本文選題：嵌入式Linux系統(tǒng) + FPGA��； 參考：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：基于ZedBoard開發(fā)板的Linux OS支持下的X射線高精度TDC系統(tǒng)的研究是以“X射線拼接探測時間測量電路的研制”課題為背景,選用ZedBoard開發(fā)板為硬件平臺,在嵌入式Linux操作系統(tǒng)控制下,利用FPGA(Field-Programmable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)設(shè)計的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路TDC(Time To Digital Convert)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集的功能,并將采集數(shù)據(jù)存放于Linux系統(tǒng)中的.txt文件中。本論文的硬件電路基礎(chǔ)為Xilinx公司的Zynq-7000系列的ZedBoard開發(fā)板,此開發(fā)板的集成了 FPGA和ARM-9兩種技術(shù),ARM體系結(jié)構(gòu)下的嵌入式Linux系統(tǒng)可以對利用FPGA技術(shù)實現(xiàn)的TDC硬件模塊進行讀寫和控制。同時對前期基于Virtex5開發(fā)板高精度皮秒級TDC硬件電路進行修改,使其實現(xiàn)通過軟件編程設(shè)計的TDC模塊和ZedBoard開發(fā)板的硬件資源相統(tǒng)一,其中包括硬件延遲單元的重新設(shè)計,因不同開發(fā)板硬件全局時鐘頻率不同而對TDC及相關(guān)計數(shù)模塊進行的修改,并增加了管道FIFO數(shù)據(jù)緩存模塊,實現(xiàn)不同時鐘域的數(shù)據(jù)傳輸。對AXI總線的TDC外設(shè)IP核進行設(shè)計,在ZedBoard開發(fā)板搭建起TDC和Cortex-A9核之間通信的硬件橋梁,并實現(xiàn)在軟件控制下的裸機運行,通過Debug調(diào)試確保硬件系統(tǒng)設(shè)計的正確性。在VMware虛擬機下的Linux系統(tǒng)中搭建交叉編譯環(huán)境,對Linux內(nèi)核的編譯剪裁,并進行根文件、設(shè)備樹和BOOT.BIN文件的創(chuàng)建,完成在ZedBoard開發(fā)板上的嵌入式Linux系統(tǒng)移植。設(shè)計針對硬件系統(tǒng)的驅(qū)動程序,實現(xiàn)Linux內(nèi)核對TDC設(shè)備的訪問,同時設(shè)計Linux系統(tǒng)下的用戶程序,最終實現(xiàn)對TDC的數(shù)據(jù)采集功能。本設(shè)計通過在嵌入式Linux系統(tǒng)下FPGA和ARM的協(xié)同工作,達到了對高精度數(shù)據(jù)采集的實時性、低功耗、高性能的目的,同時本文提出的設(shè)計方法,在智能工業(yè)控制、智能家居、軍事、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景和實用價值。
[Abstract]:The research of X-ray high-precision TDC system supported by Linux OS based on ZedBoard development board is based on the subject of "Research and Development of X-Ray splicing Detection time Measurement Circuit". The ZedBoard development board is chosen as hardware platform and under the control of embedded Linux operating system. The time digital conversion circuit (TDC(Time To Digital Convert) designed by FPGA(Field-Programmable Gate Array (Field Programmable Gate Array) technology is used to realize the function of real-time data acquisition, and the collected data is stored in the .txt file in the Linux system. The hardware circuit of this paper is based on the ZedBoard development board of Zynq-7000 series of Xilinx company. The embedded Linux system under the arm architecture of FPGA and ARM-9 can read, write and control the TDC hardware module realized by FPGA technology. At the same time, the hardware circuit of high-precision picosecond TDC based on Virtex5 development board is modified to realize the unification of hardware resources of TDC module and ZedBoard development board designed by software programming, including the redesign of hardware delay unit. Because the global clock frequency of different development board hardware is different, the TDC and the related counting module are modified, and the pipeline FIFO data cache module is added to realize the data transmission in different clock domains. The TDC peripheral IP core of AXI bus is designed. The hardware bridge between TDC and Cortex-A9 core is built on the ZedBoard development board, and the naked machine running under the control of software is realized. The correctness of the hardware system design is ensured by Debug debugging. The cross-compiling environment is built in the Linux system under the VMware virtual machine, the compiling and tailoring of the Linux kernel is done, and the root file, the device tree and the BOOT.BIN file are created, and the embedded Linux system is transplanted on the ZedBoard development board. The driver of the hardware system is designed to realize the access of the Linux kernel to the TDC device. At the same time, the user program under the Linux system is designed. Finally, the data acquisition function of the TDC is realized. Through the collaborative work of FPGA and ARM in embedded Linux system, the design achieves the goal of real-time, low power consumption and high performance of high precision data acquisition. At the same time, the design method is put forward in this paper, such as intelligent industrial control, smart home, military affairs, etc. Environmental monitoring and other fields, has a wide range of application prospects and practical value.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O434.1;TN791;TP316.81

【參考文獻】

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本文編號：1815651