隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)不斷的進(jìn)步，SOC(System On a Chip)是未來(lái)IC產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究關(guān)注的重點(diǎn)。由于SOC設(shè)計(jì)的日趨復(fù)雜化，芯片的面積增大，芯片功能復(fù)雜程度增大，其設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作也愈加繁瑣。復(fù)雜ASIC設(shè)計(jì)功能驗(yàn)證已經(jīng)成為整個(gè)設(shè)計(jì)中最大的瓶頸。 使用FPGA系統(tǒng)對(duì)ASIC設(shè)計(jì)進(jìn)行功能驗(yàn)證，就是利用FPGA器件實(shí)現(xiàn)用戶待驗(yàn)證的IC設(shè)計(jì)。利用測(cè)試向量或通過(guò)真實(shí)目標(biāo)系統(tǒng)產(chǎn)生激勵(lì)，驗(yàn)證和測(cè)試芯片的邏輯功能。通過(guò)使用FPGA系統(tǒng)，可在ASIC設(shè)計(jì)的早期，驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)功能，支持硬件、軟件及整個(gè)系統(tǒng)的并行開(kāi)發(fā)，并能檢查硬件和軟件兼容性，同時(shí)還可在目標(biāo)系統(tǒng)中同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)中運(yùn)行的實(shí)際軟件。FPGA仿真的突出優(yōu)點(diǎn)是速度快，能夠?qū)崟r(shí)仿真用戶設(shè)計(jì)所需的對(duì)各種輸入激勵(lì)。由于一些SOC驗(yàn)證需要處理大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而FPGA作為硬件系統(tǒng)，突出優(yōu)點(diǎn)是速度快，實(shí)時(shí)性好。可以將SOC軟件調(diào)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和ASIC的開(kāi)發(fā)同時(shí)進(jìn)行。 此設(shè)計(jì)以ALTERA公司的FPGA為主體來(lái)構(gòu)建驗(yàn)證系統(tǒng)硬件平臺(tái)，在FPGA中通過(guò)加入嵌入式軟核處理器NIOS II和定制的JTAG(Joint Test ActionGroup)邏輯來(lái)構(gòu)建與PC的調(diào)試驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路，并采用定制的JTAG邏輯產(chǎn)生測(cè)試向量，通過(guò)JTAG控制SOC目標(biāo)系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)SOC內(nèi)部和其他IP(IntellectualProperty)的在線測(cè)試與驗(yàn)證。同時(shí)，該驗(yàn)證平臺(tái)還可以支持SOC目標(biāo)系統(tǒng)后續(xù)軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試。 本文介紹了芯片驗(yàn)證系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的性能、組成、功能以及系統(tǒng)的工作原理；搭建了基于JTAG和FPGA的嵌入式SOC驗(yàn)證系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，提出了驗(yàn)證系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)對(duì)驗(yàn)證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了闡述；詳細(xì)研究了嵌入式軟核處理器NIOS II系統(tǒng)，并將定制的JTAG邏輯與處理器NIOS II相結(jié)合，構(gòu)建出調(diào)試與驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路；根據(jù)芯片驗(yàn)證的要求，設(shè)計(jì)出軟核處理器NIOS II系統(tǒng)與PC建立數(shù)據(jù)鏈路的軟件系統(tǒng)，并完成芯片在線測(cè)試與驗(yàn)證。 本課題的整體任務(wù)主要是利用FPGA和定制的JTAG掃描鏈技術(shù)，完成對(duì)國(guó)產(chǎn)某型DSP芯片的驗(yàn)證與測(cè)試，研究如何構(gòu)建一種通用的SOC芯片驗(yàn)證平臺(tái)，解決SOC驗(yàn)證系統(tǒng)的可重用性和驗(yàn)證數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸、采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可測(cè)性問(wèn)題。本文在SOC驗(yàn)證系統(tǒng)在芯片驗(yàn)證與測(cè)試應(yīng)用研究領(lǐng)域，有較高的理論和實(shí)踐研究?jī)r(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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隨著數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無(wú)線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來(lái)，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點(diǎn)的通用邏輯開(kāi)發(fā)芯片，在電子設(shè)計(jì)行業(yè)深受歡迎，市場(chǎng)占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實(shí)現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過(guò)程。FPGA實(shí)現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號(hào)，AD9857實(shí)現(xiàn)對(duì)四路I/Q信號(hào)的調(diào)制，輸出中頻信號(hào)。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國(guó)內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展?fàn)顩r、國(guó)內(nèi)國(guó)際的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過(guò)程。 2.研究了QAM調(diào)制原理，其中包括信源編碼、TS流標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過(guò)程，包括能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計(jì)，其中包括詳細(xì)研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計(jì)、在allegro下的PCB設(shè)計(jì)及光繪文件的制作，并做成成品。 4.簡(jiǎn)單介紹了FPGA的開(kāi)發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開(kāi)發(fā)，其中主要包括I2C接口實(shí)現(xiàn)，ASI到SPI的轉(zhuǎn)換，信道編碼中的TS流包處理、能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實(shí)現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實(shí)現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測(cè)試、電路測(cè)試及系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試。 最終系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達(dá)到了國(guó)標(biāo)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章開(kāi)篇提出了開(kāi)發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來(lái)“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒(méi)有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開(kāi)關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開(kāi)關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開(kāi)發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒(méi)有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái)，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來(lái)越多。