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FPGA软硬件编程方法的模块化关节控制器设计 被引量:2
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作者 张奇 谢宗武 +1 位作者 刘宏 蔡鹤皋 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期91-99,共9页
为了提高机器人关节控制的性能,设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)软硬件编程方法的模块化关节控制器。在控制器中,传感器采集和电流矢量控制采用标准硬件描述语言VHDL编写以提高电流控制的带宽,电流控制周期为50μs。机器人关节控... 为了提高机器人关节控制的性能,设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)软硬件编程方法的模块化关节控制器。在控制器中,传感器采集和电流矢量控制采用标准硬件描述语言VHDL编写以提高电流控制的带宽,电流控制周期为50μs。机器人关节控制律在NiosⅡ处理器中以C语言实现,控制周期为200μs。自顶向下的层次化设计方法应用于矢量控制知识产权(IP)核设计,并给出矢量控制中的坐标变换、PI调节算法等功能模块的数据流图,整个矢量控制计算耗时3.48μs。该关节控制器应用到7自由度机器人中。实验结果表明,关节位置和电机力矩跟踪效果较好,且控制器对机器人构型不敏感。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列 矢量控制 硬件编程 关节控制器
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基于自研硬件设备编程的程序设计基础课程教学改革探索 被引量:4
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作者 商新娜 张宝森 +1 位作者 孙连英 杨继萍 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2014年第7期182-185,共4页
将自研硬件设备CCX-M256点阵显示器应用于程序设计基础课程的教学中,学生在完成传统编程实验基础上,针对真实的硬件设备进行编程控制实验,激发了学生的学习兴趣,提高了学习的自信心,同时也强化了对程序设计课程基本知识的掌握。在这个... 将自研硬件设备CCX-M256点阵显示器应用于程序设计基础课程的教学中,学生在完成传统编程实验基础上,针对真实的硬件设备进行编程控制实验,激发了学生的学习兴趣,提高了学习的自信心,同时也强化了对程序设计课程基本知识的掌握。在这个过程中学生真正体会到编码的意义,加深了对循环语句、数组变换、算法、函数和指针等知识点的理解和应用。经过几年的教学实施,对教学质量提升有明显的效果。 展开更多
关键词 程序设计基础 硬件设备编程实验 点阵显示器
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基于可编程硬件的虚拟路由器数据平面设计与实现 被引量:4
3
作者 刘中金 李勇 +3 位作者 杨懋 苏厉 金德鹏 曾烈光 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1268-1272,共5页
未来网络体系结构创新和验证亟需建设虚拟化网络实验平台,虚拟路由器作为其中的核心组网设备,其结构和性能决定了实验平台的灵活性和承载能力.本文提出基于并行流水线的虚拟路由器数据平面结构,结合并行包分类和异步多指针轮询调度机制... 未来网络体系结构创新和验证亟需建设虚拟化网络实验平台,虚拟路由器作为其中的核心组网设备,其结构和性能决定了实验平台的灵活性和承载能力.本文提出基于并行流水线的虚拟路由器数据平面结构,结合并行包分类和异步多指针轮询调度机制,在同一物理底层上实现了多个相互隔离的并行异构路由器.本设计在可编程硬件上进行了原型实现,并结合商用及软件路由器在真实的网络环境中部署、测试与实验.实验结果表明与传统单流水线结构相比,本设计能以更高灵活性和并行性支持异构的路由器实例独立运行;在逻辑资源开销和延时特性未显著增加的情况下,并行虚拟路由器可以达到与硬件可比的线速转发能力. 展开更多
关键词 虚拟化 数据平面 并行流水线 编程硬件
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基于可编程图形加速硬件的实时光线投射算法 被引量:6
4
作者 张怡 张加万 +1 位作者 孙济洲 柯永振 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第18期4204-4208,共5页
为了在保证绘制图像质量的基础上将体绘制算法的绘制速度提高至实时,提出一种基于可编程图形加速硬件(GPU)的光线投射算法实现(GRC,GPU-based Ray Casting)。GRC在可编程GPU中进行重采样和分类,使用矩阵逆运算以降低重采样坐标的计算复... 为了在保证绘制图像质量的基础上将体绘制算法的绘制速度提高至实时,提出一种基于可编程图形加速硬件(GPU)的光线投射算法实现(GRC,GPU-based Ray Casting)。GRC在可编程GPU中进行重采样和分类,使用矩阵逆运算以降低重采样坐标的计算复杂度,使用后分类技术以降低算法的空间复杂度。实验表明:对于2563规模的体数据,GRC能够在保证图像质量的基础,以超过30fps的速度进行绘制。 展开更多
