FPGA IP核应用实例

利用FPGA和ADS8364实现数据采集控制器IP核设计随着可编程逻辑器件的不断进步和发展，FPGA在嵌入式系统中发挥着越来越重要的作用。

本文介绍的在电能质量监测系统中信号采集模块控制器的IP核，是采用硬件描述语言来实现的。

首先它是以ADS8364芯片为控制对象，结合实际电路，将6通道同步采样的16位数据存储到FIFO控制器。

当FIFO控制器存储一个周期的数据后，产生一个中断信号，由PowerPC对其进行高速读取。

这样能够减轻CPU的负担，不需要频繁地对6通道的采样数据进行读取，节省了CPU运算资源。

1 ADS8364芯片的原理与具体应用A／D转换芯片ADS8364是TI公司推出的专为高速同步数据采集系统设计的高速度、低功耗、6通道(三相电压、三相电流)同步采样的16位A／D转换芯片。

采用模拟和数字分别供电，在模拟输入端，有模拟参考电压输入、输出引脚和信号六通道正反相输入引脚；在数字端，主要包括控制ADS8364的读／写、复位、片选引脚和转换结果输出总线。

ADS8364芯片的转换过程为：当ADS8364的HOLDX保持至少20 ns的低电平时，转换开始。

当转换结果被存入输出寄存器后，引脚EOC的输出将保持半个时钟周期的低电平，以提示数据分析处理器进行转换结果的接收，处理器通过置RD和CS为低电平可使数据通过并行输出总线读出。

在转换数据的接收过程中，ADS8364芯片各引脚工作的时序达到协调一致，才能保证监测设备良好工作，具体时序安排如图1所示。

ADS8364芯片的数据输出方式分别由BYTE、ADD与地址线A2、A1、A0组合控制，转换结果的读取方式由电能质量监测系统中采用的数据分析处理器决定，一般可取直接读取、循环读取和FIFO方式的任何一种。

根据BYTE为0或者为1可确定每次读取时得到的数据位数，根据ADD为0或者为1可确定第一次读取的是通道地址信息还是通道A／D转换结果。

在实际应用中，我们结合了ADS8364模数转换器中的6个16位ADC可以成对同步工作的能力，3 个保持信号(HOLDA、HOLDB、HOLDC)可以同时被选通，其转换结果将保存在6个寄存器中。

FPGA开发全攻略——IP核5.7 FPGA设计的IP和算法应用基于IP的设计已成为目前FPGA设计的主流方法之一，本章首先给出IP的定义，然后以FFT IP核为例，介绍赛灵思IP核的应用。

5.7.1 IP核综述IP(Intelligent Property) 核是具有知识产权核的集成电路芯核总称，是经过反复验证过的、具有特定功能的宏模块，与芯片制造工艺无关，可以移植到不同的半导体工艺中。

到了SOC 阶段，IP核设计已成为ASIC电路设计公司和FPGA提供商的重要任务，也是其实力体现。

对于FPGA 开发软件，其提供的IP核越丰富，用户的设计就越方便，其市场占用率就越高。

目前，IP核已经变成系统设计的基本单元，并作为独立设计成果被交换、转让和销售。

从IP核的提供方式上，通常将其分为软核、硬核和固核这3类。

从完成IP核所花费的成本来讲，硬核代价最大；从使用灵活性来讲，软核的可复用使用性最高。

( 这部分内容前面已经阐述，这里再重申一下)软核(Soft IP Core)软核在EDA设计领域指的是综合之前的寄存器传输级(RTL) 模型；具体在FPGA设计中指的是对电路的硬件语言描述，包括逻辑描述、网表和帮助文档等。

软核只经过功能仿真，需要经过综合以及布局布线才能使用。

其优点是灵活性高、可移植性强，允许用户自配置；缺点是对模块的预测性较低，在后续设计中存在发生错误的可能性，有一定的设计风险。

软核是IP 核应用最广泛的形式。

固核(Firm IP Core)固核在EDA设计领域指的是带有平面规划信息的网表；具体在FPGA设计中可以看做带有布局规划的软核，通常以RTL 代码和对应具体工艺网表的混合形式提供。

