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米拉历险记范文1
关键词：无线定位；FPGA；软处理器；MicroBlaze；verilog
中图分类号：TP332，TN92文献标识码：B
文章编号：1004373X(2008)2202603
Wireless Location Algorithm Verifying Platform Based on MicroBlaze Soft Processor
ZHAO Fei,WANG Yan,YAN Bin
(National Mobile Communications Research Laboratory,Southeast University,Nanjing,210096,China)
Abstract：With the development of mobile communication technology,the wireless location algorithm based on mobile communication system begins to draw people′s attention more and more.In order to verify such algorithm,a hardware verifying platform has been designed and implemented.Xilinx Spartan XC3S1600E FPGA is the kernel of such a platform,which adopts advanced MicroBlaze soft processor works as control CPU,it is integrated with control logic described by Verilog,and the power function of FPGA is brought forth.The transmitting data processed by Matlab can be downloaded into data FLASH via USB interface,and also can be changed freely.Therefore,variant location algorithm can be verified conveniently.The platform has been proved to reach the design requirement via testing elementarily.
Keywords：wireless location;FPGA;soft processor;MicroBlaze;Verilog
1 引 言
随着基于位置救援、智能运输、位置附费等业务出现，人们开始对无线定位服务有了越来越强烈的需求。无线移动定位技术可以分为2大类:一类是卫星定位技术(例如中国的北斗系统，美国的GPS系统,欧洲的伽利略系统,俄罗斯的格洛纳斯系统)，另一类是基于全球移动通信系统的定位技术(如基于TDOA:Time delay of arrival,AOA:Angular of arrival,TOA:Time of arrival等技术，其基本原理与卫星定位技术是类似的)。随着移动通信技术的发展，人们对后者越来越关注，开始研究基于移动通信系统的定位算法。本文依托国家863项目“基于无线定位方法的环境自适应高效链路传输技术研究”，讨论无线定位算法验证硬件平台的设计与实现。
2 系统结构及工作原理
根据算法验证的需求，考虑到硬件平台的集成度和灵活性，采用Xinlinx公司的Spartan XC3S1600E FPGA作为平台的核心芯片。在设计中，同时采用Xinlinx公司优秀的MicroBlaze软处理器作为控制CPU，并将其和其他数字逻辑都在同一片XC3S1600E中实现，而且由于MicroBlaze可以将一些不需要的部件及其驱动程序裁减掉，因此大大提高了系统的集成度。从灵活性的角度考虑，没有在XC3S1600E中实现基