关键词 体绘制 光线投射 编程图形硬件 实时绘制
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支持动态可重构的软/硬件统一多线程编程模型 被引量:3
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作者 王颖 周学功 +1 位作者 游红俊 彭澄廉 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期736-745,共10页
针对可重构系统中的数据流驱动应用,提出支持动态可重构的软/硬件统一多线程编程模型SHUMDR及其层次化实现.通过硬件线程接口设计、操作系统内核扩展,便于设计人员以统一的线程视图描述应用的软硬件划分.以数据加密/解密为例进行测试的... 针对可重构系统中的数据流驱动应用,提出支持动态可重构的软/硬件统一多线程编程模型SHUMDR及其层次化实现.通过硬件线程接口设计、操作系统内核扩展,便于设计人员以统一的线程视图描述应用的软硬件划分.以数据加密/解密为例进行测试的结果表明,统一线程抽象带来的时间开销和空间资源占用率较小,该模型在探索编程灵活性的同时,能够有效地兼顾硬件的效率. 展开更多
关键词 动态部分可重构 软/硬件统一多线程编程模型 硬件线程接口 桩线程
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融合DoPBL模式的开源硬件与编程混合式实验教学探索与实践
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作者 叶俊男 余哲寅 杨超翔 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第5期228-233,284,共7页
通过分析DoPBL和线上线下混合教学模式,对实验教学内容与流程进行优化,构建了一种融合DoPBL的开源硬件与编程线上线下混合式实验教学模式。该模式包括基础理论与实验、项目实践两大模块,分为理论MOOC、基础实验、项目选定、方案制定、... 通过分析DoPBL和线上线下混合教学模式,对实验教学内容与流程进行优化,构建了一种融合DoPBL的开源硬件与编程线上线下混合式实验教学模式。该模式包括基础理论与实验、项目实践两大模块,分为理论MOOC、基础实验、项目选定、方案制定、设计研究、原型制作、测试迭代、交流评价8个环节。通过课程考核与评教表明,该模式取得了良好的效果,为开源硬件与编程实验课程混合式教学改革提供一种参考和借鉴。 展开更多
关键词 设计专业 开源硬件编程 混合实验教学
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支持硬件透明编程模型的动态可重构系统的设计与实现 被引量:1
7
作者 钟俊 李仁发 +1 位作者 陈宇 刘彦 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第11期4193-4196,4217,共5页
以Java作为可重构系统描述语言,提出了一种方法级的硬件透明编程模型,给出了硬件方法封装方式和软硬件方法动态链接过程。程序设计者调用软件方法进行应用开发,虚拟机根据软硬件划分结果动态加载并链接相应的硬件方法,从而达到简化编译... 以Java作为可重构系统描述语言,提出了一种方法级的硬件透明编程模型,给出了硬件方法封装方式和软硬件方法动态链接过程。程序设计者调用软件方法进行应用开发,虚拟机根据软硬件划分结果动态加载并链接相应的硬件方法,从而达到简化编译器和综合工具以及屏蔽底层物理细节的目的。实验结果表明上述编程模型能够支持硬件透明编程,同时系统性能得到了明显的改善。 展开更多
关键词 动态可重构系统 硬件划分 硬件协同综合 JAVA 硬件透明编程模型 硬件方法
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基于可编程硬件的有状态网络功能硬件加速架构 被引量:3
8
作者 兰天翼 郭云飞 +1 位作者 范宏伟 兰巨龙 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1609-1616,共8页
为了解决无状态加速器对有状态虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)的加速效果较差的问题,该文提出了一种基于可编程硬件的有状态功能处理加速架构(Stateful Function Processing Acceleration Architecture,SFPA).SFPA通过为... 为了解决无状态加速器对有状态虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)的加速效果较差的问题,该文提出了一种基于可编程硬件的有状态功能处理加速架构(Stateful Function Processing Acceleration Architecture,SFPA).SFPA通过为数据平面提供有状态处理单元(Staeful Processing Unit,SPU),将数据包处理任务卸载到数据平面上.此外,SFPA能够为多个VNF独立地分配加速资源,并采用资源分配优化算法降低硬件资源开销,提高了加速架构的灵活性.基于Net FPGA-10G平台的实验结果表明,SFPA架构下,VNF的吞吐量是采用DPDK加速时的2.9倍,是无状态硬件加速器的1.7倍;资源分配优化算法的优化率最高可达41.9%. 展开更多
