这样定义基类：T D a t a F o r m a t：=e l a s s(T O b j e c t)P r i v a t eF F r a m e B e g

17、i n：B y t e；帧起始符F T e r m i n a l L o g i c A d d r：B y t e；终端逻辑地址F M a s t e r S t a t i o n：B y t e；主站地址与命令序号F F r a m e B e g i n 2：B y t e；帧起始符F F r a m e C o n t r o l：B y t e；控制码F D a t a L e n g t h：W o r d；数据长度F F r a m e V e r i f y：B y t e；校验码F F r a m e E n d：B y t e；结束码p r o t e c t e dp

18、 r o c e d u r eS e t D a t a(c o n s tV a l u e：s t r i n g)；v i r t u a l；a b s t r a c t；设置数据区f u n c t i o nR e a d D a t a：s t r i n g；v i r t u a l；a b s t r a c t；读数据3 3 通信程序实现过程在D e l p h i 中新建一个项目，并添加S p c o m m 控件。具体实现过程如下：1)初始化串I Z l选择通信使用的串口，定义通信协议，即波特率、字节长度、校验、停止位等。2)发送数据根据通信协议，可以自定义发送函

19、数。发送时的关键是将需要发送的数据形成符合通信协议的数据帧，具体过程在S e t D a t a 过程中完成。3)接收数据N I O SI I 软核处理器首先进行U A R T 初始化，设置控制寄存器，开相应的中断，计算并设置波特率寄存器等。即工作在中断方式下刚，接收数据的处理过程在相应的中断服务程序中。通信程序的主要代码如下：i n tm a i n(v o i d)I n i t U A R T()；。初始化U A R T i f(a l t i r q _ r e g i s t e r(U A R T l 一I R Q，N U L L，u a r t I S R)。注册中断处理函数。万

20、方数据7 8 海芏工程大学学报第2 0 卷p r i n t f(”a l t i r q _ r e g i s t e ru a r t i r qe r r o r n”)；r e t u r n 一1；)w h i l e(1)等待中断r e t u r n0；)v o i du a r t I S R(v o i d c o n t e x t，a l t u 3 2i d)a l t u 1 6d a t a，S 似T 吣；检查r x d a t a 寄存器的当前状态，R R D Y 位为1 时，才能从r x d a t a 寄存器读取数据S 丁A T U 5=I O R D L

21、A L T E R A A V A L O N U A R T S T A T U S(U A R T l 一B A S E)；w h i l e(!(S T A T U S A L T E R A A V A L O N U A R T S T A T U S _ R R D Y-A 终K)S 丁A T U 5=1 0 R D L A L T E R A A V A L O N U A R T S T A T U S(U A R T l 一B A S E)；d a t a=I O R D A L T E R A A V A L O N U A R T R X D A T A(U A R T

22、l 一B A S E)；根据通信协议接收数据，代码略1 0 w R A L T E R A A V A L O N U A R T 二S T A T U S(U A R T l 一B A S E，o)，清除状态寄存器相关位)v o i dI n i t U A R T(v o i d)a h u 1 6c o N T R o L；i n td i v i s o r；C O N T R O L=A L T E R A A V A L O N U A R T C O N T R O L T R D y-M S KA L T E R A _ A V A L O N U A R T C O N T

23、R O L _ R R D Y _ M S KA L T E R A A V A L O N U A R T C O N T R O L 一丘M S K；设置控制寄存器，开中断I O W R A L T E R A A V A L O N U A R T C O N T R o L(U A R T l 一B A S E，C O N T R O L)；d i v i s o r=(i n t)(5 00 0 0o o o 1 1 52 0 0+o 5)；计算并设置波特率寄存器I O W R A L T E R A A V A L O N U A R T D I V I S O R(U A R T

24、 l 一B A S E，d i v i s o r)；)4结束语在D e l p h i 环境下，利用控件S p c o m m 可以方便地开发功能强大、实时性强的串口通信程序。下位机N I O SI I 采用了中断接收方式，实时性强。利用数据帧格式，接收过程实现了错误判别，容错性强。该通信方式在某型雷达目标模拟器的显示控制系统中已经得到应用，效果很好。参考文献(R e f e r e n c e s)：1 3 2 3 3 4 3徐新华，任晓，吕涛基于D e l p h i 的P C 机与P I C 单片机的串行通信口 电子工程师。2 0 0 6 3 2(3)：6 2 6 7 X UX i n