将RTL描述结合具体标准单元库进行综合优化设计，形成门级网表，再通过布局布线工具即可使用。

和软核相比，固核的设计灵活性稍差，但在可靠性上有较大提高。

目前，固核也是IP核的主流形式之一。

硬核(Hard IP Core)硬核在EDA 设计领域指经过验证的设计版图；具体在FPGA 设计中指布局和工艺固定、经过前端和后端验证的设计，设计人员不能对其修改。

fpga中乘法运算符和乘法ip核在FPGA中，乘法运算可以使用硬件描述语言（HDL）直接实现，也可以使用乘法器IP核（Intellectual Property，知识产权）进行计算。

以下是这两种方法的详细介绍：1. 直接使用乘法运算符在FPGA中，可以直接使用乘法运算符（*）进行乘法计算。

以Verilog 为例，以下是一个简单的8位乘法器的代码：```verilogmodule multiplier(input [7:0] A, input [7:0] B, output [15:0] P);reg [15:0] product;always @(*) beginproduct = A * B;P = product;endendmodule```2. 乘法IP核FPGA中常用的乘法IP核有DSP48E1、UPPER_BOUND等。

以DSP48E1为例，介绍如何使用乘法IP核实现乘法运算：首先，根据Xilinx官网提供的DSP48E1乘法器IP核例程，下载并配置相应的IP核。

然后，在HDL代码中调用乘法器IP核。

以下是一个简单的调用示例：```verilogmodule multiplier(input [7:0] A, input [7:0] B, output [15:0] P);wire [31:0] dsp_product;dsp48e1_multiplier multiplier_inst(.A(A), .B(B), .P(dsp_product));assign P = dsp_product[15:0];endmodule```在这个示例中，我们调用了DSP48E1乘法器IP核，并将结果输出到名为dsp_product的线路上。