带信号处理的硬线逻辑，而是将数据在Matlab中处理(包括编码、交织、数字调制等)好后直接下载到数据FLASH并搬移至SRAM中，经D/A变换后送至射频模块发射。这样每次验证新的算法时不必重新生成新的FPGA配置bit流，而是直接将Matlab处理后生成的二进制数据文件烧录至数据FLASH中即可。
图1只给出了系统处于发射状态时的配置示意图，处于接收状态时， RAM和DAC部分不工作，而要将射频模块输出的基带信号RxI和RxQ连接到安装在计算机内的凌华采集卡PCI-9820的2个A/D输入通道上。系统工作时，一台设备处于发射状态，另一台则处于接收状态。
图1 系统发射状态配置示意框图
在系统正式工作前，应先将经Matlab处理的二进制基带数据文件烧录到数据FLASH(Intel JS28F128J3D75)中，这可以利用EDK软件自带的Program FLASH Memory功能来实现。这样，系统正式工作时，首先进行GPS模块和射频模块的初始化工作，然后MicroBlaze读取数据FLASH中的数据，并将其对应写入RAMI和RAMQ中，然后将RAM的控制权交于控制逻辑，此后可以启动发射机，这时，GPS模块每输出1个秒脉冲PPS(设计为每启动发射1次连续触发1 000个秒脉冲后停止，同时会把每个秒脉对应的时间位置信息保存在E2ROM中)，发射机就触发RAM中的数据发射1次，而接收机GPS模块的秒脉冲PPS与发射机是同步的，它同时触发PCI-9820采集卡对接收信号RxI和RxQ进行数据采集。收发端实际上组成了一个异地同步发射采集系统，由于发射信号到达接收端有延时，所以PCI-9820会采到空点，这段空点对应的时间即为发端到收端的延时。
3 系统软件设计
软件设计建立在Xilinx嵌入式开发工具EDK自带的板级支持包(BSB)的基础之上。EDK会根据实际用到的MicroBlaze的片上外设(如OPB总线或PLB总线、UART接口、GPIO接口、EMC接口等)自动选择相应的驱动程序，从而生成与硬件相对应的板级支持包。软件设计流程见图2。
LCD模块的型号是ATM2004D(驱动芯片为HD44780)，根据其使用说明，编写5个驱动函数。
void LCDcommand(Xuint8 commanddata)；//用于写控制命令
void LCDdata(Xuint8 data)；//用于写显示字//符代码
void LCDreadstatus()；//用于读状态寄存器
void LCDreadbusy()；//用于判断控制命令
//写操作是否完成
void void LCDinitial()；//按手册说明完成初//始化工作，需调用上述子函数
GPS模块的初始化和控制通过通用串口来实现(用EDK工具生成了UART接口及相应的驱动)，根据手册说明，调用UART接口的驱动程序(void XUartLiteSendByte(u32 BaseAddress,u8 Data))发送相应的控制字符即可。
图2 软件流程图
射频模块的核心芯片是MICRO DEVICES公司的RF2958，其控制接口为3线串行数据接口，其操作时序见图3。SSB为串行选择线，SDI为串行数据线，SCLK为串行时钟线。
图3 RF2958控制接口时序图
1帧数据为24位，0~17位为数据，18~23位为寄存器地址，第23位用来区别读写操作，0为写操作，1为读操作。可以用程序操作GPIO接口来模拟以上时序，并根据RF2958手册编写了4个驱动函数:
void RF2958writecfgreg(Xuint16 regaddr,Xuint32 data)；//写寄存器
Xuint32 RF2958readcfgreg(Xuint16 regaddr)；//读寄存器
Xboolean RF2958setchannel(Xuint16 channel)；//设置载频通道
