目前，能源危機與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注，被各個國家提上紀事日程。在眾多的新能源中，風能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風力發(fā)電技術(shù)上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變，因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對風電場風速的變化適應(yīng)性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點，所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風力發(fā)電機組有很多種，其中永磁同步直驅(qū)式風力發(fā)電機由于不需要齒輪箱，因而改善風能轉(zhuǎn)換效率，減小維護，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上，對風力機的數(shù)學模型進行了分析，完成了對風力機的最大風力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機發(fā)出的電隨著風速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機和變換器的數(shù)學模型研究的基礎(chǔ)上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎(chǔ)上對逆變器進行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上，針對逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
上傳時間： 2013-06-17
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隨著計算機網(wǎng)絡(luò)與嵌入式控制技術(shù)的迅速發(fā)展，作為傳統(tǒng)運輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對此也有了新的要求，列車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，國際電工委員會(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡(luò)，于1999年通過了IEC61375-1標準。該標準將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為兩條總線：絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個標準通信介質(zhì)，為掛在其上的設(shè)備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實際物理層之間的接口，其主要實現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項關(guān)鍵技術(shù)仍被國外公司壟斷，因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因，本文深入研究了IEC61375-1標準。根據(jù)MVBC的技術(shù)特點，本文提出了使用FPGA來實現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設(shè)備分為五類，他們的功能各不相同。而支持4類設(shè)備的MVBC具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能，并且兼容2類和3類設(shè)備。本文的目的就是用FPGA實現(xiàn)支持4類設(shè)備的MVBC。 本文采用自頂向下的設(shè)計方法。整個MVBC主要劃分為：編碼模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報文分析單元、通信存儲控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個開發(fā)流程中，使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語言對上述各個模塊進行RTL級描述，并用Synplify Pro進行綜合。最后，在ModelSim中對各個模塊進行了布線后仿真和驗證。 在實驗室條件下，通過嚴格的仿真驗證后，其結(jié)果證明了本文設(shè)計的模塊達到了IEC61375-1標準的要求。因此，用FPGA實現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關(guān)鍵詞：列車通信網(wǎng)；多功能車輛總線；多功能車輛總線控制器；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-07-18
