设计方案必备4篇

　　为了确保事情或工作科学有序进行，常常需要提前进行细致的方案准备工作，方案是综合考量事情或问题相关的因素后所制定的书面计划。制定方案需要注意哪些问题呢？以下是小编整理的设计方案4篇，仅供参考，大家一起来看看吧。

设计方案必备4篇

设计方案篇1

　　摘要：近几年嵌入式Internet开始迅猛发展，但绝大多数嵌入式Internet都使用微控制器和相应的软件来实现。本文介绍一种基于硬件来实现嵌入式Web Server的方案。该方案的核心思想是用VHDL语言来设计实现，并且用FPGA进行验证。

　　关键词：VHDL Internet协议控制信息协议数据报

　　最近几年随着Internet应用的迅猛发展，Internet的通信协议，特别是TCP/IP协议，已成为嵌入式Internet的主体构架；然而，仅仅使用嵌入TCP/IP协议对许我应用来说远远不够，它们要求更高层次的信息传输和交换方式。在原有嵌入TCP/IP协议基于上加入HTTP/1.1将构成一个功能较为简单的嵌入式Web Server，它可以接收和发送一些简单的数据和命令。如果再将这些嵌入通信协议和Web功能用VHDL来实现的话，将大大降低嵌入成本，满足嵌入式产品对Web功能的要求。

　　1 嵌入式Web Server中的协议裁减

　　嵌入式Web Server中用到的通信协议较多，若全部采用，将导致整个嵌入式Web Server异常复杂，而且费用显著增加。因此，为保证嵌入式Web Server最简化，必须对一些主要的通信协议进行相关的裁减，减小整个硬件设计的复杂性。

　　1.1 IP协议

　　IP在网络中主要实现2个基本功能：寻址和分段。IP可以根据数据报头中包括的目的地址将数据报传送到目的地。在此过程中，IP负责选择传送的通道。如果有些网络内只能传送小的数据报，IP可以将数据报重新组装并在报头域内说明。

　　在嵌入式Web Server中，由于只需传送一些简单的数据和命令，数据报的长度很小，足以适合在任何网络中传送，因此对于分段的功能可以裁减不要。

　　IP数据包头如图1所示。

　　在IP数据包头中，服务类型是指一些服务质量的参数，这些参数用于在特定网络指示所需要的服务。而选项包括时间戳，安全和特殊路由，在数据包中可以没有。因此，为简化嵌入Web Server的复杂程度，这2个字段都可以忽略，而且不用作任何处理。标识是发送时用于帮助重组分段包的，段偏移量是指示这个段在数据报中什么位置。由于不采用分段功能，因此这些字段都无须考虑也不用作任何处理，而且标记字段第2位必须为1，表示是不可分段的。

　　1.2 ICMP协议裁减

　　ICMP协议用于报告在数据报过程中的错误，它在以下几种情况下发送ICMP消息：未达目的地、超时、参数总是、源拥塞、重定向、回送或回送响应、时间戳和时间戳响应、信息请求或信息响应。

　　由于嵌入式Web Server只是一个具有简单Web功能的模块，并且它对外部传感器和网络之间只是简单的数据传输和命令的发布；因此跟成本相比较而言，许多可靠性措施可以忽略不计，只考虑一些必要。在ICMP消息报告中，回送或回送响应消息、信息请求或信息响应消息在网络信息处理中至关重要，因此予以采用；其它消息报告可以忽略，保证嵌入式Web Server最简化。

　　1.3 TCP协议裁减

　　TCP，即传输控制协议，是一种面向连接的传输层协议。通过使用序列号和确认信息，TCP协议能够向发送方提供到达接收方的数据包的传送信息。当传送过程中出现数据包丢失情况时，TCP协议可以重新发送丢失的数据包，直到数据成功到达接收方或者出现网络超时为止。TCP协议还可以识别重复信息，丢弃不需要的多余信息。使网络环境得到优化。如果发送方传送数据的速度大大快于接收方接收数据的速度，TCP协议可以发送和接收的数据响应。TCP协议能够把数据传送信息传递给所支持的更高层次的协议或应用使用。