Xboolean RF2958init()；//完成RF2958初始化，需调用上面3个自函数
设置了3个外部硬件触发中断函数分别用于执行相应的中断处理。
void Verifyinthandler()；//校验从FLASH搬//移到RAM中的数据
void PPSNewinthandler()；//保存GPS位置、//时间信息至E2ROM
void Readinthandler()；//读取GPS位置、时//间信息自E2ROM
4 控制逻辑设计
控制逻辑用来实现对GPS秒脉冲、RAM和DAC的控制，同时可以完成MicroBlaze的OPB地址总线与控制逻辑内部的地址发生器地址线的切换工作，切换后，发射数据完全由纯硬件逻辑触发，不再受MicroBlaze的控制，这样数据触发没有任何软件延时，从而提高收端时延测量的精度。整个控制逻辑可以用ramlogic模块实现，并被调用2次，分别驱动RAMI,RAMQ。
Module ramlogic
其中，clk为时钟输入；rst为复位信号；start为启动信号；ppsin为秒脉冲输入；emccs，emcoen，emcwen，emcaddr分别为EMC接口的片选、读使能、写使能、地址信号，ramcen0， ramcen1，ramoen，ramwen， ramaddr分别为外部RAM片选0、片选1、读使能、写使能、地址信号；dacclk为DAC时钟，ppsout为受控秒脉冲输出；sel为Microblaze的OPB总线和控制逻辑的切换控制信号，由1位的GPIO输出口控制，0电平为OPB总线控制状态，1电平为逻辑控制状态。
5 硬件测试结果
为了初步验证系统的性能，设计5.5 MHz的复正弦波形文件55Mcomnopulse.bin，并在EDK界面下，通过Xilinx Platform Cable USB 下载线烧录到数据FLASH中。
图4为双通道DAC2900输出的复正弦实测波形(未经滤波器)，同向通道超前正交通道90°相位，一个周期8个数据点，时钟为44 MHz，信号频率为5.5 MHz。
图4 DAC2900输出波形
图5为相应的发射信号频谱，载频为2.452 GHz，由实测频谱图可以看出，信噪比为50 dB左右；图6为相应的接收机解调下来的信号频谱，由实测频谱图可以看出，信噪比为35 dB左右，发射、接收信噪比均达到预期要求。
图5 发射信号频谱
图6 接收信号频谱
6 结 语
这里讨论了无线定位算法验证平台的设计与实现。在设计中，采用Xilinx公司的MicroBlaze软处理器技术，并联合运用ISE和EDK开发软件，将控制逻辑和MicroBlaze软处理器集成在同一块FPGA中，大大提高了系统的集成度，充分体现了FPGA的灵活性。
文中只讨论SISO(Single Input Single Output)系统的实现，实际上可以方便地扩充为MIMO(Multiple Input Multiple Output)系统,这只要增加硬件设备即可，从而可以实现延时和到达角的测试，完成相关无线定位算法的验证。另外，存储了每个秒脉冲时刻发射机和接收机的GPS位置与时间信息，可以为算法验证提供比对信息。目前该平台已经成功测定了东南大学四牌楼校区李文正楼和体育馆之间的电波时延，经转换成距离并与实际距离比较，测量结果达到了较高精度，从而证明该平台能够满足无线定位算法验证的要求。
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作者简介 赵 飞 男，1977年出生，硕士研究生。研究方向为MIMO移动通信系统中的信号检测技术、计算机测控技术。
王 炎 男，1969年出生，教授，博士生导师。研究方向为通信与雷达中的阵列天线、分布式多天线、信号处理、检测算法以及相关的电子系统设计。
米拉历险记范文2
动画制作公司多、数量多