关键词 网络功能虚拟化 编程硬件 有状态处理 硬件加速 资源分配优化
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基于可编程硬件的NFV数据包加速处理结构 被引量:2
9
作者 兰天翼 郭云飞 +1 位作者 兰巨龙 段通 《电子学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期3076-3080,共5页
针对网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)在通用服务器中部署的处理性能受限问题,该文提出了一种基于硬件加速的虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)处理结构:FARD(Function Adaptive and Resource Dividable ... 针对网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)在通用服务器中部署的处理性能受限问题,该文提出了一种基于硬件加速的虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)处理结构:FARD(Function Adaptive and Resource Dividable hardware structure).通过可编程的包头解析器和动作处理器,FARD可实现任意L2/3/4层功能实例的硬件加速处理;通过动态可分割的匹配表结构,FARD支持不同功能实例间的资源动态分配和隔离.基于NetFPGA-10G的实验结果表明,对比基于纯软件实现的VNF,FARD加速结构提升了近60倍的包处理吞吐率. 展开更多
关键词 网络功能虚拟化 编程硬件 通用加速结构 可分割匹配表 资源分割优化
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基于图形硬件的纹理图像编码与实时绘制算法 被引量:9
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作者 汤颖 张宏鑫 张美玉 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期272-280,共9页
真实感绘制对于细节的要求越来越高,应用程序通常采用多幅或大幅分辨率很高的纹理图像,有限的内存空间就成了一个制约的瓶颈.针对纹理图像的特点和可编程图形硬件的特殊要求,该文提出了一种新的面向绘制的编码算法——增量式纹理编码算... 真实感绘制对于细节的要求越来越高,应用程序通常采用多幅或大幅分辨率很高的纹理图像,有限的内存空间就成了一个制约的瓶颈.针对纹理图像的特点和可编程图形硬件的特殊要求,该文提出了一种新的面向绘制的编码算法——增量式纹理编码算法及相应的解压绘制算法,有效地解决了纹理存储容量和真实感之间的矛盾,并利用可编程图形硬件实现了实时解压绘制.该算法在图像压缩编码过程中,动态添加码表内容,只有当已有码表内容不能表示当前图像区域时,才增加码表内容.这种方法不仅能够对于自相似性较强的纹理图像取得很高的压缩比,而且由于码表的动态更新特性,可以对图像序列进行流式编码.在绘制纹理时,该算法充分利用了现有可编程图像硬件的特性,实现了实时解压绘制.文中分别对于静态图像和动态图像序列进行了实验,结果显示,此方法能灵活有效地对各类纹理图像进行编码. 展开更多
关键词 纹理图像 图像编码 编程图形硬件
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一种基于GPU硬件加速计算的辐射度实现方法 被引量:6
11
作者 胡伟 秦开怀 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期945-950,共6页
提出一种新的基于GPU(graphicsprocessingunit)的辐射度方法.该方法利用可编程图形处理单元GPU的并行计算能力,将辐射度方法中形状因子计算以及线性方程组求解的全过程完全在可编程图形硬件中完成,避免了原有基于GPU的辐射度方法需要CP... 提出一种新的基于GPU(graphicsprocessingunit)的辐射度方法.该方法利用可编程图形处理单元GPU的并行计算能力,将辐射度方法中形状因子计算以及线性方程组求解的全过程完全在可编程图形硬件中完成,避免了原有基于GPU的辐射度方法需要CPU参与的问题,绕开了计算机主内存与GPU纹理内存之间数据交换的瓶颈;在基于半立方体法的形状因子计算和绘制过程中,解决了基于GPU硬件加速的遍历、分类和累加问题.此外,该方法采用新的矩阵和向量在GPU中的存储方法,利用GPU实现Jacobi迭代法快速求解线性方程组.实验结果证明,该方法能够快速有效地实现辐射度的计算和绘制. 展开更多
关键词 辐射度 编程图形硬件 GPU
