基于FPGA的IAP(在應(yīng)用編程)技術(shù)在深遠(yuǎn)海環(huán)境監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)中的研究和應(yīng)用.pdf

1、隨著FPGA的性價(jià)比不斷提高，越來越多的產(chǎn)品采用FPGA作為主控芯片。在研發(fā)過程中，F(xiàn)PGA可以通過ISP(在系統(tǒng)編程)進(jìn)行硬件重構(gòu)以滿足用戶現(xiàn)場可編程的需要，機(jī)動靈活。在國家863項(xiàng)目“深遠(yuǎn)海環(huán)境檢測傳感器網(wǎng)絡(luò)(Underwater wireless sensor network，UWSN)”的研制過程中，使用了FPGA技術(shù)，以利于對水下節(jié)點(diǎn)進(jìn)行硬件和軟件的現(xiàn)場調(diào)試。 鑒于深遠(yuǎn)海環(huán)境的影響，各水下節(jié)點(diǎn)均采用了氣密性封裝，以保證

2、嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境不會受到海水及風(fēng)、浪、潮的影響。正是由于苛刻的環(huán)境要求，傳統(tǒng)的ISP調(diào)試方式在該項(xiàng)目中的使用受到了極大的限制。本論文根據(jù)國內(nèi)外FPGA技術(shù)的發(fā)展趨勢和FPGA調(diào)試技術(shù)的現(xiàn)狀，提出了一種基于FPGA的IAP(在應(yīng)用編程)技術(shù)，充分利用FPGA自身的特點(diǎn)進(jìn)行硬件和軟件協(xié)同設(shè)計(jì)，并可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級，以滿足高性能、低成本和靈活性的要求。 本論文選用Altera Nios II Evaluation Kit實(shí)

3、驗(yàn)開發(fā)板為硬件平臺，對基于Cyclone系列FPGA的在應(yīng)用編程(IAP)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)、軟硬件設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了深入的研究和探討。論文首先對IAP技術(shù)的應(yīng)用條件進(jìn)行了研究，對FPGA的各種配置模式進(jìn)行了細(xì)致的分析。其次深入地研究了各種編程文件的格式，尤其是flash文件的s－record格式，以及文件在EPCS和FLASH中的存儲。然后進(jìn)行上、下位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)和模塊化。最后根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行取得的結(jié)果，總結(jié)分析本系統(tǒng)的特點(diǎn)和