FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設(shè)計(jì)的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來越多的用戶與設(shè)計(jì)公司開始使用FPGA進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，因此，PFAG的市場(chǎng)需求也越來越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來越先進(jìn)，在如此良性循環(huán)下，不久的將來，F(xiàn)PGA可以主領(lǐng)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場(chǎng)吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的首選。 @@ 隨著FPGA的開發(fā)技術(shù)日趨簡(jiǎn)單化、軟件化，從面向硬件語(yǔ)言的VHDL、VerilogHDL設(shè)計(jì)語(yǔ)言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設(shè)計(jì)語(yǔ)言，硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言開始向高級(jí)語(yǔ)言發(fā)展。作為一個(gè)軟件設(shè)計(jì)人員，會(huì)很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言。現(xiàn)在軟件的設(shè)計(jì)中，算法處理的瓶頸就是速度的問題，如果采用專用的硬件電路，可以解決這個(gè)問題，本文在第一章第二節(jié)詳細(xì)介紹了軟硬結(jié)合的開發(fā)優(yōu)勢(shì)。另外，在第一章中還介紹了知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Core中軟核的設(shè)計(jì)與開發(fā)，許多FGPA的開發(fā)公司開始爭(zhēng)奪軟核的開發(fā)市場(chǎng)。 @@ 數(shù)字電路設(shè)計(jì)中最長(zhǎng)遇到的就是通信的問題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設(shè)計(jì)中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進(jìn)行通信，但是由于集成電路資源的問題，不可能所有的外部設(shè)備都要用并行總線進(jìn)行通信，因此其外部通信就需要進(jìn)行串行傳輸。又因?yàn)樾枰B接的外部設(shè)備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個(gè)小型CPU的內(nèi)部構(gòu)造，以及這三個(gè)通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 @@ 在硬件的設(shè)計(jì)開發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開發(fā)流程也相對(duì)的復(fù)雜。本文由于篇幅的問題，只對(duì)總的開發(fā)流程作了簡(jiǎn)要的介紹，并且將其中最復(fù)雜但是又很重要的靜態(tài)時(shí)序分析進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在通信協(xié)議的開發(fā)中，需要注意接口的設(shè)計(jì)、時(shí)序的分析、驗(yàn)證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)作為一個(gè)開發(fā)范例，從協(xié)議功能的研究到最后的驗(yàn)證測(cè)試，將FPGA 的開發(fā)流程與關(guān)鍵技術(shù)等以實(shí)例的方式進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在SPI通信協(xié)議的開發(fā)中，不僅對(duì)協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的功能分析，而且對(duì)架構(gòu)中的每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)都進(jìn)行了詳細(xì)的論述。@@關(guān)鍵詞：FPGA；SPI；I2C；UART；靜態(tài)時(shí)序分析；驗(yàn)證環(huán)境
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在信號(hào)檢測(cè)、雷達(dá)、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，不同的應(yīng)用要求使用不同的總線和不同的設(shè)計(jì)，但是，無論基于何種應(yīng)用，其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在接口的實(shí)現(xiàn)上。 @@ 隨著cPCI總線技術(shù)的發(fā)展，cPCI總線逐漸代替了PCI總線、VME總線，成為測(cè)控領(lǐng)域中最受人們青睞的總線形式。 @@ 為滿足高速采集過程中數(shù)據(jù)傳輸速度的要求和采集卡與PC機(jī)連接的機(jī)械強(qiáng)度的要求，本論文提出設(shè)計(jì)基于cPCI總線接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中利用單片F(xiàn)PGA芯片實(shí)現(xiàn)PCI協(xié)議，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的FIFO芯片和串并轉(zhuǎn)換芯片，并完成對(duì)模擬電路的控制功能；并提出將應(yīng)用程序中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)讀寫操作放入動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中，減少因應(yīng)用程序反復(fù)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序而造成的資源浪費(fèi)和時(shí)間的延遲。 @@ 通過分析PCI總線協(xié)議，理解高頻數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法和高速數(shù)據(jù)采集原理，本文開發(fā)了基于cPCI接口的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。經(jīng)過綜合測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證表明，采集系統(tǒng)已達(dá)到了要求的性能指標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：FPGA；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；cPCI； PC