最后，将结果dsp_product[15:0]赋值给输出端口P。

总结：在FPGA中，乘法运算可以直接使用乘法运算符实现，也可以使用乘法IP核进行计算。

直接使用乘法运算符的方法较为简单，但可能需要更多的硬件资源；而使用乘法IP核可以提高计算速度，但需要配置和调用相应的IP核。

核电fpga应用实例一、核电概述核电是指利用核能进行能量转换的一种发电方式，通过核反应堆中的核裂变或核聚变过程释放出的能量，转化为电能供人类使用。

核电具有高能量密度、低碳排放、稳定可靠等优势，在解决能源供应和环境问题上起到了重要作用。

二、FPGA简介FPGA是一种可编程逻辑器件，可以根据需求进行灵活的电路配置和重构。

FPGA具有可编程性强、逻辑密度高、时序可控等特点，被广泛应用于各个领域的电子系统中。

三、核电FPGA应用实例1. 核电控制系统核电站的控制系统是保证核反应堆安全运行的关键。

FPGA作为核电控制系统的核心部件之一，可以实现多种逻辑电路的配置和控制。

例如，FPGA可以用于核电站的故障诊断和安全保护系统中，监测关键参数并及时采取措施，保证核电站的安全运行。

2. 核电数据采集与处理核电站需要对各种参数进行实时监测和数据采集，以保证核反应堆的正常运行。

FPGA可以用于实时采集和处理各种传感器信号，如温度、压力、流量等。

通过FPGA的高并行性和低延迟特性，可以实现对大量数据的高效处理和分析，提供准确可靠的数据支持。

3. 核电安全监测系统核电站的安全监测系统起到了及时检测和预警的作用，以保证核电站的安全性。

FPGA可以用于核电安全监测系统中的信号处理和预警功能。

通过FPGA的实时性和灵活性，可以实现对各种异常情况的快速响应和处理，确保核电站的安全运行。

4. 核电设备控制核电站内部有各种设备需要进行精确的控制和调节，以保证核反应堆的稳定运行。

FPGA可以用于核电设备控制系统中的逻辑电路设计和控制。

通过FPGA的可编程性和高性能特点，可以实现对核电设备的精确控制和调节，提高核电站的运行效率和安全性。

5. 核电辅助系统核电站还需要配备辅助系统，如冷却系统、供电系统等，以保证核反应堆的正常运行。

FPGA可以用于核电辅助系统中的控制和监测功能。

通过FPGA的灵活性和可编程性，可以实现对辅助系统的高效控制和监测，提高核电站的整体运行效率。

基于FPGA的8段数码管动态显示IP核设计概述：数码管是一种常用的显示设备，常用于时钟、计数器、计时器等应用中。

为了简化在FPGA设计中使用数码管的流程，我们可以设计一个IP核来实现动态显示功能。

本文将详细介绍基于FPGA的8段数码管动态显示IP核的设计。

设计目标：设计一个可配置的IP核，支持多种模式的动态显示，包括数字显示、字符显示、滚动显示等。

同时，要保证设计的实时性和稳定性。

设计思路：1.分析需求：根据需求确定显示内容的种类和显示模式。

支持的显示内容包括数字和字符，支持的显示模式包括静态显示、滚动显示和循环显示。

2.硬件设计：设计数码管的驱动电路，将FPGA的输出信号转换为适合数码管的信号。

同时，设计时钟电路，用于控制数码管的刷新频率。

3.状态机设计：设计一个简单的状态机，用于控制数码管的显示内容和显示模式。

根据不同的状态，切换不同的显示内容和显示模式。

4.编码器设计：根据显示内容的种类，设计相应的编码器来将输入信号转换为适合数码管的显示信号。

对于数字显示，可以使用BCD码或者二进制码来编码；对于字符显示，可以使用ASCII码或者自定义的编码方式。

5.IP核封装：将硬件设计、状态机设计和编码器设计整合到一个IP核中，并添加一个可配置的接口，用于设置显示内容和显示模式。

IP核功能介绍：1.输入接口：包括显示内容的选择和显示模式的选择。

2.输出接口：控制数码管的驱动电路，实现动态显示功能。

3.配置接口：可以通过配置接口来设置显示内容和显示模式，包括数字和字符的选择、显示模式的选择等。

4.显示内容刷新：根据显示模式和显示内容的选择，周期性地刷新显示内容。

应用场景：1.时钟显示：将IP核连接到时钟电路和数码管上，通过配置接口设置显示模式为静态显示，显示内容为当前时间。

2.计数器显示：将IP核连接到计数器和数码管上，通过配置接口设置显示模式为滚动显示，显示内容为计数器的值。

总结：基于FPGA的8段数码管动态显示IP核设计可以简化在FPGA设计中使用数码管的流程，并且提供多种显示模式和显示内容的选择，方便实现各种应用。

基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现摘要
本文介绍了基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现。

在实现过程中，我们采用Verilog HDL实现了一个32位浮点运算器的IP核，它能提
供执行加法、减法、乘法、除法以及规范化的功能，并具有很高的精确度。

在Xilinx FPGAs上实现，该IP核实现了高性能和可靠性。

实验结果表明，这种FPGA浮点运算器IP核的性能可以满足各种应用需求。

关键词：FPGA；浮点运算；IP核；Verilog HDL
1. Introduction
随着技术的发展，浮点运算在计算机体系结构中越来越重要。

它不仅
可以提高运算精度，而且可以准确表达计算机的结果。

为了实现高质量的
数字信号处理（DSP）系统，FPGA浮点运算器IP核变得越来越重要。

FPGA的浮点运算器IP核提供了一个高性能、可靠的实现环境，使得
浮点运算器在DSP系统中得以良好的应用。

此外，基于FPGA的浮点运算
器IP核还具有可编程性、低功率、灵活性和低成本等优势。

本文讨论了使用Verilog HDL实现基于FPGA的浮点运算器IP核的设
计与实现。

它包括浮点运算器的功能、实现及性能等方面的介绍。

2. Design and Implementation of FPGA Floating Point Unit
2.1 Floating Point Unit Design
在本文中，我们采用Verilog HDL实现了一个具有32位数据宽度的
浮点运算器IP核。

此外，它还具有加法、减法、乘法、除法以及规范化
的功能。

基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现基于现场可编程门阵列（FPGA）的浮点运算器，是一种专门设计用于实现浮点数运算的IP核。

