數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們詳細(xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)手段。我們設(shè)計實現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設(shè)計實現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內(nèi)實現(xiàn)方案簡單廉價。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計實現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計實現(xiàn)了聚焦延時、脈寬和重復(fù)頻率可動態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計實現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時間： 2013-06-18
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在機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程和機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實驗室機(jī)器人特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機(jī)器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實驗室機(jī)器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實驗室機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實現(xiàn)機(jī)器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機(jī)器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進(jìn)行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計算機(jī)，它實現(xiàn)對機(jī)器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機(jī)器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機(jī)器人多個關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實現(xiàn)了機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機(jī)的故障診斷和自動保護(hù)等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機(jī)．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機(jī)器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)機(jī)器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算，同時完成用戶與機(jī)器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機(jī)器人的實時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機(jī)器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實驗室機(jī)器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，它允許用戶通過上位控制計算機(jī)實現(xiàn)對機(jī)器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機(jī)器人控制箱現(xiàn)場對機(jī)器人進(jìn)行回零、示教等各項操作。
標(biāo)簽： FPGA DSP 實驗室 機(jī)器人控制器
上傳時間： 2013-06-11
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開關(guān)磁阻電機(jī)(SwitchedReluctanceMotor，SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高和成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在很多領(lǐng)域都顯示出強(qiáng)大的競爭力，但是位置傳感器的存在不僅削弱了SRM結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢，而且降低了系統(tǒng)高速運(yùn)行的可靠性，增加了成本，探索實用的無位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置的方案成為開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)(SwitchedReluctanceMotorDrive，SRD)研究的熱點(diǎn)。SRM高度非線性的電磁特性決定了在精確的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上實現(xiàn)無位置傳感器控制十分困難，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為解決這個問題提供了新的思路。