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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數(shù)字D類音頻放大器，也叫數(shù)字脈沖調(diào)制放大器，具有效率高，低電壓，低失真的特點(diǎn)，在低成本，高性能的消費(fèi)類產(chǎn)品特別是便攜式設(shè)備中得到越來越廣泛的應(yīng)用。數(shù)字D類放大器包括數(shù)字脈沖寬度調(diào)制（PWM）和輸出級(jí)（含低通濾波器）兩個(gè)部分，數(shù)字PWM又包括兩個(gè)部分，采樣處理和脈沖產(chǎn)生。傳統(tǒng)的采樣處理算法運(yùn)算復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)成本高，面積大，從而導(dǎo)致功耗也大，不適合當(dāng)今向低功耗發(fā)展的趨勢(shì)。 本文在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上提出了一種新的算法，該算法不包括乘法或者除法這些計(jì)算復(fù)雜和非常消耗硬件資源的單元，只含加法和減法運(yùn)算。在推導(dǎo)出該算法的傅立葉表達(dá)式后，在MATLAB的simulink中建立系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真以驗(yàn)證算法的可行性，在輸入信號(hào)頻率為1kHZ，采樣頻率為48kHZ，電源電壓為10V，輸出負(fù)載為4Ω的條件下，得到的總諧波失真為0．12％，符合D類放大器的性能要求。本文還在基于Xilinx公司的Spartan-3系列FPGA的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了該算法的電路結(jié)構(gòu)，綜合結(jié)果表明，實(shí)現(xiàn)基于本文算法的數(shù)字D類音頻系統(tǒng)所需要的硬件資源大大減少，從而減少了功耗。 關(guān)鍵詞：D類放大器；脈沖寬度調(diào)制；采樣算法；數(shù)字音頻放大器；FPGA
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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本文以研究嵌入式微處理器為主，自主地設(shè)計(jì)了能夠運(yùn)行MCS-51系列單片機(jī)指令的MCU系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了VHDL 語(yǔ)言與原理框圖的綜合設(shè)計(jì)方法，并且在Altera公司的FPGA上通過驗(yàn)證。論文深入地研究了微處理器的指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)地址通路，采用VHDL 語(yǔ)言完成了取指單元，指令譯碼器單元，存儲(chǔ)器單元和邏輯運(yùn)算單元的電路模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；研究了控制單元的實(shí)現(xiàn)方法和基于全局狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)理論，采用硬件描述語(yǔ)言完成了對(duì)各個(gè)控制線的相關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文通過原理示意圖和示例代碼的演示，著重介紹了指令譯碼器的實(shí)現(xiàn)方式，基于此種方式形成的譯碼電路還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的CISC指令。 本系統(tǒng)采用分模塊的設(shè)計(jì)方式，把具有相同功能的邏輯電路集中到一個(gè)框圖里，使得系統(tǒng)的可移植性大大地提高。系統(tǒng)還采用層次框圖的設(shè)計(jì)方式，把明顯地具有主從關(guān)系的電路放在不同的層次里，這也使得系統(tǒng)模塊功能的可擴(kuò)展性大大地增強(qiáng)。內(nèi)部邏輯共分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊；程序存儲(chǔ)器模塊；時(shí)序控制模塊；特殊功能寄存器模塊和Core核心模塊這五個(gè)部分，文中對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。本文在最后對(duì)已實(shí)現(xiàn)的部分典型指令進(jìn)行了邏輯仿真測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的MCU系統(tǒng)能夠如預(yù)期地執(zhí)行相應(yīng)的指令。在指令執(zhí)行的過程中，相應(yīng)寄存器和總線上的值也均符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通的壓力越來越大，很多城市都開始建設(shè)地鐵項(xiàng)目，發(fā)展地下軌道交通事業(yè)。在地鐵列車上，駕駛員需要方便、快捷地控制各種語(yǔ)音功能，保障列車可靠、安全的運(yùn)行，從而為乘客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。駕駛員語(yǔ)音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。 在描述列車乘客信息系統(tǒng)的發(fā)展、介紹了公共廣播系統(tǒng)的功能的之后，本文分析了駕駛員語(yǔ)音控制器的設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)了一種具有人機(jī)交互功能的駕駛員語(yǔ)音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤；能夠在內(nèi)部存儲(chǔ)路線、站點(diǎn)和緊急信息等用戶數(shù)據(jù)。