浮点运算器在科学计算、数字信号处理（DSP）、图像处理等领域中具有广泛的应用。

本文将探讨基于FPGA的浮点运算器IP核的设计与实现。

首先，我们需要确定浮点运算器的功能要求和性能指标。

常见的浮点运算器包括加法器、乘法器和除法器，它们能够进行浮点数的加法、乘法和除法运算。

浮点运算器的性能指标包括浮点数位数、运算精度、时钟频率、吞吐量、功耗等。

然后，我们可以选择合适的FPGA芯片进行设计。

不同的FPGA芯片具有不同的资源和性能特点，我们需要根据浮点运算器的功能需求和性能指标，选择具备足够资源和性能的FPGA芯片。

接下来，我们需要进行浮点运算器的架构设计。

浮点运算器的架构通常分为两个主要部分：浮点数运算单元和控制单元。

浮点数运算单元包括加法器、乘法器和除法器，它们实现具体的浮点数运算操作。

控制单元用于控制浮点数运算的流程和时序。

在浮点数运算单元的设计中，我们需要选择合适的浮点数格式。

常见的浮点数格式有IEEE754和自定义浮点数格式。

IEEE754浮点数格式是最常用的浮点数表示方法，它包括单精度浮点数（32位）、双精度浮点数（64位）和扩展精度浮点数（80位）。

自定义浮点数格式可以根据具体应用需求设计，例如定点数格式、定点数加浮点数格式等。

浮点运算器的设计可以采用各种硬件实现方法，如组合逻辑电路、查找表、乘法器阵列和流水线等。

我们需要根据浮点数运算的复杂度和性能要求选择合适的实现方法。

对于较复杂的浮点数运算，可以采用流水线架构来实现并发计算，提高性能和吞吐量。

在控制单元的设计中，我们需要确定浮点数运算的流程和时序。

控制单元可以采用状态机的方式实现，它根据具体的浮点数运算操作，生成相应的控制信号，控制浮点数运算单元的工作状态和时序。

最后，我们需要进行浮点运算器的验证和测试。

验证和测试是设计中非常重要的环节，它可以帮助我们发现并修复设计中的错误和缺陷。

anlogic fpga乘法器ip核的用法FPGA（字段可编程门阵列）是一种灵活的硬件开发平台，它可以通过重构硬件电路来实现不同的应用。

ANLOGIC FPGA乘法器IP核是一种可配置的IP核，用于在FPGA中实现乘法操作。

下面将介绍ANLOGIC FPGA乘法器IP核的用法。

1. 添加IP核：首先，在FPGA开发环境中，添加ANLOGIC FPGA乘法器IP核。

可以通过工具栏或菜单中的选项找到IP核库，并选择乘法器IP核。

2. 配置IP核：一旦添加了乘法器IP核，您可以打开其配置界面。

在配置界面中，您可以设置乘法器的输入和输出位宽，以满足您的应用需求。

3. 连接IP核：接下来，您需要将乘法器IP核与其他模块或信号连接起来。

这可以通过FPGA 开发环境提供的拖放功能来完成。

确保在连接时将乘法器的输入和输出与所需的信号连接起来。

4. 编写顶层设计：在FPGA开发中，您需要编写顶层设计文件来实现所需的功能。

在顶层设计文件中，将乘法器IP核实例化，并将其连接到其他模块或信号。

5. 编译和仿真：在完成顶层设计后，编译整个设计，并进行仿真以验证乘法器的功能。

您可以使用FPGA开发环境中提供的仿真工具来执行仿真。

6. 下载到FPGA：一旦验证通过，您可以将设计下载到FPGA芯片中。

通过FPGA开发环境提供的下载工具，将设计编程到目标FPGA芯片上。

7. 调试和优化：在将设计下载到FPGA后，您可能需要进行调试和优化，以确保乘法器的性能和功能符合预期。

可以使用FPGA开发环境提供的调试工具来完成这些任务。

总结：ANLOGIC FPGA乘法器IP核是一种可配置的IP核，用于在FPGA中实现乘法操作。

通过添加、配置、连接和编程的步骤，可以将乘法器IP核集成到FPGA设计中。

在设计验证、下载和调试过程中，您可以确保乘法器的功能和性能满足预期。

ANLOGIC FPGA乘法器IP核的使用将大大简化乘法操作的实现过程，并提高了硬件设计的灵活性。

TSK51微处理器IP核在FPGA中的实现与应用MCS51是应用最广,了解的用户最多,使用最流行的8位单片机系列。

FPGA在复杂逻辑电路以及数字信号处理领域中扮演着越来越重要的角色,SOPC(片上系统)以其低功耗,高性能,低成本,高可靠性等优点成为嵌入式系统的发展趋势,随着大容量FPGA器件的使用,使得在一片FPGA芯片上可以定制MCU处理器和其它逻辑功能模块,从而缩短了开发周期,同时也提高了系统稳定性。