25、-h u a。R E NX i a o，L UT a o S e r i a lp o r tc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nP Ca n d P I Cb a s e do nD e l p h i J-I E l e c t r o n i cE n g i n e e r 2 0 0 6，3 2(3)：6 2 6 7(i nC h i n e s e)李兰英N I O SI I 嵌入式软核S O P C 设计原理及应用 M 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 6 周立功S O P C 嵌入式系统基础教程 M 北京：北京航空航天大学出版社，

26、2 0 0 6 彭澄廉挑战s()C 基于N I O S 的S O P C 设计与实践-M 北京：清华大学出版社，2 0 0 4(下转第8 3 页)万方数据第5 期李军等：盲提取方法在柴油机活塞一缸套撞击信号提取中的应用8 3 5结论文中讨论了多通道盲反卷积方法在柴油机活塞一缸套撞击信号提取中的应用。利用G r a m 变量范数对K L D 距离函数构建的目标函数进行了近似计算，提出了一种以伪并行遗传算法为优化工具的盲提取算法，并成功地用于柴油机活塞一缸套撞击信号的提取。虽然盲信号处理技术在处理过程中不要求源信号的先验知识，但是对柴油机活塞一缸套撞击信号的提取还是依赖于对柴油机振源的了解，只有分

27、析活塞一缸套撞击信号受其他信号影响最小的那一段信号，才能够获得正确的结果。文中工作只是对盲信号处理方法应用到柴油机等往复式机械振动信号处理进行了初步探讨，更深入的研究还需要在以后的工作中进行。参考文献(R e f e r e n c e s)：1 张雨，张志沛，周轶尘考虑油膜与摩擦力影响的内燃机活塞一缸套撞击情形研究 J 内燃机学报，1 9 9 7，1 5(4)：4 6 0 4 6 5 2 3 3 4 5 6 3 7 Z H A N GY u，Z H A N GZ h i p e i，Z H O UY i c h e n T h er e s e a r c ho fc r a s h i n

28、 gp r o c e s sb e t w e e nt h ed i e s e le n g i n e Sp i s t o na n dc y l i n d e rb yc o n s i d e r i n gt h ei n f l u e n c eo fo i lf i l ma n df r i c t i o n J T r a n s a c t i o n so fC S I C E。1 9 9 7，1 5(4)：4 6 0 一4 6 5(i nC h i n e s e)C H OSH，A H NST，K I MYH As i m p l em o d e lt

29、oe s t i m a t et h ei m p a c tf o r c ei n d u c e db yp i s t o ns l a p J J o u r n a lo fS o u n da n dV i b r a t i o n，2 0 0 2，2 5 5(2)：2 2 9 2 4 2 L I UX i a n h u a，R A N D A I。I。RB B l i n ds o u r c es e p a r a t i o no fi n t e r n a lc o m b u s t i o ne n g i n ep i s t o ns l a pf r

30、o mo t h e rm e a-s u r e dv i b r a t i o ns i g n a l s J M e c h a n i c a lS y s t e m sa n dS i g n a lP r o c e s s i n g，2 0 0 5，1 9：11 9 6 一l2 0 8 郭文勇，朴甲哲，张永祥基于多信息的柴油机缸套磨损故障诊断研究 J 海军工程大学学报，2 0 0 5，1 7(1)：6 7 7 1 G U OW e n y o n g，P I A oJ i a z h e Z H A N GY o n g-x i a n g F a u l td i a

31、g n o s i sf o rd i e s e lc y l i n d e rl i n e rw e a rb a s e do nm u l t i i n f o r m a t i o n J J o u r n a lo fN a v a lU n i v e r s i t yo fE n g i n e e r i n g，2 0 0 5，17(1)：6 7 71(i nC h i n e s e)王珍，马孝江局域渡时频法在柴油机缸套活塞磨损诊断中的应用研究 J 内燃机学报，2 0 0 2，2 0(2)：1 5 7 1 6 0 W A N GZ h e n，M AX i a