徑向基函數(shù)(RadialBasisFunction，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種映射能力極強(qiáng)的前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有收斂速度快、全局逼近能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文提出一種利用自適應(yīng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對SRM進(jìn)行控制的新方法，所采用的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以電機(jī)繞組的相電流、磁鏈作為輸入，轉(zhuǎn)子位置作為輸出，通過離線和在線相結(jié)合的方法對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立SRM電流、磁鏈與轉(zhuǎn)子位置之間的非線性映射，從而實現(xiàn)SRM的無位置傳感器控制。 常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制效果良好，但當(dāng)被控對象具有高度非線性和不確定性時，僅靠PID調(diào)節(jié)效果不好。對于SRM，它的電磁關(guān)系高度非線性，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標(biāo)。論文提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線辨識的SRM單神經(jīng)元PID自適應(yīng)控制新方法。該方法針對開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性，利用具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力的單神經(jīng)元來構(gòu)成開關(guān)磁阻電機(jī)的單神經(jīng)元自適應(yīng)控制器，不但結(jié)構(gòu)簡單，而且能適應(yīng)環(huán)境變化，具有較強(qiáng)的魯棒性。同時構(gòu)造了一個RBF網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進(jìn)行在線辨識，建立其在線參考模型，由單神經(jīng)元控制器完成控制器參數(shù)的自學(xué)習(xí)，從而實現(xiàn)控制器參數(shù)的在線調(diào)整，能取得更好的控制效果。 仿真及實驗結(jié)果表明，自適應(yīng)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的準(zhǔn)確換相，從而實現(xiàn)了電機(jī)的無位置傳感器控制；基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線辨識的單神經(jīng)元自適應(yīng)控制能夠達(dá)到在線辨識在線控制的目的，控制精度高，動態(tài)特性好，具有較好的自適應(yīng)性和魯棒性。
標(biāo)簽： RBF PID 控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機(jī)，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計方法已比較成熟。它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機(jī)開環(huán)運(yùn)行時，有時電機(jī)的運(yùn)行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機(jī)的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和卡爾曼濾波原理作了詳細(xì)的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時在線估計。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機(jī)、可靠性高和經(jīng)濟(jì)耐用的優(yōu)點(diǎn)。利用在線估計出的轉(zhuǎn)速和電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機(jī)矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測方法。針對轉(zhuǎn)子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對系統(tǒng)進(jìn)行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，明顯提高電機(jī)的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進(jìn)行的系統(tǒng)仿真實驗表明，所提出的位置估計算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動性能和較好的魯棒性。實驗結(jié)果表明本文的方法達(dá)到了預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 卡爾曼濾波 永磁同步電機(jī) 無位置傳感器 控制
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為熱點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)大量應(yīng)用在自動控制、工業(yè)設(shè)備和家用電器當(dāng)中。當(dāng)前應(yīng)用的產(chǎn)品常以嵌入式處理器的形式出現(xiàn)，常用的如PDA、交換機(jī)、路由器等。嵌入式的廣泛應(yīng)用大大提高了人們的生活水平。位置敏感探測器（Position Sensible Detector）是一種基于半導(dǎo)體PN結(jié)橫向光電效應(yīng)的光電器件。它具有分辨率高、響應(yīng)速度快、信號處理電路相對簡單等優(yōu)點(diǎn)。我們經(jīng)常將PSD應(yīng)用在與位置、距離、位移、角度的微小測量有關(guān)的場合。本文選用了一維PSD作為系統(tǒng)的探測器，結(jié)合嵌入式技術(shù)，將PSD應(yīng)用于微小位移測量，實現(xiàn)了對微小位移的檢測。 本研究以PSD、ARM、PC機(jī)為核心完成了對位移測量系統(tǒng)的設(shè)計。以PSD為核心實現(xiàn)了對信號的轉(zhuǎn)換，利用PSD結(jié)合光學(xué)三角測量法將位移信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后對電壓信號進(jìn)行放大、濾波等處理之后交由A/D器件進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。