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電力電子裝置的控制技術(shù)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展而愈來愈復雜。開關(guān)電源是現(xiàn)代電力電子設(shè)備中不可或缺的組成部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣以及體積的大小直接影響電子設(shè)備整體性能。高頻化、小型化、數(shù)字化是開關(guān)電源的發(fā)展方向。 在應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進行控制系統(tǒng)設(shè)計時，數(shù)字控制器的性能決定了控制系統(tǒng)的整體性能。數(shù)字化電力電子設(shè)備中的控制部分多以MCU/DSP為核心，以軟件實現(xiàn)離散域的運算及控制。在很多高頻應(yīng)用的場合，目前常用的控制器(高性能單片機或DSP)的速度往往不能完全滿足要求。FPGA具有設(shè)計靈活、集成度高、速度快、設(shè)計周期短等優(yōu)點，與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA具有更高的處理速度。同時FPGA應(yīng)用在數(shù)字化電力電子設(shè)備中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。 依據(jù)FPGA的這些突出優(yōu)點，本文將FPGA應(yīng)用于直流開關(guān)電源控制器設(shè)計中，以實現(xiàn)開關(guān)電源數(shù)字化和高頻化的要求。主要研究工作如下： 介紹了基于FPGA的DC/DC數(shù)字控制器中A/D采樣控制、數(shù)字PI算法的實現(xiàn)；重點描述了采用混合PWM方法實現(xiàn)高分辨率、高精度數(shù)字PWM的設(shè)計方案，并對各模塊進行了仿真測試；用FPGA開發(fā)板進行了一部分系統(tǒng)的仿真和實際結(jié)果的檢測，驗證了文中的分析結(jié)論，證實了可編程邏輯器件在直流開關(guān)電源控制器設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-07-23
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固態(tài)硬盤是一種以FLASH為存儲介質(zhì)的新型硬盤。由于它不像傳統(tǒng)硬盤一樣以高速旋轉(zhuǎn)的磁盤為存儲介質(zhì)，不需要浪費大量的尋道時間，因此它有著傳統(tǒng)硬盤不可比擬的順序和隨機存儲速度。同時由于固態(tài)硬盤不存在機械存儲結(jié)構(gòu)，因此還具有高抗震性、無工作噪音、可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點。隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，固態(tài)硬盤技術(shù)已經(jīng)成為未來存儲介質(zhì)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 本文以設(shè)計固態(tài)硬盤控制芯片IDE接口部分為項目背景，通過可編程邏輯器件FPGA，基于ATA協(xié)議并使用硬件編程語言verilog，設(shè)計了一個位于設(shè)備端的IDE控制器。該IDE控制器的主要作用在于解析主機所發(fā)送的IDE指令并控制硬盤設(shè)備進行相應(yīng)的狀態(tài)遷移和指令操作，從而完成硬盤設(shè)備端與主機端之間基本的狀態(tài)通信以及數(shù)據(jù)通信。論文主要完成了幾個方面的內(nèi)容。第一：論文從固態(tài)硬盤的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了固態(tài)硬盤IDE控制器的功能性需求以及寄存器傳輸、PIO傳輸和UDMA傳輸三種ATA協(xié)議主要傳輸模式所必須遵循的時序要求，并概括了IDE控制器設(shè)計的要點和難點；第二：論文設(shè)計了IDE控制器的總體功能框架，將IDE控制器從功能上分為寄存器部分、頂層控制模塊、異步FIFO模塊、PIO控制模塊、UDMA控制模塊以及CRC校驗?zāi)K六大子功能模塊，并分析了各個子功能模塊的基本工作原理和具體功能設(shè)計；第三：論文以設(shè)計狀態(tài)機流程和主要控制信號的方式實現(xiàn)了各個具體子功能模塊并列舉了部分關(guān)鍵代碼，同時給出了主要子功能模塊的時序仿真圖；最后，論文給出了基于PIO傳輸模式和基于UDMA傳輸模式的具體指令操作流程實現(xiàn)，并通過SAS邏輯分析儀和QuartusⅡ?qū)DE控制器進行了功能測試和分析，驗證了本論文設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-07-31
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隨著計算機及其外圍設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避，并逐漸成為計算機通信的瓶頸。在這種情況下，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標準化和易于擴展等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為計算機外設(shè)接口的主流技術(shù)，在計算機外圍設(shè)備和消費類電子領(lǐng)域正獲得越來越多的應(yīng)用。 @@ 本文基于USB2．0協(xié)議規(guī)范，設(shè)計了一款支持高速和全速傳輸?shù)腢SB2．0設(shè)備控制器IP核。文中著重介紹了這款設(shè)備控制器IP核的設(shè)計和FPGA驗證工作，詳細研究并分析了USB2．0規(guī)范，根據(jù)規(guī)范提出了一種USB2．0設(shè)備控制器整體構(gòu)架方案，描述了各個功能子模塊硬件電路的功能及實現(xiàn)。從可重用的角度出發(fā)，對設(shè)備控制器模塊進行優(yōu)化設(shè)計，增加多個靈活的配置選項，根據(jù)不同的應(yīng)用對硬件進行配置，使其在滿足要求的情況下去除冗余電路，以減少占用面積和功耗，從而使其靈活地應(yīng)用于各種USB系統(tǒng)。