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图形硬件加速的实时水面绘制 被引量:2
12
作者 方建文 于金辉 马文龙 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第15期86-88,共3页
实时生成具有真实感效果的水面是计算机图形学中的研究热点和难点之一。文章介绍了一个利用可编程图形硬件来实现水面实时生成和绘制的系统,绘制过程主要分两个方面:水面的建模和水面光照效果的实现。通过基于空间域的快速傅立叶变换技... 实时生成具有真实感效果的水面是计算机图形学中的研究热点和难点之一。文章介绍了一个利用可编程图形硬件来实现水面实时生成和绘制的系统,绘制过程主要分两个方面:水面的建模和水面光照效果的实现。通过基于空间域的快速傅立叶变换技术来实现水面的建模,通过凹凸纹理贴图和投影纹理技术来实现水面的反射、折射和菲涅耳等水面光照效果。绘制过程主要在图形处理器中实现,从而保证了算法的实时性。在现有的PC机和可编程图形硬件加速卡上能达到每秒30帧以上的绘制速度。 展开更多
关键词 水面生成 实时绘制 编程图形硬件
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支持过程级动态软硬件划分的RSoC设计与实现
13
作者 朱海 李仁发 +1 位作者 陈宇 刘彦 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2010年第4期131-135,共5页
目前,可重构计算平台所支持的动态软硬件划分粒度多处于线程级或指令级,但线程级划分开销太大,而指令级划分又过于复杂,因此很难被用于实际应用之中。本文设计并实现了一种支持过程级动态软硬件划分的可重构片上系统(RSoC),提出了一种... 目前,可重构计算平台所支持的动态软硬件划分粒度多处于线程级或指令级,但线程级划分开销太大,而指令级划分又过于复杂,因此很难被用于实际应用之中。本文设计并实现了一种支持过程级动态软硬件划分的可重构片上系统(RSoC),提出了一种过程级硬件透明编程模型,给出了过程级的硬件封装方案;在分析软硬件过程根本区别的基础上,针对硬件过程开发了专门的管理模块,并利用部分动态重构等技术,实现了硬件过程的动态配置。实验表明该系统能够较好的支持过程级的动态软硬件划分,实现了节省资源、简化设计,提高性能等目的。 展开更多
关键词 可重构片上系统 动态软硬件划分 硬件透明编程模型
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高速可编程网络创新实验设备设计与实现
14
作者 崔波 刘中金 +3 位作者 李勇 苏厉 金德鹏 曾烈光 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第5期313-316,共4页
面向下一代网络的新协议和体系架构研究是当前网络研究的重要组成部分,而基于实际设备的实验验证是证明研究结果正确性的主要途径。针对基于软件或传统网络设备的验证方式在有效性、灵活性等方面的不足,提出一种支持网络创新实验验证的... 面向下一代网络的新协议和体系架构研究是当前网络研究的重要组成部分,而基于实际设备的实验验证是证明研究结果正确性的主要途径。针对基于软件或传统网络设备的验证方式在有效性、灵活性等方面的不足,提出一种支持网络创新实验验证的高速网络硬件设备解决方案。该方案基于现场可编程门阵列设计,将控制平面与数据平面解耦合,同时采用高性能的网络与存储模块,满足网络创新实验对设备可编程、高性能、灵活管理控制等方面的需求。基于此方案设计并实现TNIP网络处理板卡。实验结果证明,该板卡支持高达16 Gb/s的网络通信,可以应用于复杂的网络创新实验。 展开更多
关键词 网络设备 网络创新 实验平台 编程硬件 现场可编程门阵列设计 虚拟化
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可重构技术的航天应用与星载计算机设计 被引量:6
15
作者 赵丹 徐国栋 刘源 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期486-490,共5页
针对微小型航天器星载计算机设计中存在的功能、性能与可靠性之间的矛盾,提出将可重构计算技术应用于航天领域,进行可重构星载计算机的设计.通过对可重构计算技术航天应用现状分析,从体系结构、功能、可靠性等方面进行微小卫星可重构星... 针对微小型航天器星载计算机设计中存在的功能、性能与可靠性之间的矛盾,提出将可重构计算技术应用于航天领域,进行可重构星载计算机的设计.通过对可重构计算技术航天应用现状分析,从体系结构、功能、可靠性等方面进行微小卫星可重构星载计算机的研究与设计,并分析采用硬件编程实现重构配置算法的系统性能.构建基于可重构星载计算机和dSPACE仿真计算机的闭合回路仿真平台,进行上述设计的验证工作.实验表明,可重构星载计算机能够完成正常控制工作,在500 m s的控制周期下,稳态下姿态角速度的精度可达0.05°/s,通过实现对日定向与对地定向2种模式之间的切换,得到切换时间为520±40 m s,能够满足卫星对星载计算机的切换要求. 展开更多
关键词 可重构计算 星载计算机 FPGA 硬件编程
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Windows环境中基于Delphi 5的数据采集系统 被引量:1
