为解决高速大容量数据的采集和存储,许多人做了大量的研究。如果采用指令的方式控制数模转换,当指令的运行时间大于采样时间时,速度将会大大减慢。而如果采用直接存储器存取,也就是 DMA(Direct Memory Access)传送的方式,速度将会大大提高。传统的数据采集系统例如通过 DSP(Digital Signal Processing)系统来完成数据采集与存储,虽然 DSP处理很灵活,但是由于硬件限制反而使得处理速度不够理想,因此对于高速大容量数据的处理不容乐观。单片机的时钟频率低,根本难以适应高速数据采集。而现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array) 不仅数据传输高速、稳定,还可以根据需要编写程序,迅速成为了人们首选的器件。伴随着FPGA在数据存储中的大范围应用,FPGA在电子领域引起了重大的改革。基于FPGA的数据采集和处理技术已经进入人们生活的方方面面。同时可以利用ARM处理器在操作系统方面的优势,实现良好的人机交互功能。这样既可以充分利用FPGA的并行算法加速、可动态重配置的特点,实现硬件加速、增加系统的灵活性,提高图像处理的速度,又可以利用ARM的优势[3]。
1.1 论文的背景及意义
电子设计自动化(Electronic Design Automation),简称为EDA。也就是利用计算机,通过相应的EDA设计软件将实验要求的电路用软件模拟,并在计算机上进行测试和仿真。软件还可自动将电路综合及优化,提高了电路设计的效率。虽然设计的是硬件电路,但是设计的过程却像软件设计一样。EDA技术已经真正完成了软硬件协同设计,实现软硬结合。EDA技术主要包括各种可编程逻辑器件(PLD)、硬件描述语言Verilog及其相应的EDA工具软件。硬件描述语言用来描述和实现器件和电路的连接[4]。随着电子系统技术的发展,电子系统的规模越来越大,集成度越来越高。对于电路采用的逻辑图实在过于复杂,己经让人难以理解。而对于复杂的电路系统通过硬件描述语言的设计采用自顶而下的模式更为高效和清晰,并且易于修改和使用。IP(Intellectual Property)在EDA中可以看做是为了实现某种功能而做的设计。IP核是指完成某种功能的电路模块。通过使用被设计好的IP 核(Intellectual Property),可以提高EDA设计的工作效率。大量的IP产品开始被人们设计和使用。IP的使用和开发给硬件设计者带来更多的便利,节省了大量的时间,避免了过多的重复劳动。IP核的使用就如同像逻辑门一样方便易用,广受欢迎。
现场可编程门阵列(FPGA)在EDA设计上得到了广泛的应用。现场可编程门阵列,顾名思义,它是一种半定制电路,可以完全由用户通过软件进行配置和编程,完成所需的特定功能,并且可以反复擦写和使用[5]。这样不仅克服了定制电路的数量问题,同时也没有可编程器件电路数有限的缺点。FPGA上的EDA技术使得硬件设计工作成为软件开发工作,不仅使器件灵活性提高,同时还降低了开发成本。并且随着时间的推移,FPGA 不断向高集成度、大容量、高速、低功耗、低价位的方向发展,能实现的功能越来越强大。不论是在通信领域、医疗领域、航天领域还是在电子工业上,FGPA都扮演着越来越重要的角色。
ARM既是一家公司的名字也是一种技术,还是微处理器的总称。基于ARM 核的微处理器被认为是目前世界上最先进的处理器。ARM芯片的突出特点是高性能却低功耗,因此被广泛地应用在嵌入式系统设计。它在视频监控、实时数据传输、人机交互等方面拥有强大的功能。ARM处理器内部有大量已经设置好的指令集,编程非常灵活,容易实现各种网络协议。但ARM的缺点也很明显,AEM的设计周期长,一旦投入使用,就不能改变,只能重新设计,通用性和灵活性差。 基于FPGA+ARM平台的数据存储技术研究(2):http://www.chuibin.com/tongxin/lunwen_205980.html