自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)和測(cè)控裝置的性能得到大幅提升，以此為基礎(chǔ)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在我國(guó)的電力系統(tǒng)中得到長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 @@ 為增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，電力系統(tǒng)二次設(shè)備生產(chǎn)廠商緊跟市場(chǎng)需求，將各種具有高性價(jià)比的新型處理器芯片和外圍芯片大量應(yīng)用到變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)控裝置上，如32位CPU、數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、大容量Flash存儲(chǔ)芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強(qiáng)大的器件的應(yīng)用使保護(hù)測(cè)控裝置在外形上趨于小型化集成化，而在功能上則較以前有顯著提升。同時(shí)，各種成熟的商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的采用使處理器的性能得到充分發(fā)揮，裝置通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理能力更強(qiáng)，性能大幅提高，程序移植升級(jí)更加方便快捷。 @@ 本論文以現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)為參考，根據(jù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和要求，研究一種基于ARM和FPGA技術(shù)并采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的高性能測(cè)控裝置，并給出硬軟件設(shè)計(jì)。 @@ 裝置硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，按照測(cè)控裝置基本功能設(shè)計(jì)插件板。分為主CPU插件、交流采樣插件、遙信采集插件、遙控出口插件、直流采樣及輸出插件。除主CPU插件，其他插件的數(shù)量可以根據(jù)需要任意增減，滿足不同用戶的需求。 @@ 裝置主CPU采用目前先進(jìn)的基于ARM技術(shù)的微處理器AT91RM9200，通過數(shù)據(jù)、地址總線和其他插件板連接，構(gòu)成裝置的整個(gè)系統(tǒng)。交流采樣插件采用FPGA技術(shù)，利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10實(shí)現(xiàn)交流采樣的控制，降低了CPU的負(fù)擔(dān)。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的性能。以任務(wù)來(lái)管理不同的軟件功能模塊，利于裝置軟件的并行開發(fā)和維護(hù)。 @@關(guān)鍵詞：測(cè)控裝置；嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；ARM；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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虛擬儀器技術(shù)是以傳感器、信號(hào)測(cè)量與處理、微型計(jì)算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。目前虛擬儀器大部分是基于PC機(jī)，利用PCI等總線技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)卡插拔不便，便攜性差。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，而市場(chǎng)上的嵌入式虛擬儀器系統(tǒng)還相當(dāng)少，各種研究工作才剛剛起步，各種高性能的虛擬儀器和處理系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)控制和科學(xué)研究中已成為必不可少的部分。因此在我國(guó)開發(fā)具有較高性能、接口靈活、功能多樣化、低成本的虛擬儀器裝置勢(shì)在必行。 針對(duì)目前虛擬儀器系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)，采用FPGA技術(shù)，進(jìn)行一種支持多種平臺(tái)的高速虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，并針對(duì)高速虛擬儀器系統(tǒng)中的一些技術(shù)難點(diǎn)提出解決方案。首先進(jìn)行了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，確定了采用FPGA作為系統(tǒng)的控制核心，并選取了Labview作為PC平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)工具，利用USB2.0接口來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；同時(shí)選取嵌入式處理器S3C2410以及WinCE作為嵌入式系統(tǒng)硬軟件平臺(tái)。隨后進(jìn)行了各個(gè)具體模塊的設(shè)計(jì)，在硬件方面，分別設(shè)計(jì)了前端處理電路，ADC電路以及USB接口電路。在軟件方面，進(jìn)行了FPGA控制程序的設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)模塊和接口電路的控制功能。在上層應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)了Labview應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了波形顯示和頻譜分析等儀器功能，人機(jī)界面良好。在嵌入式平臺(tái)上面，進(jìn)行了WinCE下GPIO驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，并在上層應(yīng)用程序中調(diào)用驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。為了解決高速ADC與數(shù)據(jù)緩存器的速度不匹配的問題，提出利用多體交叉式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并在FPGA內(nèi)對(duì)控制程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)其時(shí)序進(jìn)行了仿真。 最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試工作，利用上層軟件對(duì)輸入波形進(jìn)行采集。根據(jù)調(diào)試結(jié)果看，該系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了較好的采樣和存儲(chǔ)，還原了波形，達(dá)到了預(yù)期效果。課題研究并且對(duì)設(shè)計(jì)出一種支持多平臺(tái)的新型虛擬儀器系統(tǒng)，具有性能好、使用靈活，節(jié)省成本等特點(diǎn)，具有較高的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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由于移動(dòng)環(huán)境的復(fù)雜性，無(wú)線信號(hào)在發(fā)送傳輸和接收過程中有很明顯的衰落現(xiàn)象，特別是在高頻無(wú)線通信中，多徑衰落或頻率選擇性衰落對(duì)無(wú)線信號(hào)的干擾最為嚴(yán)重。