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運(yùn)行信息。通過通信端口，按照雙方約定的通訊格式，將運(yùn)行模式，路線站點(diǎn)，緊急信息等內(nèi)容發(fā)送給列車顯示與廣播控制單元，完成語(yǔ)音及顯示控制。根據(jù)需求分析，提出了一種基于ARM的控制器設(shè)計(jì)平臺(tái)。設(shè)計(jì)了該控制器的硬件和軟件的整體方案，采用模塊化設(shè)計(jì)的思想給出了系統(tǒng)各主要模塊的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，并給出了相關(guān)電路的實(shí)現(xiàn)原理圖。最后介紹了本控制器的測(cè)試方法與過程，并給出了具體應(yīng)用。該駕駛員語(yǔ)音控制器實(shí)現(xiàn)了人工廣播、司機(jī)對(duì)講、緊急對(duì)講和系統(tǒng)設(shè)置等功能。具有操作方便、便于維護(hù)、可配置、成本低等優(yōu)點(diǎn)，滿足了駕駛員以及列車語(yǔ)音與顯示控制的實(shí)際需求。關(guān)鍵詞：ARM；RS485；乘客信息系統(tǒng)；圖形用戶界面；嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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現(xiàn)場(chǎng)總線具有高性能和高可靠性，特點(diǎn)現(xiàn)已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)控制總線系統(tǒng)比傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)的能力好，準(zhǔn)確度高，誤碼率低。關(guān)鍵詞: 現(xiàn)場(chǎng)總線 ；現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)；集散控制系統(tǒng)The Diffe
標(biāo)簽： FCS DCS 現(xiàn)場(chǎng)控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文從硬件和軟件兩方面介紹了MCS-51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)硬件原理圖和程序框圖作了簡(jiǎn)捷的描述。關(guān)鍵詞：MCS-51 單片機(jī)；溫度；軟硬件；硬件原理圖；程序框圖；設(shè)
標(biāo)簽： MCS 51 單片機(jī) 溫度控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：gxf2016
電液控制作為液壓控制的一個(gè)新分支，因?yàn)槠浔旧淼奶攸c(diǎn)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。電液控制系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)電液控制技術(shù)提出了更高的要求，這必將促進(jìn)電液控制技術(shù)的發(fā)展。本文在教研室多年電液控制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出開發(fā)通用型電液系統(tǒng)數(shù)字控制器。 通過對(duì)電液控制技術(shù)的研究，了解電液系統(tǒng)的一般構(gòu)成，結(jié)合多個(gè)具體實(shí)例，本文提出數(shù)字式電液控制器概念，以ARM微處理器為硬件核心，采用多種智能控制算法解決電液系統(tǒng)閉環(huán)控制問題。 數(shù)字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心，配有高速AD、DA轉(zhuǎn)換器。硬件設(shè)計(jì)注重通用性，具有多種輸入、輸出通道，可以采集和輸出多種、多個(gè)模擬量信號(hào)和數(shù)字量信。具有多種通信接口，可以實(shí)現(xiàn)近距離監(jiān)控或者遠(yuǎn)距離操控。人機(jī)交互通道豐富，具有報(bào)警、狀態(tài)指示、參數(shù)顯示等功能。采用光電隔離、獨(dú)立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩(wěn)定性、可靠性。軟件設(shè)計(jì)采用UC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，內(nèi)部集成多種智能控制算法，保證電液系統(tǒng)閉環(huán)控制取得良好的效果。開發(fā)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，可以模擬電液系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)和閉環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。采用Visual Basic開發(fā)上位機(jī)軟件，配合控制器完成參數(shù)修改、保存，繪制實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線，控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統(tǒng)多樣性難題，客服模擬控制的缺點(diǎn)。研發(fā)出模糊自整定PID算法，它成功解決了閉環(huán)控制過程中設(shè)定信號(hào)不斷變化的難題。經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，目前控制器已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多家企業(yè)的輪胎耐久性試驗(yàn)機(jī)和密煉機(jī)兩種電液系統(tǒng)，在這兩種系統(tǒng)中成功取代進(jìn)口國(guó)外模擬控制器，并且控制效果好于國(guó)外模擬控制器。關(guān)鍵詞：電液系統(tǒng)；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