　　但在嵌入式Web Server中，考虑到实现的情况和复杂性，对于TCP协议，除了采用数据包传送机外，重新发送和数据流控制机制都可以忽略不计。因此在嵌入式Web Server中，只传送一些简单的数据和命令，而且数据量很少，因此，在系统中不会产生网络拥塞，只需在其它客户端或访问端上用流量控制机制就可以了。同时由于嵌入式Web Server功能简单，重新发送的可靠性不大；如果真的要求重发的话，可以与嵌入式Web Server重新进行连接，来完成传送任务。

　　2 硬件结构

　　由于TCP协议、IP协议和ICMP协议被简化，整个协议的处理只需由协议状态机来完成。它须负责接收IP数据报、做相应的检验和消息处理、协议解释、根据接收到的信息进行TCP状态的转换、构造IP发送数据报。

　　整个嵌入式Web Server的硬件结构如图2所示。嵌入式Web Server由本地网络协议处理器、TCP处理器、IP数据包接收和发送处理及存储器、嵌入式Web Server IP的地址寄存器、传感器数据采集接口组成。在嵌入式Web Server的传感器数据采集接口的数据直接传送到主页存储器中。

　　IP数据报处理检查数据报是否发送给嵌入式Web Server以及是否有效。

　　TCP状态机是一个简化的TCP连接过程，只有6个状态，不包括错误情况和错误处理。

　　HTTP的存储器包含了接收到的HTTP的报头。如果接收到的.IP包体有一个有效HTTP载荷，那么HTTP/1.0协议解释器会搜索存储器寻找相应的回答。IP数据报构造器根据HTTP/1.0协议解释器搜索结果构造发送的包体。其中地址、端口号、确认号、序列号是根据接收到的数据包体产生的，而校验码是根据发送的数据产生。其它信息则是从数据接口和主页内存中形成的。

　　整个硬件设计采用了VHDL语言，采用Xilinx的FPGA进行仿真。

　　3 VHDL设计

　　整个嵌入式Web Server的具体的VHDL设计在这里不多说明，只介绍其核心的TCP状态机的状态转移顺序和转移条件的设计。整个协议状态机有6种状态，还可以分离出6种事件，这些事件的发生可以引起状态间相互转换，如图3所示。

　　SYN表示连接请求；ACK（SYN）表示连接确认；RST表示拒绝建立连接；FIN（CLOSE）主动关闭连接请求；ACK（FIN）关闭连接确认；TIME OUT计时等待结束。

　　TCP状态机的VHDL的设计代码省略。

　　4 结论

　　嵌入式Web Server的网络连接既可以采用以太网方式，也可以采用蓝牙技术，这可以根据需要来选定。采用硬件来解决嵌入式Web Server，关键在于它的复杂度很低，而且可以根据需要嵌入到相应的运用系统的芯片中去，减少了开发时间，降低了成本。采用VHDL使设计移植更加方便。

设计方案篇2

　　学习目标

　　1.认识4个生字.

　　2.默读课文，把握课文的主要内容，认识到灰尘的特点和作用，学会辨证的看待事物.

　　3.巩固本单元学到的说明方法.

　　课前准备

　　生字卡片.

　　收集资料了解灰尘与人类生活的联系.

　　查字词典，理解下列词语的意思：勿、尘埃、拂拭、饱和、依附、

　　湿漉漉、朝晖、日晕、单调.

　　教学过程

　　谈话导入，创设情境

　　上节课我们一起了解了新型玻璃，知道了它对我们的生活有着许多帮助，我们都对科学家的创造发明感到欣喜，可你们知道吗，我们身边最不起眼的灰尘也有着很重要的作用呢.

　　初读课文，整体感知。

　　自由读课文，要求做到读得正确、流利.

　　出示生字生词，引导学生正确认读.

　　指名读课文，检查读书情况.

　　精读课文，自主学习。

　　出示自学提示.

　　a．默读课文，看看灰尘有什么特点?用“——”画出来.灰尘有什么作用?用“~~~~~”画出来.

　　b．与同组同学互相交流.

　　全班交流汇报.

　　a．灰尘的特点：

　　(1)小.

　　(2)来源于土壤和岩石.

　　(3)在空中飘浮.

　　b．灰尘的.作用：

　　(1)反射光线.

　　(2)反射光波较短的光线，吸收光波较长的光线.

　　(3)灰尘具有吸湿性能.

　　通过学习我们对灰尘的特点和作用有了了解，假如没有灰尘，我们将面临怎样的情况呢?

　　出示句式：假如没有灰尘，__________________.