32、 o-j i a n g I n v e s t i g a t i o no nd i a g n o s i so fd i e s e le n g i n ep i s t i o n-l i n e rw e a rf a u l t sb a s e do nl o c a lw a v et i m e-f r e q u e n c ya p p r o a c h J T r a n s a c t i o n so fS C I C E，2 0 0 2，2 0(2)：1 5 7 1 6 0(i nC h i n e s e)B A D A O U IME，D A N I E

33、 R EJ，G U I L L E TF，e ta 1 S e p a r a t i o no fc o m b u s t i o nn o i s ea n dp i s t o n-s l a pi nd i e s e le n g i n e(P a r tI：s e p a r a t i o no fc o m b u s t i o nn o i s ea n dp i s t o n s l a pi nd i e s e le n g i n eb yc y c l i cw i e n e rf i l t e r i n g)J M e c h a n i c a l

34、S y s t e m sa n dS i g n a lP r o c e s s i n g，2 0 0 5，1 9：12 0 9 12 1 7 S E R V I E R EC，L A C O U M EJL，B A D A O U IME S e p a r a t i o no fc o m b u s t i o nn o i s ea n dp i s t o n-s l a pi nd i e s e le n g i n e(P a r tI I：s e p a r a t i o no fc o m b u s t i o nn o i s ea n dp i s t o

35、n-s l a pu s i n gb l i n ds o u r c es e p a r a t i o nm e t h o d s)J M e c h a n i c a lS y s t e m sa n dS i g n a lP r o c e s s i n g，2 0 0 5，1 9：12 1 8 12 2 9 攀祭鹕鹕零零零零零秘鹕窖电器牙的莽g 电器g 沁莽若黜零茸譬零若电萍留q 零牙电净牙她净学弛潭留啦舜墨啦器若V 舞圆的彝鹕鹕鹞秘鹤a 潭(上接第7 8 页)5 黄军，熊勇刘燕，等D e l p h i 串口通信编程 M 北京：人民邮电出版社2 0 0 1 6 张程志

36、基于C o m P o r tL i b r a r y 控件的D e l p h i 串行数据采集系统的软件设计 J 水利科技与经济，2 0 0 7，1 3(8)：6 1 4 6 1 5 Z H A N GC h e n g z h i C o m p u t e rs e r i e s-p o r tc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yb a s e do nC o m P o r tl i b r a r ya n dX S L Bi n t e l l i g e n td i g i t a la p p a r a t u s

37、J W a t e rC o n s e r v a n c yS c i e n c ea n dT e c h n o l o g ya n dE c o n o m y，2 0 0 7，1 3(8)：6 1 4 6 1 5(i nC h i n e s e)万方数据基于Delphi的PC与NIOS II的串行通信基于Delphi的PC与NIOS II的串行通信作者：卞小林，王瑛剑，杨智，BIAN Xiao-lin，WANG Ying-jian，YAN Zhi作者单位：海军工程大学,电子工程学院,武汉,430033刊名：海军工程大学学报英文刊名：JOURNAL OF NAVAL UNIVE

38、RSITY OF ENGINEERING年，卷(期)：2008，20(5)被引用次数：0次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.徐新华.任晓.吕涛 基于Delphi的PC机与PIC单片机的串行通信期刊论文-电子工程师 2006(03)2.李兰英 NIOS II嵌入式软核SOPC设计原理及应用 20063.周立功 SOPC嵌入式系统基础教程 20064.彭澄廉 挑战SOC-基于NIOS的SOPC设计与实践 20045.黄军.熊勇.刘燕 Delphi串口通信编程 20016.张程志 基于ComPort Library控件的Delphi串行数据采集系统的软件设计期刊论文-水利科技与经济 2007(0

39、8)相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 基于SOPC/Nios-II与数字移相技术的频率计设计-仪表技术与传感器2009,(10)为实现uClinux下的电子测量集成仪器中的数字频率计设计,采用Cyclone系列FPGA 芯片EP1C6Q240,运用SOPC软核设计、Nios-II软件开发技术、数字移相技术,实现了0.02 Hz225 MHz,110(-6)精度的频率及脉宽、相位差的测量.实验表明,这是一种有效、低成本的解决方案.在重点给出该技术实现方法的同时,介绍了系统仿真和误差分析.2.期刊论文 肖卫初.邓曙光.朱珍奇.谭首峰.龙卫 基于Nios 的学习型遥控器设计-现代电子

