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专利号: 2019104131014
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于FPGA实现反应系统的通信系统,其特征在于,该通信系统包括信号连接的计算机和FPGA板,FPGA板上设有接收器R1、寄存器、发送器T1、反应系统、发送器T2以及分频模块1~5;所述接收器R1的rx端口与计算机信号连接,接收器R1的rx_data端口分别与数个寄存器的输入端连接,接收器R1的clock_re端与分频模块1的edge  detection端口连接;所述数个寄存器的输出端与发送器T1的tx_data[7.0]端连接,所述发送器T1的clock_tr端与分频模块2的edge  detection端口连接,发送器T1的tx_en端口与分频模块3的edge detection端口连接,发送器T1的tx端与反应系统的输入端口e0in连接;所述反应系统的时钟端口clk与分频模块4的edge  detection端口连接,反应系统的输出端口E与发送器T2的tx_data端口连接;所述发送器T2的tx_en端口与分频模块5的edge  detection端口连接,发送器T2的clock_tr端口与分频模块1的edge  detection端口连接,发送器T2的tx端口与计算机连接;状态信号state分别与发送器T1的状态端口tr_state、发送器T2的状态端口tr_state、反应系统的state端口连接,除了反应系统的clk端口外,其余模块的clk端口与FPGA板载晶振时钟的连接。2.根据权利要求1所述的基于FPGA实现反应系统的通信系统,其特征在于,所述计算机发送数据的频率为v时,分频模块2将发送器T1发送数据的频率调整为分频模块4

将反应系统的计算频率调整为分频模块5将发送器T2发送数据的频率调整为v。

3.如权利要求1所述的基于FPGA实现反应系统的通信系统构建方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,设置反应系统,该反应系统能够实现二进制加法器的功能;设置反应系统R=(Sn,Bn)满足Bn={aij|0≤j<i≤n}∪{bi|1≤i≤n},反应集合Bn的作用范围为有限集合Sn;使用有限集合Sn={en,L,em,L,e1,e0}的子集表示n位二进制数,m为表示二进制数位数的变量,1≤m≤n,n位二进制数的第m位值为1时用em表示,值为0时不使用任何符号进行表示,e0为表示加1操作的后继函数;反应aij=({ei} ,{ej} ,{ek}),其中整数i、j满足0≤j<i≤n,反应aij的表达式中反应物{ei}表示反应aij的n位二进制数的第i位,抑制物{ej}表示n位二进制数的第j位,产物{ek}表示n位二进制数的第k位;反应aij的功能描述为:若n位二进制数的第i位值为1,比第i位低的j位值为0,无论是否进行后继加1操作,第i位会保持值为1;反应bi=({e0,L,ei-1} ,{ej} ,{ei}),其中整数i满足1≤i≤n,反应bi的表达式中反应物{e0,L,ei-1}表示反应bi所示n位二进制数的第0~i-1位,抑制物{ej}表示n位二进制数的第j位,产物{ei}表示n位二进制数的第i位;反应bi的功能描述为:当n位二进制数的第1位至第i-1位值全为1,第i位值为0,且存在加1操作时,加1操作之后第i位的值变为1,其余位的值变为0;步骤2,在FPGA板上设置数个寄存器,将数个寄存器的输入端并联在接收器R1的输出端上,将寄存器的输出端并联在发送器T1的输入端,发送器T1的输出与反应系统输入端连接;

在FPGA上设置寄存器新值的更新过程,根据更新过程设置代码,创建反应系统,将接收器R1、寄存器、发送器T1和反应系统依次连接,实现反应系统在FPGA板的实现;步骤3,将接收器R1的输入端与计算机连接,设置发送器T2将反应系统计算结果返回计算机,实现FPGA硬件实现反应系统与计算机的通信,完成通信系统的构建。4.根据权利要求3所述的基于FPGA实现反应系统的通信系统构建方法,其特征在于,所述步骤2中寄存器新值的更新过程如下:(1)对于寄存器的第一位E[0],将E[0]的旧值与接收器R1的输出信号e0求异或后赋值给E[0];(2)对于寄存器的第二位E[1],将接收器R1的输出信号e0与E[0]的旧值求与后获得新的输入信号e0新,然后将e0新与E[1]的旧值求异或赋值给E[1];(3)对于寄存器的第n位E[n-1],先计算第n位输入信号的新值e0新(n-1),然后将e0新(n-1)与E[n-1]的旧值求异或赋值给E[n-1]。5.根据权利要求3所述的基于FPGA实现反应系统的通信系统构建方法,其特征在于,所述接收器R1接收数据的时间为计算机发送数据时数据维持周期的中点。6.根据权利要求3所述的基于FPGA实现反应系统的通信系统构建方法,其特征在于,所述接收器R1的工作过程划分为空闲、开始、采样和停止4种状态,其中空闲状态等待并检测数据传输信号,开始状态处理起始位,采样状态处理n位数据位,停止状态处理终止位。7.根据权利要求3所述的基于FPGA实现反应系统的通信系统构建方法,其特征在于,所述发送器T1的起始位和终止位均为0。