近年来，美国影视、娱乐公司鲜有不制作动画的(本文以动画电影为主，少量涉及动画电视和探索短片)，它们的积极投入使得美国动画能相互竞争、相互促进，促成了百花齐放、佳作迭现的良好局面。迪士尼是动画生产的巨擘，迄今为止已制作近百部动画电影，其中50部是动画长片，许多已成为经典，为全球观众喜爱，近几年制作了《花木兰》、《四眼天鸡》、《战鸽快飞》、《小熊维尼》、《仙履奇缘》续集等。Pixar公司参与制作了《玩具总动员》、《怪兽公司》、《海底总动员》、《超人总动员》、《赛车总动员》、《料理鼠王》、《机器人总动员》。曾塑造过兔八哥、达菲鸭、猪小弟、傻大猫、史努比的华纳兄弟也制作了《铁巨人》、《蝙蝠侠》、《空中大灌篮》、《极地特快》、《别惹蚂蚁》、《僵尸新娘》、《安娜与国王》、《华纳群星总动员》等动画片。
自1911年至1998年，美国共生产动画片2286部，截至今日的数量远不止如此。量多生质变，多种动画的源源诞生也促成、保证了美国动画的异彩纷呈。
动画题材、风格、形式多样
美国动画的多样性体现在题材、主题、制作手段、观众定位等诸多方面。
动画题材较为丰富，根据动漫图书改编而来的，有古典题材类，如历史传说性的《风中奇缘》、《花木兰》，神话、寓言色彩的《埃及王子》、《阿拉丁》、《大力士》，根据名著改编的《狮子王》、《钟楼怪侠》等；有幻想题材类，如童话类的《小美人鱼》、《美女与野兽》、《快乐的大脚》，探险类《星银岛》，魔幻类的《怪物公司》、《玩具总动员》、《史莱克》系列，科幻类《冰冻星球》、《星际宝贝》、《机器人总动员》；有现实题材类，如生活类《101忠狗续集》、《八个疯狂夜》，体育类《棒球小英雄》，喜剧类《史努比》、《辛普森一家》、《史莱克》。励志类《小蚁雄兵》、《机器人历险记》、《快乐的大脚》、《虫虫特工队》，传奇类《小马王》、《海底总动员》、《别惹蚂蚁》、《冰河世纪》等，讽刺恶搞、颠覆传统类《南方公园》等。还有包含动作的冒险片、以游戏为基础的武术片、机智而曲折的犯罪片、昏暗风格的赌戏片、血腥残酷的战争片、挑剔细致的机器人片、网络朋克片、浪漫喜剧片、科学幻想片、星际旅行片，当然也包括只供成人观看的等。每一种动画片都有自己的模式、人物原型和语言吸引着不同年龄段的观众。
动画除温馨亲情、追逐自由、实现梦想、探索历险正统的主题外，也有《僵尸新娘》、《怪兽屋》等恐怖怪异的，另类的还有1929年的《糊涂交响曲之骨骼舞》和1972年的X级动画《怪猫菲力兹》。
美国不仅有商业性强的长动画片。也有不少充满探索性的实验动画，它为商业动画培养了人才，提供了创意，储备了新兴力量，丰富了创作手段。代表作有荣获奥斯卡动画短片奖的《Geri’s Game》、《Bunny》、《For the Birds》、《月亮与儿子》等。
从取材来看，有美国本土故事，如《小马王》、《风中奇缘》等。美国历史文化短缺，但开放精神及娱乐化、商业化理念，使美国人乐于满世界寻宝，借鸡下蛋，将异域经典题材、文化资源巧妙利用，改编成富有美国特色的动画。如早期的《白雪公主》、《仙履奇缘》、《睡美人》来自格林童话，《小美人鱼》、《丑小鸭》是安徒生童话，《石中剑》讲的是英国亚瑟王的童年，《爱丽丝漫游记》也改编自英国作品。《木偶奇遇记》改编自意大利科诺迪的小说，《蓝精灵》是比利时漫画家皮埃尔的原作。而近年的《美女与野兽》、《大力士》分别取材于法国、希腊的神话，《钟楼怪人》改编自雨果的《巴黎圣母院》，《小熊维尼历险记》和《小飞侠》是英国人米尔尼和巴利的原创，而《虫虫危机》灵感来自伊索寓言，《埃及王子》以摩西出埃及为蓝本，《阿拉丁》、《辛巴达》借鉴了阿拉伯的《天方夜谭》，《安娜斯塔西娅》有俄国真假公主的故事，《太空堡垒》、《游戏王》、《口袋怪兽》乃日本原创。
美国对中国文化似乎格外青睐，《怪兽公司》里有可爱的中国女娃式造型，《虫虫危机》里有中国古代铜币和“山珍海味”广告招牌出现，而《花木兰》与《功夫熊猫》更有浓郁的中国特色。