40、技术2010,33(19)以Altera FPGA系列Cyclone EP1C12Q240C8器件为载体,通过SoPC技术构建嵌入式软核Nios 处理器平台,运用Verilog HDL硬件描述语言设计等精度测量载波频率IP核、红外信号解调IP核、红外编码脉宽测量IP核和红外发送调制逻辑电路,以实现载波的精确测量、红外信号解调、脉宽测量和调制功能,并给出了外围硬件电路和软件设计方案.实验表明,该遥控器解决了单片机因时钟频率低而无法对载波频率进行测量的瓶颈,实现了对任何一款普通遥控器的按键编码学习,真正完成了学习型遥控器的学习功能.3.期刊论文 郭宝增.张立伟.GUO Bao-zeng.ZHANG

41、 Li-wei 基于FPGA的汽车电子设计-电子设计工程2009,17(8)随着汽车电子产业的快速发展,传统MCU、ASIC已很难满足汽车电子设计灵活性、稳定性、低成本、快速开发等要求.提出一种基于FPGA的汽车电子设计方案.介绍FPGA的特点及其在汽车电子设计中的应用,并介绍一款基于Nios II软核处理器.用SoPC技术设计的具有密码锁及GSM/GPS防盗系统的汽车电子系统,FPGA将成为未来汽车电子设计的理想选择.4.期刊论文 陈小毛.陈尚松.Chen Xiaomao.Chen Shangsong 32位软核处理器NIOS II的以太网接口设计与实现-电子测量技术2007,30(1)本文

42、阐述了32 位软核处理器NIOS II以太网接口的实现方法,结合SOPC可以灵活配置的特点,定制了硬件系统,给出了软件设计的主要流程及部分实现要点.在FPGA上构建SOPC系统,并在NIOS II上移植了操作系统uClinux,编写了软件驱动程序,通过PC向片上可编程系统发数据包,可以从以太网接口获得所有数据包的返回信息.实验表明,以NIOS II和DM9000A以太网控制器构成的网络化测控系统,结构简单、性能稳定可靠.5.学位论文 黄佳玮 基于Nios软核处理器的激光测距系统研究与设计 2009 激光自上世纪60年代问世以来，就以其良好的相干性、方向性和高亮度等优点，在人类活动的各个领域得到

43、了快速而广泛的应用。其中激光测距技术就是激光在军事上最早和最成熟的应用之一。目前常用的激光测距技术主要包括脉冲激光测距技术、相位激光测距技术以及其他一些激光测距技术等。随着电子技术的不断发展和进步，电子系统的设计方法也发生了很大变化，集成电路向着高速度、高集成度和低功耗的系统集成方向迅猛发展，基于SOC以及SOPC的芯片设计方法正成为电子系统设计的主流。而传统的脉冲激光测距系统一般通过分立的电路元件搭建而成，致使系统开发成本偏高，电路设计复杂，大大限制了激光测距系统的发展，所以近年来激光测距系统正朝着小型化和集成化的方向发展。本文旨在对脉冲激光测距系统进行一套全数字集成化方案设计，将激光接收与

44、信号处理单元部分集成到一片现场可编程门阵列芯片上。采用Altera公司推出的嵌入式软核处理器NiosII，将整个信号处理单元划分为基于NiosII软核处理器的信号处理模块、控制器模块、延时单元模块、数据存储模块、基于RS-422的UART通信模块、系统控制信号模块以及时钟管理模块等七部分。论文对每个模块的功能与实现方式进行了详细介绍。与传统分立电路元件构成的激光测距系统相比，该方案可大大降低系统成本，缩小系统体积，降低开发难度并提高系统灵活性。针对远距离激光脉冲回波信号功率较弱、难以被系统检测到的问题，本文在研究了众多微弱激光脉冲信号检测算法的基础上，提出了一种基于数字FIR滤波与相关检测相结