通過分集接收技術(shù)，Rake接收機(jī)在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中抗多徑衰落效果尤為明顯。作為一種新穎的多址接入方式，多載波CDMA充分利用了OFDM最優(yōu)頻率利用率以及CDMA的多址和頻率分集，且系統(tǒng)容量和抗符號(hào)間干擾性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單載波CDMA。這些特性使得多載波CDMA成為未來(lái)的寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)最有希望的候選。 @@ 本文研究了一種多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，介紹了其Rake接收機(jī)工作原理和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了理論仿真并用FPGA予以實(shí)現(xiàn)。 @@ 本文首先介紹了移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展歷史以及OFDM和CDMA技術(shù)原理，并描述了OFDM和CDMA結(jié)合的三種系統(tǒng)（MC-DS-CDMA、MT-CDMA、MC-CDMA）的原理和系統(tǒng)模型；接著，介紹了目前影響移動(dòng)通信的主要衰落以及Rake接收機(jī)基本原理及其作用。多徑信號(hào)的每路信號(hào)都可能含有可以利用的信息，Rake接收機(jī)就是通過多個(gè)相關(guān)接收器接收多徑信號(hào)中各路信號(hào)，通過信道估計(jì)和信道補(bǔ)償消去信道因子的附加相位，并把他們合并在一起，以此來(lái)改善信號(hào)的信噪比和系統(tǒng)的可靠性；在此基礎(chǔ)上，論文提出了一種多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并詳細(xì)介紹了其Rake接收機(jī)實(shí)現(xiàn)原理，給出了最大比合并時(shí)各種分徑數(shù)目下系統(tǒng)誤碼率的仿真圖；最后介紹了此方案中Rake接收機(jī)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案及其系統(tǒng) 測(cè)試結(jié)果。@@ 仿真結(jié)果顯示出隨著分集徑數(shù)的增加，系統(tǒng)的誤碼率顯著降低。表明Rake接收機(jī)抗多徑衰落效果顯著，且在多載波CDMA系統(tǒng)中其分集效果更好，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單。最終Rake接收機(jī)的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)果同理論仿真一致，時(shí)序通過，資源耗費(fèi)不大，具有較大的實(shí)用價(jià)值。 @@關(guān)鍵詞：多載波擴(kuò)頻通信，CDMA，Rake接收機(jī)，F(xiàn)PGA
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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隨著人們對(duì)于高速無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的急切需求以及新的無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，頻譜資源匱乏問題日益嚴(yán)重。無(wú)線頻譜的緊缺已經(jīng)成為限制無(wú)線通信與服務(wù)應(yīng)用持續(xù)發(fā)展的瓶頸。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)(Cognitive Radio)改變了傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式，它以頻譜利用的高效性為目標(biāo)，允許非授權(quán)用戶擇機(jī)利用授權(quán)用戶的頻譜空洞傳輸數(shù)據(jù)，以此來(lái)解決無(wú)線頻譜資源短缺的問題。它是具有自主尋找和使用空閑頻譜資源能力的智能無(wú)線電技術(shù)。本文的目標(biāo)是在基于FPGA+DSP的系統(tǒng)硬件平臺(tái)上，以軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?軟件無(wú)線電是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電的理想平臺(tái)。本文首先闡述了軟件無(wú)線電的基本工作原理及關(guān)鍵技術(shù)途徑，對(duì)多速率信號(hào)處理中的內(nèi)插和抽取、帶通采樣、數(shù)字下變頻、濾波等技術(shù)進(jìn)行了分析與探討，為設(shè)計(jì)多速率調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。然后針對(duì)軟件無(wú)線電的要求給出了基于FPFA+DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件框圖，并對(duì)其中的部分硬件(FPGA、AD9857、AD9235)做了簡(jiǎn)要的描述并給出其初始化過程。在理解基本概念和原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)。本文給出了調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中的各個(gè)功能模塊(差分編、解碼，加同步頭、內(nèi)插和成形濾波，下變頻，系統(tǒng)同步等)具體的設(shè)計(jì)方案和通過硬件編程實(shí)現(xiàn)了板級(jí)的仿真和最后的硬件實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗(yàn)證方案的可行性。最后介紹了通信板同頻譜感知板協(xié)同工作原理，依據(jù)頻譜感知板獲取的各個(gè)信道狀況自適應(yīng)的選擇π/4-DQPSK、8PSK、16QAM調(diào)制解調(diào)方式并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了其中部分功能。
標(biāo)簽： FPGA 多速率 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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這篇文章介紹了MSP430系列多單片機(jī)間的SPI主從通信原理和相關(guān)例程
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(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)上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(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)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(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)的過流過壓保護(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)境開關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開關(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)字化開關(guān)電源和模擬開關(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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當(dāng)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(lái)越快，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已無(wú)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(chǔ)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(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。 