以ARM為核心，主要實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的處理，存儲和通信等功能。將取得的數(shù)字量信號通過特定的軟件程序編程得到位移信號。以PC機(jī)為核心，利用VB6.0實現(xiàn)了對實驗數(shù)據(jù)的顯示。PC根據(jù)得到的值與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)這個差值我們可以對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的完善。分析了位移傳感器技術(shù)、微處理器ARM和嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)、優(yōu)勢和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；而后介紹了微小位移測量系統(tǒng)的總體功能、系統(tǒng)的總體硬件框架；敘述了位置敏感探測器PSD的原理和結(jié)構(gòu)，介紹了將PSD應(yīng)用于位移測量的設(shè)計過程；在ARM最小系統(tǒng)的硬件平臺下，結(jié)合PSD實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計；軟件設(shè)計上，以uClinux操作系統(tǒng)作為軟件平臺，利用內(nèi)核裁剪技術(shù)，移植了BOOTLOADER，設(shè)計了Linux驅(qū)動程序和應(yīng)用程序；最后在系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的時候，對系統(tǒng)進(jìn)行了必要的改進(jìn)，主要是設(shè)計了相應(yīng)的非線性補(bǔ)償電路，利用MATLAB對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合與分析。通過實驗數(shù)據(jù)表明，基于ARM和PSD的微小位移測量系統(tǒng)具有精度高，響應(yīng)速度快，并且成本低等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時間： 2013-04-24
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電液位置伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現(xiàn)各種參量反饋等優(yōu)點(diǎn)，因此它已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)和軍事工業(yè)的各個技術(shù)領(lǐng)域。近年來，對電液位置伺服系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統(tǒng)核心的控制器，起到更為關(guān)鍵的作用。 現(xiàn)階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)過程、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能儀器儀表、機(jī)器人控制、數(shù)控系統(tǒng)等，嵌入式微處理器嵌入實時操作系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)的基于單片機(jī)控制系統(tǒng)功能不足和基于PC的控制系統(tǒng)非實時性的缺點(diǎn)，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統(tǒng)控制的要求，在控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統(tǒng)為研究對象，按照系統(tǒng)的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制的一種方案，設(shè)計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統(tǒng)控制器的開發(fā)設(shè)計中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎(chǔ)上，通過外部擴(kuò)展，使得系統(tǒng)控制器具有豐富的硬件資源，開發(fā)了A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A(PWM)轉(zhuǎn)換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時為了使得控制器的程序代碼具有較強(qiáng)的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性，使用了操作系統(tǒng)，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ?qū)崟r內(nèi)核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數(shù)字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調(diào)試、驗證，程序運(yùn)行正常。在對電液位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結(jié)構(gòu)、模糊自學(xué)習(xí)滑模三種控制策略進(jìn)行仿真比較，得出采用模糊自學(xué)習(xí)滑模控制策略更有利于系統(tǒng)控制。
標(biāo)簽： ARM 微處理器 伺服控制系統(tǒng) 電液位置