本文還研究了IP核的驗證方法，并對所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗證環(huán)境，搭建了FPGA硬件驗證平臺，設(shè)計了具有AHB接口的設(shè)備控制器和帶有8051的設(shè)備控制器，并分別在FPGA平臺上進行了功能驗證。 @@ 本文所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器IP核可配置性高，使用者可以自由配置所需端點的個數(shù)以及每個端點類型等，可以集成于多種USB系統(tǒng)中，適于各類USB設(shè)備的開發(fā)。本課題所取得的成果為USB2．0設(shè)備類的研究和開發(fā)積累了經(jīng)驗，并為后來實驗室某項目測試芯片的USB數(shù)據(jù)采集提供了參考方案，也為未來USB3．0接口IP核的開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞USB2．0控制器；IP核；FPGA；驗證
上傳時間： 2013-06-30
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本文對基于FPGA的對象存儲控制器原型的硬件設(shè)計進行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴研究了對象存儲控制器的硬件設(shè)計，使其高效完成對象級接口的智能化管理和復雜存儲協(xié)議的解析，對對象存儲系統(tǒng)整體性能提升有重要意義。基于SoPC(片上可編程系統(tǒng))技術(shù)，在FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)上實現(xiàn)的對象存儲控制器，具有功能配置靈活，調(diào)試方便，成本較低等優(yōu)點。 ⑵采用Cyclone II器件實現(xiàn)的對象存儲控制器的網(wǎng)絡(luò)接口，包含處理器模塊、內(nèi)存模塊、Flash模塊等核心組成部分，提供千兆以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口和PCI(周邊元件擴展接口)總線的主機接口，還具備電源模塊、時鐘模塊等以保證系統(tǒng)正常運行。在設(shè)計實現(xiàn)PCB(印制電路板)時，從疊層設(shè)計、布局、布線、阻抗匹配等多方面解決高達100MHz的全局時鐘帶來的信號完整性問題，并基于IBIS模型進行了信號完整性分析及仿真。針對各功能模塊提出了相應(yīng)的調(diào)試策略，并完成了部分模塊的調(diào)試工作。 ⑶提出了基于Virtex-4的對象存儲控制器系統(tǒng)設(shè)計方案，Virtex-4內(nèi)嵌PowerPC高性能處理器，可更好地完成對象存儲設(shè)備相關(guān)的控制和管理工作。實現(xiàn)了豐富的接口設(shè)計，包括千兆以太網(wǎng)、光纖通道、SATA(串行高級技術(shù)附件)等網(wǎng)絡(luò)存儲接口以及較PCI性能更優(yōu)異的PCI-X(并連的PCI總線)主機接口；提供多種FPGA配置方式。使用Cadence公司的Capture CIS工具完成了該系統(tǒng)硬件的原理圖繪制，通過了設(shè)計規(guī)則檢查，生成了網(wǎng)表用作下一步設(shè)計工作的交付文件。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對高沉浸感的虛擬現(xiàn)實場景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場景往往由多通道的投影儀器同時在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨的圖像拼接在一起組成一幅大場景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設(shè)計為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當圖像投影在柱面屏幕的時候就會發(fā)生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個大場景可視化系統(tǒng)由投影機、投影屏幕、圖像融合機等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)中，要實現(xiàn)高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統(tǒng)還需要運用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù)，實現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機，它實時采集圖形服務(wù)器，或者PC的圖像信號，通過圖像處理模塊對圖像信息進行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語言在FPGA內(nèi)部設(shè)計了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計了一個ARM處理器模塊，用于上電時對系統(tǒng)在圖像變化處理時所需參數(shù)進行傳遞，并能實時從上位機更新參數(shù)。該設(shè)計在提高了系統(tǒng)性能的同時也便于系統(tǒng)擴展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設(shè)計介紹了SDRAM控制器的設(shè)計方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計。
上傳時間： 2013-04-24
