fpga的数据如何给到数据库中

通过USB传输给上位机。

FPGA打包在某红外图像采集系统中，对采集到的图像数据处理后打包通过USB传输给上位机。

FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

FPGA系统设计中硬件资源分配的分析与研究摘　要:基于FPGA(现场可编程门阵列)的电子系统设计中,需要用户充分了解芯片内部的各项资源利用情况,包括逻辑单元、RAM、I/O单元、DSP(数字信号处理器)等,以在各种资源利用之间达到一种平衡,从而最大限度地发挥器件的功用。文中研究了基于FPGA的电子系统设计中资源分配问题,以设计基于FPGA的多首音乐演奏芯片为例,说明了两种设计方案,并以Altera公司的FPGA为研究对象,在QuartusⅡ5. 0设计平台下得到了不同方案中硬件资源的分配情况,并对实验结果进行了分析与比较。由实验结果可知,对于同一设计任务,采用不同设计方法所占用的FPGA硬件资源是不同的。关键词:FPGA音乐演奏芯片高速集成硬件描述语言资源分配0　引　言FPGA(现场可编程门阵列)作为未来数字系统的三大基石(FPGA、DSP(数字信号处理器)和CPU)之一,成为目前硬件设计研究的热点。与传统电路设计方法相比, FPGA具有功能强大、开发过程投资小、周期短、可反复编程修改、保密性能好、开发工具智能化等特点。我国可编程逻辑器件设计技术落后于国外,目前立足工程实践,系统地介绍最新FPGA设计方法的中文书籍较为贫乏。在这种情况下, FPGA设计工程师们苦于没有完备的设计方法学来指导,没有系统的设计技术帮他们将设计做得最优化。而当一个设计在实现时,由于其中一种或多种资源数量上的限制,造成设计不能实现到目标器件中,这时就需要对资源利用进行优化[1]。本文从资源分配角度讨论FPGA设计中资源优化问题,以学会灵活地使用FPGA硬件资源为目的,以基于FPGA的多首音乐演奏芯片的设计为例,讨论了两种不同的实现方案,以及这两种方案不同的硬件资源占用情况。1　系统要求及基本原理1. 1　系统要求当今的电子设计自动化技术采用自顶向下的设计方法[2],从系统要求描述到系统方案确立再到系统实现,逐层实现。为了说明在实践中FPGA的设计方法及芯片的资源分配问题,本文以一个设计实例来说明。首先,给出本设计的系统要求:用两种不同方法实现基于FPGA的多首音乐演奏芯片的设计,灵活使用FPGA不同类型的资源,并对不同方案进行资源使用分析。1. 2　基本原理音调和音长是乐曲的两大要素。乐谱中的每一音符对应着一个确定的频率值(音调),而音乐的节奏即是每个音符的持续时间(音长)。因此,设计一个基于FPGA的音乐演奏芯片,实际上只要控制FPGA某个引脚输出一定频率的矩形波,将矩形波输出到扬声器发声系统即可听到乐曲[3]。1. 3　音符与分频系数及分频预置数的关系为了产生各音符的频率,本文采用对一个基准时钟进行不同分频系数分频的方法。分频算法由一个初值可变的12位加法计数器实现,该计数器的计数初值由分频系数决定,计数器的模为213-1=8 191,当计数器计满时,计数器产生一个溢出信号,此溢出信号用作发音的频率信号。本文实验中取4 MHz的基准频率,根据下面两表达式得到对应于各音符的分频系数及分频预置数:分频系数=基准频率音符的频率值(1)分频预置数=8 191-分频系数(2)1. 4　音长的控制如所演奏的音乐最小的节拍为1/4,将1拍的时长定为1 s,则只需要提供一个4 Hz的时钟频率即可以产生1/4拍的时长,占用时间较长的节拍只需将该音调连续记录几次即可。3. 2　两种方案的比较研究3. 2. 1　两种方案的结构不同方案1由一个完整的VHDL程序实现,系统中每一个功能模块由程序中相应的进程完成,并不需要其他工具来辅助,思路比较清晰。但是写入音符部分程序稍显冗长,特别是在实现多首音乐播放功能时,程序大量重复。方案2将系统中的各个功能赋予了相应的独立模块,结构清晰,易于调试。同时,方案采用LPM-ROM存储音符,更换音乐时只要修改LPM-ROM对应的mif数据文件即可,不需要重写程序,设计具有移植性和灵活性。3. 2. 2　两种方案占用FPGA资源不同由于这两种方案完全不同的结构,使其对于器件的资源利用是完全不同的。采用方案1设计,系统占用了EFF10K10LC84-4器件43% (247/576)的逻辑资源,但是没有使用器件内部的RAM资源。方案2的逻辑资源占用率为15% (84/576),器件内部的存储资源占用率为33% (2 048/6 144)。从本质上讲,本实验结果表明的也是一个逻辑资源与存储资源之间的相互转换和折衷的问题,可以用一部分逻辑资源来替代存储资源,也可以用一部分存储资源来替代逻辑资源。实验表明,在某些实际的设计中,设计方案的选择与资源分配问题息息相关。4　结束语在FPGA设计中,需要用户充分了解芯片内部的各项资源利用情况,包括逻辑单元、RAM、I/O单元、DSP等,以在各种资源利用之间达到一种平衡,从而最大限度地发挥器件的功用。实验采用两种设计方案实现了基于FPGA的多首音乐演奏芯片,该实验通过不同的方案对FPGA资源作了灵活的分配,并用数据说明问题。因此,在一些设计场合,如果某些专用硬件模块(诸如RAM)资源不够用,而逻辑单元资源丰富,同样可以用逻辑单元实现这些专用硬件模块,以平衡设计的资源使用,同时提高设计的性能,反之亦然。这些在实践中得到的经验对于初学者来说相当宝贵,同时也使我们对FPGA内部结构有了进一步的认识。参　考　文　献[1]吴继华,王诚. Altera FPGA/CPLD设计[M].北京:人民邮电出版社, 2005.[2]李东生.电子设计自动化与IC设计[M].北京:高等教育出版社, 2004.[3]饶敏,邱德慧,符宇同. EDA设计乐曲硬件演奏电路[J].微计算机信息, 2007, 23(11-2): 298-300.[4]谭会生,张昌凡. EDA技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001.

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