雖然目前中國(guó)制造的開(kāi)關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過(guò)測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來(lái)做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過(guò)數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來(lái)控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開(kāi)關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開(kāi)關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來(lái)控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問(wèn)題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來(lái)控制逆變橋的開(kāi)關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源和模擬開(kāi)關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開(kāi)發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來(lái)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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轉(zhuǎn)矩的測(cè)量對(duì)各種機(jī)械產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)、測(cè)試分析、質(zhì)量檢驗(yàn)、安全和優(yōu)化控制等工作有重要的意義。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝困難。本文介紹了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高的新型轉(zhuǎn)矩傳感器——基于FPGA和單片機(jī)的光柵轉(zhuǎn)矩傳感器。 本文主要工作包括： 1、介紹了當(dāng)前轉(zhuǎn)矩傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了各種類型轉(zhuǎn)矩傳感器的特點(diǎn)和存在的不足。 2、介紹了光柵轉(zhuǎn)矩傳感器的工作原理，將光柵輸出的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形波信號(hào)，通過(guò)分析旋轉(zhuǎn)軸的各種運(yùn)動(dòng)對(duì)光電輸出信號(hào)的影響，得知兩路矩形波信號(hào)的相位與扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系，從而得到系統(tǒng)測(cè)量方案，并推導(dǎo)出具體的測(cè)量計(jì)算公式。 3、構(gòu)建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要由被測(cè)量主軸、光柵對(duì)機(jī)構(gòu)、光電裝置座三個(gè)部分構(gòu)成。 4、基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和單片機(jī)，完成系統(tǒng)硬件電路及軟件設(shè)計(jì)。 5、根據(jù)動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)變性、隨機(jī)性、相關(guān)性和動(dòng)態(tài)性等，研究了動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法。 6、對(duì)系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)。采取先對(duì)各個(gè)單元模塊獨(dú)立調(diào)試與實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)每個(gè)單元電路的性能進(jìn)行分析處理，然后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試與實(shí)驗(yàn)，并對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。 7、對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析，并提出了改進(jìn)措施。
上傳時(shí)間： 2013-06-19
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近年來(lái)，基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)己成為新一代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強(qiáng)，而且具有開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性、可靠性的特點(diǎn)，因此在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 論文從步行康復(fù)訓(xùn)練器的設(shè)計(jì)與制作出發(fā)，主要進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究。文章首先提出了多種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)，選定以DSP和FPGA為核心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。 論文詳細(xì)研究了以DSP和FPGA為核心實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，利用DSP實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與相關(guān)功能模塊，利用FPGA實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號(hào)處理電路，并對(duì)以上電路系統(tǒng)進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真。 結(jié)果表明，基于DSP和FPGA為核心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能要求，同時(shí)提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性和可靠性，并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式中，效果最好的是細(xì)分驅(qū)動(dòng)，當(dāng)今高端的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器基本都采用這種技術(shù)。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一門綜合了數(shù)字化技術(shù)、集成控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的新技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研、通訊、天文等領(lǐng)域。 本文設(shè)計(jì)了一種基于DSP以及FPGA的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)SPWM(正弦脈寬調(diào)制)波細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在DSP系統(tǒng)中采用TMS320I．F2407A微控制器作為核心控制器件，用軟件產(chǎn)生SPWM波；在FPGA系統(tǒng)中采用FPGA芯片，通過(guò)VerilogHDL語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了SPWM波；在功率驅(qū)動(dòng)級(jí)電路上采用雙極性H橋的驅(qū)動(dòng)方式。最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩相混合式步進(jìn)電機(jī)SPWM波細(xì)分驅(qū)動(dòng)，大大提高了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 本文介紹了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理、控制原理以及細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本原理。通過(guò)對(duì)恒轉(zhuǎn)矩細(xì)分驅(qū)動(dòng)的分析，提出了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)SPWM波細(xì)分驅(qū)動(dòng)的方案，并給出了SPWM波產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型。最后，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的SPWM波細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的基于DSP與FPGA的SPWM波細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以很好地克服電機(jī)低頻振蕩的問(wèn)題，提高電機(jī)在中、低速運(yùn)行的性能。電機(jī)的掃描范圍與理論值基本接近；微步距在誤差允許的范圍內(nèi)也基本可以滿足要求。