　　小结说明方法

　　我们能这样清楚、明白地了解灰尘的特点和作用，课文用了什么方法来告诉我们的?(列数字、做假设.)

设计方案篇3

　　为了使飞行员能够更加准确全面地获取飞行过程中所需的各种信息，机载显示系统需要显示的信息越来越多[1]。显示系统作为飞机与飞行员之间交互的重要桥梁，将各种飞行参数以生动具体的视觉形式显示在显示器上，飞行员通过读取这些信息，从而做出及时反应。这就要求系统具有非常高的处理速度，导致采用的视频处理算法复杂，因此加重了系统的功耗负担。国内外采用的主流方案功耗较大，无法保证系统长时间稳定工作。因此，研究低功耗的机载视频显示系统具有较好的实际意义。

　　1 显示系统总体架构

　　本文提出的低功耗显示系统是基于FPGA的硬件设计架构[2]。该系统通过PCI?e总线接收上层CPU发送的指令，主要完成外部视频采集、视频及字符图形的处理、视频发送等操作。视频处理主要包括视频缩放、旋转及图形叠加等处理。为了尽可能地降低整个系统的功耗，核心处理器FPGA及外围视频编解码器均选择带有低功耗配置的芯片。采用Xilinx公司最新推出的Kintex 7系列FPGA作为核心处理器，该FPGA采用28 nm工艺制造，与相似密度40 nm器件相比，功耗降低一半，利用其丰富的逻辑资源和IP核资源[3]并配合以相应的外围辅助电路模块，构建出一个灵活、可重构的机载视频显示系统。硬件部分主要还包括视频编/解码模块、DDR3视频缓存模块、FLASH存储模块。FPGA视频接口主要有：DE（Data Enable，显示数据有效信号）、HS（Horizontal Synchronization，行同步信号）、VS（Vertical Synchronization，场同步信号）、CLK（像素时钟）和像素数据线。将视频数据和控制信号连接到Kintex 7的管脚，通过FPGA处理后再通过编码器输出到显示屏上，系统总体架构如图1所示。

　　2 低功耗视频采集与缓存模块

　　2.1 视频采集模块

　　视频采集电路是显示系统的核心电路，通过航空插件接收上层CPU发送的`视频数据，将获取的数据经解码后传送给FPGA，完成相应的处理。

　　系统采用ADV7180[4]作为PAL视频解码芯片。该芯片是ADI公司生产的一款通用性很强的视频解码芯片，能将兼容国际标准NTSC或PAL的模拟视频信号转换成符合ITU?RBT.656格式的16 b数字视频数据。ADV7180芯片是一个功耗极低的视频解码器，供电电压为1.8 V，典型功耗约为0.3 W，休眠状态功耗仅为15 μW，因此是低功耗视频采集电路的理想选择。该芯片主要性能如下：

　　（2）具有低功耗模式配置管脚，可以根据上层CPU控制指令将芯片置休眠状态；

　　2.2 视频缓存模块

　　3 电源模块设计

　　显示系统硬件平台中用到的芯片类型及种类较多，不同芯片所需的供电电压、电流等电源特性各不相同。系统外部提供一个5 V/10 A的总电源输入，根据所使用到的不同电源类型，在满足供电能力和电源质量的前提下，尽可能地减少电压转换次数，降低系统功耗。

　　此外，为了保证FPGA在上电时的电流达到最小，必须确保FPGA满足一定的上电顺序。本设计选用的电源芯片均带有软启动功能，能较好地满足上电要求，且输出电压精度和输出电流裕量均满足系统需求。

　　4 实物图与性能结果分析

　　系统测试阶段，将显示系统各种视频输入/输出、通信接口、调试信号以及电源等，通过航空插件引至调试平台的各类标准连接器上，这样可以方便地完成对系统的各类指标测试以及功能测试。图4为机载视频显示系统及调试平台实物图。

　　5 结语

　　低功耗视频显示系统作为机载航电系统中的重要组成部分，以最新的低功耗Kintex 7 FPGA为核心，外围搭载了低功耗DDR3及编解码芯片，设计了一个转换效率较高的电源网络，严格控制了显示系统的功耗。本文提出的一种基于FPGA的硬件架构，具有简单灵活、可靠有效的优势，解决了降低功耗和较大数据量的视频数据缓存问题。系统工作稳定，显示效果良好，具有较高的应用价值和实际意义。