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國有銀行向商業(yè)銀行的轉(zhuǎn)變,銀行的設(shè)備采購標(biāo)準(zhǔn)會越來越高，與此同時，銀行柜臺業(yè)務(wù)量的增加，使得老一代的銀行專用打印機(jī)無論在速度上還是在使用的方便性上都顯得力不從心，為了占領(lǐng)市場，公司有必要開發(fā)新型的、使用更加方便的打印機(jī)。 老一代打印機(jī)在打印存折時，柜臺工作人員要把存折放準(zhǔn)位置，要不然打印會偏離預(yù)定位置，在打印信函時，有的冷僻字無法打印出來，軟件無法下載升級。為了加快柜臺處理速度，減小柜臺工作人員的工作量，需要開發(fā)能自動糾偏定位，字符完善的打印機(jī)。 本文在分析需求的基礎(chǔ)上，比較當(dāng)前流行的處理器，選用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作為處理核心，使用Xilin公司的20萬門的FPGA XC2S200做硬件邏輯控制，通過光電傳感器和相關(guān)的控制電路來實現(xiàn)自動糾偏定位。在嵌入式操作系統(tǒng)上選用Nucleus Plus，約95％的Nucleus Plus代碼用C語言編寫，因此它能很方便移植，同時它還提供全部源代碼，這樣便于開發(fā)。另外，它還只要一次性付費(fèi)，這使得它有很好的成本優(yōu)勢。 文中詳細(xì)說明了本系統(tǒng)的硬件、固件的實現(xiàn)。在硬件上闡述了一些單元電路，包括存儲器電路，接口電路，傳感器電路等的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法。通過光電傳感電路，步進(jìn)電機(jī)控制和軟件結(jié)合，形成閉環(huán)控制，從而實現(xiàn)了快速自動糾偏定位；通過大屏幕的LCD顯示實現(xiàn)了操作界面的簡單化；采用大容量的存儲器以及大字庫解決了冷僻字無法打印的問題；固件部分詳細(xì)闡述了系統(tǒng)上電啟動過程，包括Bootstrap模塊和loader模塊，Bootstrap模塊主要功能是重定位存儲器，初始化基本硬件以及Loader模塊的自動在線下載升級。Loader模塊的主要功能是下載FPGA的配置代碼，初始化鍵盤和顯示器，然后調(diào)用Nucleus Plus初始化代碼，從而建立和調(diào)用任務(wù)。 本文通過總結(jié)測試結(jié)果，與老一代打印機(jī)相比，新打印機(jī)在智能化上實現(xiàn)了自動糾偏定位，使得打印機(jī)操作人員不需要準(zhǔn)確放置存折，就能正確打印，提高了工作效率；在打印速度上比原系統(tǒng)提高30％，還可方便地實現(xiàn)軟件升級。 當(dāng)然，新的打印機(jī)在存折偏移很大時，要耗費(fèi)長時間才能把存折推到正確位置。這要在糾偏算法上做進(jìn)一步的改進(jìn)。
標(biāo)簽： Nucleus Plus ARM 打印機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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ASIC對產(chǎn)品成本和靈活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有較高的靈活性和較低的成本,然而抗干擾性和可靠性相對較低,運(yùn)算速度也受到限制.常規(guī)ASIC的硬件具有速度優(yōu)勢和較高的可靠性及抗干擾能力,然而不是靈活性較差,就是成本較高.與傳統(tǒng)硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的場可編程門陣列(FPGA)的出現(xiàn),使建立在可再配置硬件基礎(chǔ)上的進(jìn)化硬件(EHW)成為智能硬件電路設(shè)計的一種新方法.作為進(jìn)化算法和可編程器件技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,可重構(gòu)FPGA的研究屬于EHW的研究范疇,是研究EHW的一種具體的實現(xiàn)方法.論文認(rèn)為面向分類的專用類可重構(gòu)FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重構(gòu)電路粒度劃分的針對性更強(qiáng)、設(shè)計更易實現(xiàn).論文研究的可重構(gòu)FPGA的BCH通訊糾錯碼進(jìn)化電路是一類ASR-FPGA電路的具體方法,具有一定的實用價值.論文所做的工作主要包括:(1)BCH編譯碼電路的設(shè)計——求取實驗用BCH碼的生成多項式和校驗多項式及其相應(yīng)的矩陣并構(gòu)造實驗用BCH碼;(2)建立基于可重構(gòu)FPGA的基核——構(gòu)造具有可重構(gòu)特性的硬件功能單元,以此作為可重構(gòu)BCH碼電路的設(shè)計基礎(chǔ);(3)構(gòu)造實現(xiàn)可重構(gòu)BCH糾錯碼電路的方法——建立可重構(gòu)糾錯碼硬件電路算法并進(jìn)行實驗驗證;(4)在可重構(gòu)糾錯碼電路基礎(chǔ)上,構(gòu)造進(jìn)化硬件控制功能塊的結(jié)構(gòu),完成各進(jìn)化RLA控制模塊的驗證和實現(xiàn).課題是將可重構(gòu)BCH碼的編譯碼電路的實現(xiàn)作為一類ASR-FPGA的研究目標(biāo),主要成果是根據(jù)可編程邏輯電路的特點(diǎn),選擇一種可編程樹的電路模型,并將它作為可重構(gòu)FPGA電路的基核T;通過對循環(huán)BCH糾錯碼的構(gòu)造原理和電路結(jié)構(gòu)的研究,將基核模型擴(kuò)展為能滿足糾錯碼電路需要的糾錯碼基本功能單元T;以T作為再劃分的基本單元,對FPGA進(jìn)行"格式化",使T規(guī)則排列在FPGA上,通過對T的控制端的不同配置來實現(xiàn)糾錯碼的各個功能單元;在可重構(gòu)基核的基礎(chǔ)上提出了糾錯碼重構(gòu)電路的嵌套式GA理論模型,將嵌套式GA的染色體串作為進(jìn)化硬件描述語言,通過轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的VHDL語言描述以實現(xiàn)硬件電路;采用RLA模型的有限狀態(tài)機(jī)FSM方式實現(xiàn)了可重構(gòu)糾錯碼電路的EHW的各個控制功能塊.在實驗方面,利用Xilinx FPGA開發(fā)系統(tǒng)中的VHDL語言和電路圖相結(jié)合的設(shè)計方法建立了循環(huán)糾錯碼基核單元的可重構(gòu)模型,進(jìn)行循環(huán)糾錯BCH碼的電路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片進(jìn)行了FPGA實現(xiàn).課題在研究模型上選取的是比較基本的BCH糾錯碼電路,立足于解決基于可重構(gòu)FPGA核的設(shè)計的基本問題.課題的研究成果及其總結(jié)的一套ASR-FPGA進(jìn)化硬件電路的設(shè)計方法對實際的進(jìn)化硬件設(shè)計具有一定的實際指導(dǎo)意義,提出的基于專用類基核FPGA電路結(jié)構(gòu)的研究方法為新型進(jìn)化硬件的器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計也可提供一種借鑒.