16
作者 沈宽 徐问之 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2001年第8期66-67,共2页
主要讨论了如何使用Delphi解决在Windows环境中实现硬件端口编程和高精度定时两个问题。
关键词 数据采集系统 WINDOWS 硬件编程 DELPHI5 面向对象
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IDE接口的一种新型实现方法 被引量:1
17
作者 刘兆宏 李曦 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第7期114-116,共3页
利用逻辑芯片配合处理器——产生IDE接口通信所需要的信号,用硬件编程语言VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)实现IDE接口所要求的时序。通过对本设计进行仿真,结果证明此IDE接口遵循ATA规范,可... 利用逻辑芯片配合处理器——产生IDE接口通信所需要的信号,用硬件编程语言VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)实现IDE接口所要求的时序。通过对本设计进行仿真,结果证明此IDE接口遵循ATA规范,可以挂接普通硬盘。利用本文的设计,任何支持16位数据通信的处理器都可以实现IDE接口通信。如果利用现有的硬件设备,则本设计无需增加额外成本,其稳定性也得到了实际验证。 展开更多
关键词 硬盘 ATA 硬件编程语言 逻辑芯片
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基于流的实时碰撞检测算法 被引量:33
18
作者 范昭炜 万华根 高曙明 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第10期1505-1514,共10页
实时碰撞检测是计算机图形应用中不可或缺的问题之一,复杂物体间的实时碰撞检测至今仍未能得以很好的解决.高性能可编程图形硬件的出现,正在改变着通用计算仅能由CPU完成的传统观念.探索性地采用了可编程图形硬件来解决复杂物体间的实... 实时碰撞检测是计算机图形应用中不可或缺的问题之一,复杂物体间的实时碰撞检测至今仍未能得以很好的解决.高性能可编程图形硬件的出现,正在改变着通用计算仅能由CPU完成的传统观念.探索性地采用了可编程图形硬件来解决复杂物体间的实时碰撞检测问题.通过将两个任意物体间的碰撞检测计算映射到图形硬件以有效利用图形硬件的并行架构,由实时绘制过程快速产生碰撞检测结果.为此,算法首先将碰撞检测问题转化为一组线段集合与三角形的求交问题,以实现碰撞检测算法向可编程图形硬件的迁移.在对算法复杂度进行理性分析的基础上,给出了两种有效的优化技术以提升算法效率.实验结果表明,与现有的图像空间碰撞检测算法相比,该算法在效率、精确性和实用性方面具有明显优势. 展开更多
关键词 实时 碰撞检测 流计算 编程图形硬件 通用计算
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基于GPU的水面实时渲染算法 被引量:10
19
作者 王道臣 万旺根 +1 位作者 唐经洲 陈华杰 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第20期233-234,237,共3页
提出基于可编程图像硬件实时生成真实水面的渲染方法,通过实现水面建模、水面折射和反射完成整个渲染过程。在正弦波叠加的同时,利用2个凹凸纹理实现水面的动画效果,通过实时纹理映射技术实现水面的反射、折射和菲涅尔等水面光照效果。... 提出基于可编程图像硬件实时生成真实水面的渲染方法,通过实现水面建模、水面折射和反射完成整个渲染过程。在正弦波叠加的同时,利用2个凹凸纹理实现水面的动画效果,通过实时纹理映射技术实现水面的反射、折射和菲涅尔等水面光照效果。实验证明该算法能够很好地满足人们对真实感和实时性的要求,适用于虚拟现实中真实水面的生成。 展开更多
关键词 编程图形硬件 渲染 虚拟现实
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基于ISA总线的纳秒级同步器的研制 被引量:5
20
作者 党钊 李小群 +1 位作者 陈骥 唐军 《兵工自动化》 2004年第6期72-73,共2页
基于 ISA 总线的纳秒级同步器采用可编程硬件延时设计,其电路采用 10 片 MC100E195 级联,17 位地址选择线通过并行接口 8255 控制门电路。晶振脉冲分频后经 8254 计数并产生基准信号,送可编程门阵列 MC100E195,得到 20ns 级的延迟范围... 基于 ISA 总线的纳秒级同步器采用可编程硬件延时设计,其电路采用 10 片 MC100E195 级联,17 位地址选择线通过并行接口 8255 控制门电路。晶振脉冲分频后经 8254 计数并产生基准信号,送可编程门阵列 MC100E195,得到 20ns 级的延迟范围。采用 VC++ 对同步器硬件端口操作,通过参数设置,得到多路延时同步信号。 展开更多
关键词 同步器 纳秒级 编程硬件延时 ISA总线
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