標(biāo)簽： FPGA DSP 步進(jìn)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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相位激光測(cè)距是一種高精度的距離測(cè)量技術(shù)，隨著電子器件和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，這種測(cè)距技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域必將得到更為廣泛的研究和應(yīng)用。本文介紹了一種基于FPGA嵌入式技術(shù)的相位激光測(cè)距系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進(jìn)的FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生、信息控制與處理三個(gè)模塊的整合，解決了傳統(tǒng)相位激光測(cè)距所難以克服的弱點(diǎn)。 文中闡述了激光測(cè)距和調(diào)制信號(hào)源的基本原理，分析了影響測(cè)距精度的因素，指出應(yīng)用DDS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)寬帶、高精度的調(diào)制信號(hào)輸出，說(shuō)明了引起DDS輸出信號(hào)雜散的原因和解決的辦法。分析了應(yīng)用FFT運(yùn)算實(shí)現(xiàn)信號(hào)相位提取的基本原理及設(shè)計(jì)方法，采用這種檢相技術(shù)，可以極大地提高測(cè)相精度與靈敏度。提出了基于FPGA嵌入式系統(tǒng)的相位式激光測(cè)距機(jī)的整體設(shè)計(jì)，并就各部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)。介紹了激光測(cè)距系統(tǒng)的外圍電路和基于QuartusⅡ集成軟件平臺(tái)的部分硬件電路的設(shè)計(jì)，并對(duì)其中的設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，總結(jié)提出了對(duì)系統(tǒng)今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng) 激光測(cè)距機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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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(gè)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(duì)四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的精確控制。 本論文從實(shí)際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，并對(duì)其抽象簡(jiǎn)化得到了它的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對(duì)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(jí)CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級(jí)CPU為上位計(jì)算機(jī)，它實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算；第二級(jí)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(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人多個(gè)關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動(dòng)；第三級(jí)CPU為交流伺服驅(qū)動(dòng)處理器，它實(shí)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(dòng)控制，以及電機(jī)的故障診斷和自動(dòng)保護(hù)等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來(lái)實(shí)現(xiàn)上位計(jì)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(jì)包括兩個(gè)部分：一是采用VC++實(shí)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(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃等控制算法的運(yùn)算，同時(shí)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(yǔ)言實(shí)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(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)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(kāi)發(fā)出來(lái)的四關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人控制器具有控制實(shí)時(shí)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(guò)上位控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過(guò)機(jī)器人控制箱現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行回零、示教等各項(xiàng)操作。
標(biāo)簽： FPGA DSP 實(shí)驗(yàn)室 機(jī)器人控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-11
上傳用戶：edisonfather
隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子偵察設(shè)備面臨電磁環(huán)境日益復(fù)雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設(shè)備已是一項(xiàng)重要的任務(wù).然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領(lǐng)域軟件無(wú)線電的成功應(yīng)用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術(shù)的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應(yīng)用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問(wèn)題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),并從軟件無(wú)線電原理出發(fā),從理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真兩方面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證,并進(jìn)一步給出該結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以及改進(jìn)的多相濾波數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)應(yīng)用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問(wèn)題,同時(shí)也大大提高了實(shí)時(shí)處理速度.經(jīng)過(guò)多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路,利用微機(jī)串口,與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對(duì)各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證和比較.
上傳時(shí)間： 2013-07-13
上傳用戶：華華123
射擊訓(xùn)練是基本的軍事訓(xùn)練科目，改善訓(xùn)練環(huán)境、改進(jìn)訓(xùn)練質(zhì)量，在現(xiàn)代軍隊(duì)建設(shè)中具有重要的意義。本文首先從國(guó)內(nèi)外自動(dòng)報(bào)靶技術(shù)的研究現(xiàn)狀出發(fā)論述了自動(dòng)報(bào)靶技術(shù)的發(fā)展，在此基礎(chǔ)上提出了基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)的智能報(bào)靶系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 本文討論了基于機(jī)器視覺(jué)的嵌入式報(bào)靶系統(tǒng)終端硬件組成、相關(guān)圖像格式和Linux操作系統(tǒng)，分析了嵌入式Linux操作系統(tǒng)、Qt/E和開(kāi)源計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)OpenCV關(guān)于ARM9處理器的移植，研究了圖像校正、圖像灰度化及二值化、圖像分割與裁剪和識(shí)別判靶的相關(guān)算法，提出了顏色模板判靶的理論，并通過(guò)以ARM嵌入式圖像處理識(shí)別模塊為核心，采用功能模塊設(shè)計(jì)理念的實(shí)現(xiàn)方案，從底層的操作系統(tǒng)及相關(guān)軟件的移植入手到圖像采集傳輸、圖像處理、識(shí)別判靶等步驟，解決了依托ARM處理器結(jié)合USB攝像頭完成自動(dòng)圖像識(shí)別報(bào)靶的問(wèn)題。文中給出了報(bào)靶系統(tǒng)的詳細(xì)硬件組成方案，并在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下依托Qt庫(kù)和開(kāi)源計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)（OpenCV）解決了軟件組成與具體實(shí)現(xiàn)，最終在此基礎(chǔ)上論述了本課題設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置及詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： ARMLinuz 機(jī)器視覺(jué) 軍用 自動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-07-18
上傳用戶：yuanyuan123
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