上傳時間： 2013-07-01
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該課題通過對開放式數(shù)控技術(shù)的全面調(diào)研和對運(yùn)動控制技術(shù)的深入研究,并針對國內(nèi)運(yùn)動控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀,結(jié)合激光雕刻領(lǐng)域的具體需要,緊跟當(dāng)前運(yùn)動控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢,吸收了世界開放式數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運(yùn)動控制技術(shù)的最新成果,采納了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強(qiáng)大的、具有很大柔性的四軸多功能運(yùn)動控制卡.該論文主要內(nèi)容如下:首先,通過對制造業(yè)、開放式數(shù)控系統(tǒng)、運(yùn)動控制卡等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,基于對運(yùn)動系統(tǒng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí),在比較了幾種常用的運(yùn)動控制方案的基礎(chǔ)上,確定了基于DSP和FPGA的運(yùn)動控制設(shè)計方案,并規(guī)劃了板卡的總體結(jié)構(gòu).其次,針對運(yùn)動控制中的一些具體問題,如高速、高精度、運(yùn)動平穩(wěn)性、實時控制以及多軸聯(lián)動等,在FPGA上設(shè)計了功能相互獨(dú)立的四軸運(yùn)動控制電路,仔細(xì)規(guī)劃并定義了各個寄存器的具體功能,設(shè)計了功能完善的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個功能各異的計數(shù)器電路等,完全實現(xiàn)了S-曲線升降速運(yùn)動、自動降速點(diǎn)運(yùn)動、A/B相編碼器倍頻計數(shù)電路等特殊功能.再次,介紹了DSP在運(yùn)動控制中的作用,合理規(guī)劃了DSP指令的形成過程,并對DSP軟件的具體實現(xiàn)進(jìn)行了框架性的設(shè)計.然后,根據(jù)光電隔離原理設(shè)計了數(shù)字輸入/輸出電路;結(jié)合DAC原理設(shè)計了四路模擬輸出電路;實現(xiàn)了PCI接口電路的設(shè)計;并針對常見的干擾現(xiàn)象,提出了有效的抗干擾措施.最后,利用運(yùn)動控制卡強(qiáng)大的運(yùn)動控制功能,并針對激光雕刻行業(yè)進(jìn)行大幅圖形掃描時需要實時處理大量的圖形數(shù)據(jù)的特別需要,在板卡第四軸完全實現(xiàn)了激光控制功能,并基于FPGA內(nèi)部的16KBit塊RAM,開辟了大量數(shù)據(jù)區(qū)以便進(jìn)行大幅圖形的實時處理.
上傳時間： 2013-06-09
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本文針對應(yīng)用于軍用直升機(jī)上的Doppler/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)對導(dǎo)航計算機(jī)高精度、高性能的要求，設(shè)計出一種基于DSP(TMS320C6713)和FPGA(Spartan-3E XC3S500E) 協(xié)同合作的機(jī)載導(dǎo)航計算機(jī)系統(tǒng)。在分析Doppler/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型的特點(diǎn)和系統(tǒng)對導(dǎo)航計算機(jī)的需求后，提出了基于DSP和FPGA的機(jī)載導(dǎo)航計算機(jī)整體設(shè)計方案，該方案采用DSP負(fù)責(zé)導(dǎo)航解算，利用FPGA強(qiáng)大的內(nèi)部資源擴(kuò)展系統(tǒng)的通信接口，完成外圍通信模塊控制信號的整合。在導(dǎo)航計算機(jī)整體設(shè)計方案，包括硬件設(shè)計方案和軟件設(shè)計方案確立的基礎(chǔ)上，首先對 DSP和FPGA芯片進(jìn)行選型，其次對實現(xiàn)各個功能模塊的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)，包括基于FPGA的數(shù)據(jù)通信模塊、基于DSP的處理器模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊，開發(fā)過程中做了大量的仿真和驗證，最后對系統(tǒng)進(jìn)行綜合測試和聯(lián)調(diào)，并進(jìn)行了地面跑車實驗。實驗結(jié)果證明：系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集IMU角速率和加速度、Doppler雷達(dá)的速度等信息，能夠?qū)MU、Doppler、GPS、航姿系統(tǒng)、高度表等信息進(jìn)行導(dǎo)航解算，生成當(dāng)前位置、姿態(tài)等導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并能夠完成與機(jī)載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信與控制。多次的聯(lián)調(diào)和跑車實驗結(jié)果證明，機(jī)載導(dǎo)航計算機(jī)達(dá)到了預(yù)期設(shè)計的目的，可以有效提高導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)算精度，實現(xiàn)了高性能、小體積、低成本的要求，系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：Doppler/SINS組合導(dǎo)航，導(dǎo)航計算機(jī)，DSP,FPGA
標(biāo)簽： FPGA DSP 機(jī)載 導(dǎo)航計算機(jī)
上傳時間： 2013-07-25
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