TSK51是ALTIUM公司Altium Designer6.9开发环境内部的一款8位处理器软核,本文介绍如何将其应用在Altera公司的CycloneII FPGA芯片上。

1 TSK51核功能特性TASK51内部采用了哈佛结构是一款高速、单片的微处理器内核,完全兼容了ASM51的指令集,并得到了KEIL C编译器的支持,其特性如下。

控制单元包含一个8位指令译码器;内部ALU单元支持8位算术译码器、支持8位逻辑运算、支持布尔类型运算、支持8位乘法运算、支持8位除法运算;提供了两个16位定时器/计数器;具有32位通用I/O 输入/输出端口(P0、P1、P2、P3);提供一个全双工串行接口;支持两个外部中断(INT0、INT1);具有五级内部中断源(ES、ET1、EX1、ET0、EX0);支持内部256字节数据存储空间;最大支持64KB外部程序寻址空间;最大支持64KB外部数据寻址空间;最大支持107个用户自定义特殊功能寄存器。

2 TSK51硬件模块表1列出了TSK51硬件模块主要引脚功能,在TSK51微处理器内核中所有端口定义均为单向输入/输出口,便于用户在复杂系统中的设计。

3 制作TSK51的RTL封装[2]为了方便在QuartusII中使用TSK51核,可以在Altium Designer6.9中将TSK51核综合成RTL封装文件.vqm。

(1)打开Altium Designer6.9,建立一个新的FPGA工程,在工程中加入原理图文件(Schematic),并保存工程文件和原理图文件。

FPGA(现场可编程门阵列)是一种灵活可编程的数字电路设备，在现代电子系统中发挥着重要作用。

FFT(Fast Fourier Transform)是一种常用的数字信号处理算法，可以将时域信号转换为频域表示，被广泛应用于通信、雷达、音频处理等领域。

为了在FPGA中实现高效的FFT算法，IP核成为了一种重要的工具。

本文将介绍FPGA中FFT IP核的用法，并详细讨论如何在FPGA中设计和实现FFT算法。

一、FFT算法简介1. FFT算法原理FFT算法是一种高效的信号处理技术，能够将时域信号转换为频域表示。

其基本思想是通过分治法将N点DFT(Discrete Fourier Transform)分解为规模较小的DFT，从而降低计算复杂度。

2. FFT算法应用FFT算法在通信、雷达、音频处理等领域得到了广泛的应用。

在通信系统中，FFT算法常用于信号调制、解调、频谱分析等方面。

二、FPGA中FFT IP核的概念1. IP核概念IP核是一种可重用的硬件模块，可以在FPGA中快速实现特定的功能，如UART、SPI、I2C等接口模块，以及FFT、滤波器等数字信号处理模块。

2. FFT IP核特点FFT IP核是针对FFT算法特定实现而设计的IP核，具有高性能、低功耗和灵活性的特点。

在FPGA中使用FFT IP核可以快速实现高效的FFT算法，提高系统的处理速度和性能。

三、FPGA中FFT IP核的使用方法1. 选择合适的FFT IP核FPGA厂商提供了各种规模和性能的FFT IP核，用户可以根据自己的应用需求选择合适的IP核。

一般来说，FFT IP核的选择应考虑到FFT 算法的精度要求、计算速度以及FPGA资源的限制等因素。

2. 配置IP核参数在使用FFT IP核之前，需要根据具体的应用需求配置IP核的参数，包括FFT算法的规模、精度、数据输入输出接口类型等。

这些参数的选择将直接影响到IP核的性能和适用范围。

3. 集成到FPGA设计中在配置完FFT IP核参数后，将IP核集成到FPGA设计中。

fpga fft ip核用法-回复FPGA FFT IP核用法导言：随着科技的不断发展和进步，信号处理在许多应用中扮演着至关重要的角色。

其中，频域分析与傅里叶变换是信号处理中的关键概念。

为了实现高效的频域分析，现代的FPGA（Field Programmable Gate Array）技术提供了专门的硬件加速器，称为FFT（Fast Fourier Transform）IP核。

