电化学工作站可重构平台的设计与实现-检测技术与自动化装置专业论文.docx

独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位 论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅+ 和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 摘 要 I I 摘 要 电化学工作站是电化学教学和研究过程中常用的分析测量仪器。当今，电化 学工作站在朝着多功能、通用性、模块化的方向发展，因此，本论文将信息技术 中的可重构理论思想应用到电化学工作站的设计中，主要研究一种用于电化学工 作站的可重构平台方案。该平台基于通用的 FPGA+DSP+ARM 电路架构，具备远 程重构功能，用户可以根据测试需求进行不同工作模式的切换和加载，丰富了电 化学工作站的测试分析功能；同时提供了一种方便的系统升级和功能扩展的方法， 提升了电化学工作站的模块化、智能化、可扩展性。本文主要研究内容包括： 1. 在 FPGA 可重构系统设计方法的基础上，设计了一种基于“ARM 传输控制 +Spartan-3 配置控制器+PROM 配置存储芯片”结构的可重构平台方案，并完成了 电化学工作站可重构平台的总体架构和硬件电路设计。 2. 分析、研究了平台可重构配置主要原理：JTAG 边界扫描原理和 PROM 重 配置操作时序流程；在此基础上，通过可重构逻辑模块的设计，实现了配置控制 器 Spartan-3 通过双口 RAM 缓存接收配置数据，同时基于边界扫描接口时序标准 将配置数据写入配置芯片的功能。 3. 针对 FPGA 配置文件中存在大量连续相同数据的特点，设计了基于游程长 度编码算法的压缩方案对配置数据进行编码处理，减少了配置文件传输数据量， 有效缩短了平台重构间隙。 最后，通过实验验证了平台可重构功能，用户可以在 PC 端远程对平台进行不 同功能的切换和加载，证明了这种可重构平台设计方案正确可行。该可重构方案 还可以应用到其它相关测试仪器的设计与开发中。 关键词：可重构，电化学工作站，JTAG 边界扫描，FPGA AB ABSTRACT II II ABSTRACT The electrochemical workstation is an analysing and measuring instrument which commonly used in electrochemical teaching and researching process. Nowdays, the electrochemical workstation is developing toward the direction of multifunction, versatility and modularization. Therefore, this dissertation will apply the reconfiguration theoretical ideas of information technology to the design of electrochemical workstation, mainly researching a reconfigurable platform schem for electrochemical workstation. The platform is based on general FPGA+DSP+ARM circuit architecture, with remote configurable function, could conduct switching and loading of different working modes according to user’s testing needs, which enriching the testing and analyzing function of electrochemical workstation. At the same time, the platform provides a convenient method for expansion