45、合的方法，分析了该方法的基本原理和设计步骤，并在NiosII集成开发环境下进行了基于C语言的实现。仿真与实际测试结果表明，该方法能有效提取远距离微弱激光脉冲回波信号，从而提高系统信噪比，扩大了系统原有的测程。论文最后对所设计的系统进行了实际测试，根据实验结果对于大衰减情况下出现的乱数现象作出了解释，并就系统测距精度和最小测距周期进行了分析，提出了几种改善系统性能的方法，为今后系统的进一步升级提供了参考。6.期刊论文 庆隽猛.葛云.陈翀.Qing Juanmeng.Ge Yun.Chen Chong 用于NIOS II嵌入式处理器系统的鼠标控制器设计-电子测量技术2008,31(2)Altera

46、公司推出的NIOS II嵌入式处理器系统已经成为嵌入式设计的一个重要方向,但目前它的SOPC builder系统开发工具中并没有提供PS/2键盘和鼠标的IP核.为了适应部分嵌入式系统中要求用户操作方便的需要,本文详细介绍了一个用于NIOS II处理器系统的鼠标控制器的设计.本文依据Avalon从模式设备的接口规范和PS/2协议,设计了一个在NIOS II下支持标准PS/2(IBM PS/2)和微软的Intellimouse规范的鼠标控制器.经实验验证,我们的设计有效的支持了标准PS/2(IBM PS/2)和微软的Intellimouse模式.7.学位论文 盛娜 基于Nios的SOPC系统平台的

47、开发与研究 2006 随着现代化进程和信息技术的高速发展，基于嵌入式系统应用的电子产品已 经走进人们的生活，使传统的工业生产和服务方式的技术含量得到很大的提高。随着计算机体系结构理论的完善以及微电子工艺技术的革新，嵌入式技术不断取 得新进展，其研究和应用已成为当前的热门技术。SOPC是可编程技术发展到一定阶段的必然产物。它作为SOC和PLD/FPGA 相结合的一项综合技术，集合了两者的优点，适合于两者的应用领域。并由于它 的灵活性，对于目前竞争激烈的IT市场来说，提供了非常好的技术和广泛的应用 产品领域。美国Altera公司开发的基于SOPC技术的NiosII嵌入式处理器，是一个可变结构的、通

48、用型的RISC嵌入式处理器。嵌入式设计者能非常方便地使用SOPC Builder系统开发工具设计构造以处理器为基础的系统。使用NiosII处理器能与使用者的设计思想相结合并使用SOPC Builder编程到FPGA之内予以实现。整个NiosII系统的设计过程充分体现了其可重配置的思想，体现了面向用户，面向应用的SOPC技术设计思想。除此之外，应用与Nios II相关的集成开发平台和辅助开发工具，可以加快NiosII系统的设计与验证环节的开发速度，对于嵌入式系统的产品开发和应用，具有广泛的价值和积极的意义。本设计采用的Altera公司的Nios II微处理器具有32个32位的通用寄存器，32位指

49、令长度和数据总线，并将实时操作系统C/OS-II集成在其开发环境中。本课题将C/OS-II操作系统的移植作为实例，以开发平台设计作为载体，详细介绍整个设计的工作与实现过程。本论文课题完成的具体工作如下：设计了具有自主版权的基于Nios II的SOPC系统平台。作为一块系统核心板，只保留了和嵌入式相关的功能，包括处理器、ROM、RAM、总线接口、各种外设等，这样可以满足嵌入式系统体积和功耗大幅度减小的要求。基于系统核心板，还可以进行扩展实现多种基于Nios II的应用，如网络管理、WEB服务器等。板上设计了各种外围接插件、JTAG、LED、数码管、按键等于用户交流的部件。构成了一块完整的Nios

50、 II评估板。调试并完善整个开发系统，归纳和总结基于Nios II的系统硬件的设计方法和经验。在平台上移植C/OS-II操作系统，从而完成SOPC基本设计构造。本文完成的设计成果，可以作为SOPC的实验开发平台，进行操作系统移植、串行通信、自定义逻辑及指令的学习等实验和开发，对于了解学习掌握SOPC系统的设计和应用具有实际意义和重要价值。8.期刊论文 卢德良.周学功.彭澄廉.Lu Deliang.Zhou Xuegong.Peng Chenglian NIOS II处理器中定制指令的设计与实现-计算机应用与软件2007,24(12)概要介绍NIOS II处理器,详述NIOS II处理器中定制指