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當前，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化系統(tǒng)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量日益增大，要求數(shù)據(jù)傳送的速度也越來越快，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已無法滿足目前的要求。在此前提下，采用高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)成為必然，DMA(直接存儲器訪問)技術(shù)就是較理想的解決方案之一，能夠滿足信息處理實時性和準確性的要求。 本文以EDA工具、硬件描述語言和可編程邏輯器件(FPGA)為技術(shù)支撐，設(shè)計DMA控制器的總體結(jié)構(gòu)。在通道檢測模塊中，解決了信號抗干擾和請求信號撤銷問題，并提出并行通道檢測算法；在優(yōu)先級管理模塊中提出了動態(tài)優(yōu)先級端口響應(yīng)機制；在傳輸模塊中采用狀態(tài)機的設(shè)計思想設(shè)計多個通道的數(shù)據(jù)傳輸。通過各模塊問題的解決及新方法的采用，最終設(shè)計出基于FPGA的多通道DMA控制器的IP軟核。實驗仿真結(jié)果表明，本控制器傳輸速度較快，主頻達100MHz以上，且工作穩(wěn)定。
上傳時間： 2013-05-16
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以太網(wǎng)是在20世紀70年代為解決網(wǎng)絡(luò)中零散的和偶然的堵塞而開發(fā)的，而 IEEE802.3標準是在最初的以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上于1980年開發(fā)成功的。現(xiàn)在，以太網(wǎng)一詞泛指所有采用CSMA/CD協(xié)議的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)2.0版由數(shù)字設(shè)備公司、 Intel公司和Xerox公司聯(lián)合開發(fā)，它與IEEE802.3兼容。 本設(shè)計采用FPGA設(shè)計以太網(wǎng)控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ASCI設(shè)計方法，主要原因在于FPGA技術(shù)的特點，它作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原由可編程期間門電路數(shù)有限的缺點。使本設(shè)計的產(chǎn)品十分靈活，可以在多種用戶多種開發(fā)平臺，硬件環(huán)境下使用而只需要對設(shè)計進行簡單的修改和編輯即可，方便了設(shè)計者和用戶的使用。 本論文主要闡述了使用FPGA設(shè)計開發(fā)以太網(wǎng)控制器的設(shè)計開發(fā)流程，以及研究了FPGA開發(fā)方法和傳統(tǒng)ASIC開發(fā)方法的區(qū)別和優(yōu)略。主要內(nèi)容為： 1．闡述FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史，現(xiàn)狀和將來的發(fā)展趨勢。 2．詳細說明了FPGA設(shè)計開發(fā)以太網(wǎng)控制器的全過程，包括模塊分析功能分析以及代碼設(shè)計。 3．采用軟件仿真的方法設(shè)計和驗證了MODELSIM仿真平臺以及仿真波形圖分析。 4．對比分析了FPGA和傳統(tǒng)的ASIC開發(fā)過程的區(qū)別以及優(yōu)缺點。
標簽： FPGA 以太網(wǎng)控制器
上傳時間： 2013-05-25
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在國家重大科學工程HIRFL-CSR的CSR控制系統(tǒng)中，需要高速數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常采用存儲器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲。同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM憑借其集成度高、功耗低、可靠性高、處理能力強等優(yōu)勢成為最佳選擇。但是SDRAM卻具有復雜的時序，為了降低成本，所以采用目前很為流行的EDA技術(shù)，選擇可編程邏輯器件中廣泛使用的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，使用硬件描述語言VHDL，遵循先進的自頂向下的設(shè)計思想實現(xiàn)對SDRAM控制器的設(shè)計。 論文引言部分簡單介紹了CSR控制系統(tǒng)，指出論文的課題來源與實際意義。第二章首先介紹了存儲器的概況與性能指標，其次較為詳細介紹了動態(tài)存儲器DRAM的基本時序，最后對同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM進行詳盡論述，包括性能、特點、結(jié)構(gòu)以及最為重要的一些操作和時序。第三、四章分別論述本課題的SDRAM控制器硬件與軟件設(shè)計，重點介紹了具體芯片與FPGA設(shè)計技術(shù)。第五章為該SDRAM控制器在CsR控制系統(tǒng)中的一個經(jīng)典應(yīng)用，即同步事例處理器。最后對FPGA技術(shù)進行總結(jié)與展望。 本論文完整論述了控制器的設(shè)計原理和具體實現(xiàn)。從測試的結(jié)果來看，本控制器無論從結(jié)構(gòu)上，還是軟硬件上設(shè)計均滿足了工程實際要求。
上傳時間： 2013-07-19
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