本文将详细介绍FPGA FFT IP核的用法，包括其基本原理、配置以及在不同应用中的实际应用。

一、FPGA FFT IP核基本原理FFT是一种将时域的信号转换为频域表示的算法。

在FPGA中，FFT IP核是一种硬件加速器，专门用于实现快速傅里叶变换。

FFT IP核可以将输入的离散时域信号转换为频域表示，从而实现频域分析。

其基本原理是通过拆分和重新组合离散信号的方式来实现快速计算。

在FFT IP核中，输入信号通常被分为多个子信号，每个子信号经过不同的处理路径。

然后，这些子信号会进行各种算法操作，如蝶形运算，以实现FFT算法的计算。

最后，计算结果会通过输出端口返回。

二、配置FPGA FFT IP核1. 定义输入与输出：在使用FPGA FFT IP核之前，首先需要定义输入和输出。

这包括确定信号的采样率、采样位数、是否使用实数还是复数表示等。

根据应用的需要，可以选择不同的配置。

2. 选择转换设置：FFT IP核通常允许用户选择不同的转换设置，以满足特定的应用需求。

这包括转换长度（即FFT大小）、窗函数以及数据格式等。

- 转换长度：转换长度决定了FFT算法的性能与精度。

较长的转换长度可以提供更高的频率分辨率，但会增加计算的复杂性和资源的消耗。

因此，需要根据应用的需要权衡转换长度。

- 窗函数：窗函数可以通过减小频谱泄漏，提高FFT的精度。

常见的窗函数包括汉宁窗、矩形窗、布莱克曼窗等。

用户可以根据实际需求选择合适的窗函数。

- 数据格式：FFT IP核通常支持不同的数据格式，包括实数格式、复数格式以及定点格式等。

基于FPGA的8段数码管动态显示IP核设计一、引言在数字系统设计中，数码管广泛用于显示数字和字符。

而使用可编程逻辑器件FPGA（Field Programmable Gate Array）来实现数码管的动态显示，可以灵活地实现不同的显示模式和动画效果。

本文将详细介绍如何设计一个基于FPGA的8段数码管动态显示IP核。

二、设计思路本设计的目标是实现一个可配置的8位数码管显示IP核，支持不同的显示模式和动画效果。

核心思路是使用时分复用技术，通过逐位扫描的方式显示不同的数字。

具体来说，设计主要包括以下几个部分：1.数据存储器：用于存储要显示的数字的编码值。

可以使用块RAM或寄存器数组来实现，存储器的大小足够存储所有要显示的数字。

2.数据选择器：根据当前显示的位数，从数据存储器中选择对应的数字编码值。

可以使用多路选择器来实现。

3.数码管驱动器：将选中的数字编码值转换成对应的数码管控制信号。

可以使用编码器和驱动逻辑来实现。

4.位选择器：控制数码管的位选信号，实现逐位扫描的显示效果。

可以使用计数器和位选择逻辑来实现。

基于以上思路，我们可以设计一个简单的状态机来实现整个显示过程。

状态机的状态包括显示位选择和显示数据选择两部分，每个状态对应一个显示周期。

通过控制状态机的时钟信号，可以实现数码管的动态显示。

三、具体实现1.数据存储器数据存储器可以使用FPGA中的块RAM或寄存器来实现。

以块RAM为例，可以将数字编码值作为地址输入，将对应的显示数据作为数据输入，通过写操作将数据写入块RAM。

读数据时，将当前显示位数作为地址输入，就可以得到对应的数字编码值。

2.数据选择器数据选择器可以使用多路选择器来实现。

将数据存储器的输出作为多路选择器的数据输入，将当前显示位数作为选择信号，就可以选择对应的数字编码值。

3.数码管驱动器数码管驱动器可以使用编码器和驱动逻辑来实现。

编码器将数字编码值转换成对应的数码管控制信号，驱动逻辑将控制信号输出到对应的数码管。

MC8051单片机IP核的FPGA实现与应用1 引言长期以来，单片机以其性价比高、体积小、功能灵活等方面的独特优点被广泛应用。