美国的数字技术独树一帜，使动画的制作手段更加丰富多样，能够为所欲为、展现神幻脱俗的奇观，当下动画既有二维平面，也有三维立体动画；既有少量逐格，也有大最数码动画。永远追求动画技术能使细微的毛发、皱褶、血管等纤毫毕现、细腻生动，增加了逼真性和视觉感知。还有黏土动画《小鸡快跑》、《酷狗宝贝》、《鼠国流浪记》；真人与卡通相结合的，如《谁陷害了兔子罗杰》、《空中大灌篮》、《加菲猫》等。拟人、夸张、变形、对比、虚构等多种艺术手法与丰富想象、新奇创意使动画片的可视性更强，魅力无限。
主角也异彩纷呈、形形。由常见的猫狗兔鸡发展至罕见的怪兽、南极企鹅、绝迹的恐龙和冰川动物，由常人、公主和王子发展至超人、鬼怪和机器人；有地上走的、洞里钻的、空中飞的、水里游的，还有阴间地府闹的……
对于受众群体的定位，美国动画也由以前单一的儿童，逐渐转向成人化、复杂化、国际化。有些动画长片，将情感、歌舞、幽默搞笑、个人实现、社会问题等元素精心糅入其间，使作品如同百味大杂烩，人人都能找到自己喜爱的，能最大可能地吸引动画迷。
娱乐与教育并举
大多美国动画达到了寓教于乐、艺术与商业双赢的境界：观众不仅可以找到情趣和快乐，还能保持童真童趣，忘记不快和压力，突破日常生活的束缚，使压力得到宣泄，愉悦身心。
在大众娱乐化、精神快餐时代，为吸引更多观众，给儿童以欢笑，给成人以精神抚慰，消除焦虑、压抑和痛苦，缓解精神负担。释放心理压力，当代美国动画有意添加娱乐，体现在从内容到形式等诸多方面：幽默风趣的对话、生动可爱的形象、巧合的情节、滑稽的行为、轻松愉悦的音乐、和谐欢快的舞蹈、时尚的造型、精致的道具、梦幻般的光效、绚丽的色彩、模仿、戏谑。动画片如一个配有各种作料的大火锅，每人都能从中捞己所需，获得快乐。《怪物史莱克2》是娱乐的集大成者，它巧妙地引入其他动画形象，戏仿、拼贴动画或电影经典片段，观众不难看到《小红帽》、《美人鱼》、《匹诺曹》、《指环王》、《佐罗》、《异形》、《蜘蛛侠》等作品的影子；王子潇洒甩头发的慢镜头、仙母躺在钢琴上唱歌、形似贝弗利山上的巨幅广告牌、颁奖会上的红地毯，“真人秀”拍摄现场、著名品牌广告……熟悉的场景常令人会心一笑。
在制造娱乐欢快的同时，美国动画也发挥着积极的教育示范作用，诚如迪士尼国际总裁安迪・伯德先生所言：迪士尼长盛不衰的神秘武器是创造欢乐，而且创造
的是老少皆宜、促进家庭和睦的欢乐。在娱乐中体现的价值始终是乐观、向上、正派、信任和社区精神，这些是从古到今全世界的父母都希望孩子接受的价值。将真善美、正义、奋斗、自由、亲情、友谊、团结、价值实现、英雄主义等积极思想巧妙融入娱乐中、生动有趣的故事中，春风化雨，润物无声；如盐入水，无痕有味，正是其高明之处。
《米老鼠》多有人类自强、自立、乐于助人等美好品质，拥有积极的人生态度：豁达、开朗、幽默、勤奋、上进、诚实……《狮子王》也阐述了勇敢面对现实，担当社会责任的主题。《蚁哥正传》和《虫虫特工队》弘扬卑微生命的自励奋斗圆梦的精神。《花木兰》推崇孝道、爱国、勇敢、智慧，树立了牺牲自我、崇尚自由、追求个性解放的榜样。
动画经营的多元化
美国动画能盈利已不是秘密，不仅在本土票房突出，在海外也有很强的影响力、竞争力。拥有令人艳羡的收入，且依靠众多的衍生产品和形象授权获益，后者甚至占动画总收入的七成左右。优秀动画以其良好的品质带动相关的产业发展。如影像发行、图书出版，带动原声大碟、玩具、文具、服装、食品、家居、日用具、装饰品、纪念品和游戏等产品的销售，通过形象权、版权的使用与出让、品牌产品的生产和销售，多媒体授权播映、新媒体开发等方式，使动画的附加值不断增大。
以迪士尼集团为例，作为年收入达二三百亿美元的传媒帝国，拥有2400余种产品，价值链主要由四部分构成：影视娱乐(点金石、米拉马克斯、好莱坞电影公司、迪士尼电视频道、ABC电视网、ESPN体育频道等)、网络(迪士尼网站为主)、主题公园和消费产品(如玩具专卖店、特许经营品、房地产)。收益主要依赖媒体网络和主题公园，份额超过80％，且相对稳定；最不稳定的则是媒体网络和影视娱乐。
影业公司只有走集团化、多元化的道路，才能有雄厚的资金精心打造动画，也才能积极宣传、营销，抵御各种风险。丰富的资本回收渠道、多元的经营方式使得投资方更有信心提高动画质量，大胆尝试创新。生产制作出动画精品。