標(biāo)簽： ARM 微處理器 電液系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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現(xiàn)代噴氣織機(jī)以其高速、高性能等優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了無梭織機(jī)的大部分市場(chǎng)，并成為最有發(fā)展前景的一種織機(jī)。送經(jīng)、卷取機(jī)構(gòu)是織機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其對(duì)經(jīng)紗張力的控制精度已成為評(píng)定織機(jī)質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。因此，提高和改善噴氣織機(jī)的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)的性能非常必要，而且，開發(fā)具有高速、高精度的獨(dú)立電子送經(jīng)和卷取控制模塊具有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題研究開發(fā)了一款獨(dú)立的電子送經(jīng)和卷取控制模塊，通過人機(jī)界面或CAN通訊對(duì)該控制系統(tǒng)所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使其可以根據(jù)參數(shù)設(shè)置應(yīng)用于不同型號(hào)的噴氣織機(jī)。通過對(duì)系統(tǒng)的控制分析，本課題主要從硬件電路設(shè)計(jì)、軟件控制及張力控制算法三個(gè)方面進(jìn)行研究。 首先，通過對(duì)噴氣織機(jī)的性能要求及控制器結(jié)構(gòu)與性能的綜合考慮，系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內(nèi)核的低功耗微處理器LPC2294作為系統(tǒng)控制器，該控制器不僅速度快、性能穩(wěn)定，而且其豐富的外圍模塊大大簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統(tǒng)模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機(jī)控制模塊、通訊模塊、人機(jī)界面模塊、輸入輸出信號(hào)模塊等。根據(jù)系統(tǒng)需要，對(duì)各個(gè)模塊的控制器件進(jìn)行選取，并設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的接口電路。最后，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在硬件電路設(shè)計(jì)中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設(shè)計(jì)方面，系統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II，便于系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)。在系統(tǒng)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行剪裁和移植，并對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行修改。結(jié)合硬件電路及系統(tǒng)控制要求，對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)代碼進(jìn)行修改；并根據(jù)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)功能模塊控制的時(shí)效性要求，對(duì)系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行合理規(guī)劃。為了說明系統(tǒng)采用該RTOS的可行性，對(duì)實(shí)時(shí)性要求最高的張力采集任務(wù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)性分析。對(duì)CAN通訊協(xié)議進(jìn)行制定和編程實(shí)現(xiàn)，并對(duì)I2C、CAN和LCD驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行開發(fā)，另外，對(duì)每個(gè)任務(wù)的功能及控制流程和任務(wù)間及任務(wù)與中斷間的信息通訊進(jìn)行了說明。系統(tǒng)在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術(shù)，對(duì)硬件抗干擾進(jìn)行補(bǔ)充。 最后，針對(duì)經(jīng)紗張力的非線性和滯后性等復(fù)雜特性，對(duì)張力調(diào)節(jié)采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法，設(shè)計(jì)出張力模糊參數(shù)自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對(duì)PID控制器下的張力算法及模糊參數(shù)自整定PID控制器下的張力算法進(jìn)行仿真研究。而且對(duì)張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了說明。關(guān)鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機(jī)；送經(jīng)卷取；模糊PID
標(biāo)簽： ARM 噴氣織機(jī) 電子送經(jīng) 控制
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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本文通過對(duì)一臺(tái)工業(yè)儀表通信協(xié)議進(jìn)行分析，介紹了用VB6.0開發(fā)微機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集程序的編程技術(shù)。關(guān)鍵詞：VB；MSComm控件；通信協(xié)議；實(shí)時(shí)；數(shù)據(jù)采集Abstract: The pap
標(biāo)簽： 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 程序設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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