但受其内部资源的限制，单片机需要在片外扩展相关资源。

为了达到处理速度和控制灵活性方面的需求，采用微控制器和可编程逻辑器件设计单片机嵌入式系统。

随着现场可编程逻辑阵列(FPGA)及EDA 技术的发展，百万门级的FPGA、可重构的嵌入式MCU 核、功能复杂的IP 核及各种功能强大的EDA 工具的出现，实现将MCU、存储器和一些外围电路集成到一个芯片成为可能。

随着IP 核技术在FPCA 中的应用，特别是MCU IP 核技术的发展。

出现了性能不同的嵌入式MCU 软核。

MCS-51 系列MCU 是目前应用时间最长、最普及、可获得应用资料最多的功能强大的8 位MCU，建立805l MCU 可综合IP 核对于各种嵌入式系统和片上系统(SOC)的应用。

针对8051MCU 的应用前景，出现了几个比较典型的805l IP 核，如DW8051 核．OpenCore 组织的0C8051 核及T51 核，MC805l 核等。

这些IP 核都是采用HDL 语言描述的软MCU 内核，其与工艺无关，能够在多种FPGA 上进行逻辑综合及实现。

这里采用免费的MC805lIP 核，通过对MC8051 结构原理的分析，详细论述其在FPCA 中的实现及应用。

2 MC8051 IP 核基本结构及原理MC8051 是与MCS 一5l 系列微处理器指令集完全兼容的8 位嵌入式微处理器，通过芯核重用技术，可广泛应用在一些面积要求比较苛刻，而对速度要求不是很高的片上系统中。

2．1 MC8051 功能特点采用完全同步设计：指令集和标准8051 微控制器完全兼容；指令执行时间为l～4 个时钟周期，执行性能优于标准805l 微控制器8倍左右；用户可选择定时／计数器、串行接口单元的数量，最多可增加到256 组；新增特殊功能寄存器用于选择不同的定时／计数器、串行接口单元；可选择是否使用乘法器(乘法指令MUL)；可选择是否使用除法器(除法指令DIV)；。

基于FPGA的8段数码管动态显示IP核设计
引言数码管可显示简单的字符和数字，由于其价格低廉、性能稳定、显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长，在工业生产、交通运输、仪器仪表及家用电器等场合得到广泛应用。

然而，开发基于NiosⅡ的嵌入式系统时，Builder 开发工具中没有提供现成的数码管显示IP 核，这使设计者工作量增加。

这里把数码管控制器设计为一个共阴极(或共阳极)7 段数码管动态显示IP 核，并给出此核的一个参考驱动程序。

在系统设计中，可根据实际需求，把此核直接例化成1～8 个共阴极(或共阳极)数码管显示控制器，控制1～8 个共阴极(或共阳极)数码管工作，实现IP 核重用，减少电子设计者的工作量，从而提高设
计效率。

2 LED 数码管结构及驱动显示方式根据发光二极管的个数可将数码管分成7 段数码管和8 段数码管，8 段数码管比7 段数码管多一个用于显示小数点的发光二极管；根据内部连接形式可将数码管分成共阳数码管与共阴数码管，图1 为数码管的外形及其内部结构图。

常用的数码管显示驱动方式有静态驱动与动态驱动两种，静态驱动方式的
主要特点是，每个数码管都有相互独立的数据线，并且所有的数码管被同时点亮；而动态驱动方式则是所有数码管共用一组数据线，数码管依次被点亮，因此，动态驱动显示方式每个数码管都要有一个点亮控制输入端口。

为节省
I／O 端口，此设计采用动态显示方式，所有数码管动态显示控制时序，全部由FPGA 器件产生。

3 数码管动态显示IP 核设计根据数码管动态显示方式的工作原理，可把数码管动态显示控制器设计成IP 核，包括任务逻辑设计、寄存器文件设计和Avalon 接口设计3 部分。