本文以EDA工具、硬件描述語(yǔ)言和可編程邏輯器件(FPGA)為技術(shù)支撐，設(shè)計(jì)DMA控制器的總體結(jié)構(gòu)。在通道檢測(cè)模塊中，解決了信號(hào)抗干擾和請(qǐng)求信號(hào)撤銷問題，并提出并行通道檢測(cè)算法；在優(yōu)先級(jí)管理模塊中提出了動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)端口響應(yīng)機(jī)制；在傳輸模塊中采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)多個(gè)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(jì)出基于FPGA的多通道DMA控制器的IP軟核。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，本控制器傳輸速度較快，主頻達(dá)100MHz以上，且工作穩(wěn)定。
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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論文提出了一種基于FPSLIC的下位機(jī)控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且在嵌入式硬件和軟件的聯(lián)合調(diào)度之下予以實(shí)現(xiàn)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用于微小型無(wú)人直升機(jī)MUAV控制上。 微小型無(wú)人直升機(jī)體積小、重量輕、隱蔽性好、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、易實(shí)現(xiàn)懸停和超低空飛行，因此在軍用和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。微小型無(wú)人直升機(jī)在空中執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要實(shí)時(shí)獲得在空間的姿態(tài)和高度位置信息，然后通過調(diào)制舵機(jī)狀態(tài)來(lái)調(diào)整飛行器的空中姿態(tài)，糾正飛行路線，而MUAV的飛控系統(tǒng)需要具有負(fù)荷輕，功能強(qiáng)大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)以及低功耗的特點(diǎn)，對(duì)嵌入式處理器要求較高，所以針對(duì)MUAV的控制采用上下位機(jī)聯(lián)合控制的結(jié)構(gòu)。并且由于目前現(xiàn)有的下位機(jī)控制器滿足不了MUAV控制發(fā)展的需求，所以本文中利用FPS[JC優(yōu)越的性能，實(shí)現(xiàn)了一種新的下位機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，具有體積小、重量輕、價(jià)格低、功耗低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，完成了基于PWM的舵機(jī)的控制和基于Kalman濾波的多傳感器的數(shù)據(jù)融合，以及上下位機(jī)之間的通訊等功能，具有較強(qiáng)的使用和應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了MUAV飛行控制的結(jié)構(gòu)，以及下位機(jī)實(shí)現(xiàn)功能的模塊劃分。然后是對(duì)MUAV控制系統(tǒng)相關(guān)理論的介紹，包括舵機(jī)控制的原理和方法以及多傳感器數(shù)據(jù)融合的理論。 其次論文介紹了基于FPSLIC的下位機(jī)控制器系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上，給出了硬件總體設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)論述，軟件部分在給出了主要的框架和功能劃分后，主要介紹了利用FPSLIC的FPGA部分實(shí)現(xiàn)PWM控制和測(cè)量的模塊以及AVR部分對(duì)多傳感器信息進(jìn)行Kalman濾波融合的實(shí)現(xiàn)。 最后在實(shí)驗(yàn)室的汽油無(wú)人直升機(jī)的測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行了舵機(jī)控制和高度測(cè)試實(shí)驗(yàn)，取得了滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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目前，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語(yǔ)音與圖像處理等領(lǐng)域，信號(hào)處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來(lái)廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究?jī)?nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲(chǔ)器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測(cè)試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫度是生活中最基本的環(huán)境參數(shù)。溫度的監(jiān)測(cè)與控制，對(duì)于生物生存生長(zhǎng)，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展都有著非同一般的意義。溫度傳感器的應(yīng)用涉及機(jī)械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的常用溫度傳感器有熱電偶、電阻溫度計(jì)RTD和NTC熱敏電阻等。但信號(hào)調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換及恒溫器等功能全都會(huì)增加成本。現(xiàn)代集成溫度傳感器通常包含這些功能，并以其低廉的價(jià)格迅速地占據(jù)了市場(chǎng)。Dallas Semiconductor公司推出的數(shù)字式溫度傳感器DS1820采用數(shù)字化一線總線技術(shù)具有許多優(yōu)異特性。其一，它將控制線、地址線、數(shù)據(jù)線合為一根導(dǎo)線，允許在同一根導(dǎo)線上掛接多個(gè)控制對(duì)象，形成多點(diǎn)一線總線測(cè)控系統(tǒng)。布線施工方便，成本低廉。其二，線路上傳送的是數(shù)字信號(hào)，所受干擾和損耗小，性能好。本課題旨在分析和設(shè)計(jì)基于數(shù)字化一線總線技術(shù)的溫度測(cè)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫度采集控制器，用于傳感器和上位機(jī)的連接，并采用Microsoft公司的Visual C++作為開發(fā)平臺(tái)，運(yùn)用MSComm控件進(jìn)行串口通信，進(jìn)行命令的發(fā)送和接收。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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