3．1 任务逻辑设计任务逻辑实现IP 核的基本功能，。

冉冉红日的博客工业以太网协议栈FPGA IP核的实现随着物联网的广泛应用，在嵌入式系统中，越来越多的设备、传感器使用工业以太网作为通信媒介，因为工业以太网有着速度与安全可靠双重优势。

在较高端设备中，由于存在如DSP、ARM之类的处理器，指令代码运行处理速度很快，再有OS进行管理，此时将以太网网卡芯片驱动程序和协议栈加入进来，比较简单方便，易于设备管理和功能更改，这种方案已经应用的非常成熟了。

在某些低端设备中，只有单片机作为处理器，如果还是像上述那样实现以太网的话，单片机的负荷势必会大大增加，对于与单片机相连的设备的实时性控制就会大大降低。

因此，在要加入以太网通信的设备中选用单片机作为处理器不是一种好方案。

除了单片机、DSP、ARM外，还有一种处理器也被广泛应用，那就是FPGA。

现在FPGA的功能越来越多，片内资源也越来越多。

像新出的ALTERA FPGA内部就已有ARM硬核，在ALTERA的所有系列中都能实现软核CPU，此CPU的运行速度相比一般的单片机来说还要更快些。

但如果用它来管理TCP/IP协议栈，我觉得也就会像单片机一样，负载过重，就像让一个10岁的小孩挑50斤的担子一样。

此外，我个人觉得，软核CPU毕竟没有单片机稳定，在FPGA系统中，让软核CPU只做管理就好了，而像以太网协议栈的这样独立性强，又比较复杂的工作就由一个IP核来实现。

虽然这样的IP核实现起来不容易，但对于实时性要求高、数据传输速度要求高、稳定性要求高的设备，采用这种方案是非常好的。

因此，我想根据嵌入式设备的特点，简化TCP/IP协议栈的内容，实现嵌入式设备需要的功能，而不需要的就剔除掉。

比如，不需要那么复杂的ARP管理，只需将缓存上一次有效的IP-MAC地址；如果只用UDP协议，那么就只需实现简易ARP、IP和UDP就可以了。

这样不仅能节约硬件资源，同时简化了程序，简化了逻辑，提高了系统的稳定性，越简单的事物，稳定性越好。

实验五IP 核生成工具使用实验1．实验背景知识IP 核生成器（CORE Generator）是Xilinx FPGA 设计中的一个重要设计输入工具，它将原有验证过的设计模块重新利用，也就是一般的IP复用工具。

它提供了大量成熟、高效的IP 核为用户使用，这些IP核直接用Xilinx FPGA 底层硬件原语描述。

该工具可以生成用户所需的IP核，在实际工程中例化。

Core Generator 可生成的IP 核大致分为：基本模块、通信与网络模块、数字信号处理模块、数学功能模块、内存模块、微处理器、控制器与外设模块、标准与协议数据单元到复杂功能样机的众多设计，这些IP 核是根据Xilinx 的FPGA 器件特点和结构而设计的，直接用Xilinx FPGA 底层硬件原语描述，充分发挥了FPGA 的功能。

（本实验是在VHDL环境下实现的）2．实验目的（1）学会使用IP 核生成工具（CORE Generator）；（2）例化组件到工程中。

3. 实验内容（1）IP 核生成工具（CORE Generator）生成双口BlockRAM；（2）将生成的内存例化到工程中；（3）进行行为仿真并在板卡上验证设计；4. 实验准备（1）将光盘下03. Examples of Program 实验程序目录下的01. ISE9.1 文件夹拷贝到E：盘根目录下；（2）将USB 下载电缆与计算机及XUPV2Pro 板的J8 连接好；（3）将RS232 串口线一端与计算机连接好，另一端与板卡的J11 相连接；（4）启动计算机后，将XUPV2Pro 板的电源开关SW11 打开到ON 上。

观察XUPV2Pro 板上的＋2.5V，＋3.3V，＋1.5V 的电源指示灯是否均亮，若有不亮的，请断开电源，检查电源；（5）打开超级终端。

5．实验步骤(1) 生成ROM 初始化文件1）选择Start → Programs → Xilinx ISE 9.1i → Project Navigator，进入ISE 的Project Navigator 环境；。