隨著我國(guó)現(xiàn)代化的大力發(fā)展,對(duì)能源的需求越來(lái)越多,但是能源危機(jī)卻已成為全球性的問(wèn)題,在眾多能源當(dāng)中,電能是人類生活中最重要的能源,如何節(jié)約電能,提高電能利用率是我們必須人力解決的問(wèn)題。本文就超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,提出了相應(yīng)的控制策略并對(duì)其進(jìn)行了建模論證。 文中首先對(duì)現(xiàn)有的幾種儲(chǔ)能裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),后來(lái)還介紹了地鐵供電和地鐵車(chē)輛的一些情況,對(duì)應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行了一定的研究;然后對(duì)超級(jí)電容的特點(diǎn)和一些應(yīng)用特性進(jìn)行了分析,結(jié)合地鐵的實(shí)際工況,提出了能量回收系統(tǒng)的控制策略。 最后,利用Matlab仿真工具對(duì)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真,驗(yàn)證了系統(tǒng)控制策略的正確性。在文章的末尾,還通過(guò)一些調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)超級(jí)電容能量回收系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中可能碰到的問(wèn)題進(jìn)行了討論。 隨著超級(jí)電容的快速普及和發(fā)展,超級(jí)電容器儲(chǔ)能及應(yīng)用技術(shù)的研究將是一個(gè)很有潛力的發(fā)展方向,具有很高的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用價(jià)值。
上傳時(shí)間: 2013-07-26
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源,風(fēng)能受到了世界各國(guó)的關(guān)注。隨著風(fēng)機(jī)數(shù)量的增加,研究電網(wǎng)故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性越來(lái)越重要。 本文以“3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)分析”為工程背景,旨在研究3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動(dòng)態(tài)性能,分析變流系統(tǒng)和控制方法對(duì)電機(jī)性能的影響,為電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。 首先,在對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本理論進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上,分析了變轉(zhuǎn)速變槳距控制策略,并基于Matlab/Simulink建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型,通過(guò)仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機(jī)的性能。 其次,研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法,并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙PI調(diào)節(jié)器的電機(jī)側(cè)控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制的網(wǎng)側(cè)控制器模型。 最后,基于Matlab/Simulink對(duì)電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真;并對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端短路下的運(yùn)行性能進(jìn)行仿真,結(jié)果表明:網(wǎng)側(cè)變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動(dòng)對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大,通過(guò)控制網(wǎng)側(cè)變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定,可以有效提高永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能;給定的電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求;永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對(duì)發(fā)電機(jī)的沖擊。
標(biāo)簽: MATLAB 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 動(dòng)態(tài)仿真
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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隨著用戶對(duì)供電質(zhì)量要求的進(jìn)一步提高,模塊化UPS 并聯(lián)系統(tǒng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文以模塊化UPS為研究對(duì)象,根據(jù)電路結(jié)構(gòu),將其分為直流部分模塊化和交流部分模塊化分別進(jìn)行討論。整流環(huán)節(jié)對(duì)Boost-PFC 電路進(jìn)行并聯(lián)控制,實(shí)現(xiàn)直流部分的模塊化;逆變環(huán)節(jié)在瞬時(shí)電壓PID 控制的基礎(chǔ)上,引入了瞬時(shí)均流的并聯(lián)控制策略,實(shí)現(xiàn)交流部分的模塊化。 介紹了有源功率因數(shù)校正技術(shù)的基本原理和控制思路,分析了單管雙Boost-PFC電路的工作過(guò)程,并將其簡(jiǎn)化等效成常規(guī)的Boost 電路進(jìn)行分析和控制。根據(jù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分別對(duì)電流控制環(huán)和電壓控制環(huán)進(jìn)行了分析,得出了電感電流主要受電流指令的影響,而輸入輸出電壓差的影響則相對(duì)比較??;輸出電壓主要受參考給定指令電壓、緩啟給定指令電壓以及輸出電流等因素的影響。根據(jù)電流環(huán)和電壓環(huán)的解析表達(dá)式,給出了并聯(lián)控制的方法及原理。 對(duì)單相電路、三相電路以及多模塊并聯(lián)電路分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,對(duì)多模塊的并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。建立了單相逆變器的數(shù)學(xué)模型,并加入PID 控制器,得到了輸出電壓的解析表達(dá)式,得出逆變器輸出電壓與參考給定電壓和輸出電流有關(guān)。利用極點(diǎn)配置的方法得到了模擬域PID 控制器參數(shù)的計(jì)算公式,并采用后向差分法,將其轉(zhuǎn)換到數(shù)字域,得到了數(shù)字PID 控制器參數(shù)與模擬域參數(shù)的換算關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和曲線擬合的辦法,得到了實(shí)際逆變器的電路參數(shù)。通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)字PID 控制器進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了理論分析和計(jì)算。建立了PID 電壓閉環(huán)的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,分析得出并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓主要由系統(tǒng)中各模塊的平均給定電壓決定,同時(shí)也受較高次的輸出諧波電流影響,受輸出基波電流影響相對(duì)較??;環(huán)流主要受模塊的給定電壓與系統(tǒng)平均給定電壓的偏差影響。針對(duì)環(huán)流產(chǎn)生的原因,提出了一種瞬時(shí)均流控制策略來(lái)減小系統(tǒng)環(huán)流對(duì)給定電壓偏差的增益,從而達(dá)到瞬時(shí)均流的目的。 對(duì)兩逆變模塊并聯(lián)的系統(tǒng)在各種工況下進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了理論分析的正確性和這種瞬時(shí)均流控制策略的可行性。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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勵(lì)磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分,它直接影響著發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性和電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。勵(lì)磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究,對(duì)發(fā)電機(jī)乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有決定性的意義。 本文針對(duì)300MW同步發(fā)電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn),全面論述了勵(lì)磁系統(tǒng)主電路拓?fù)浼拜o助電路的工作原理。為提高勵(lì)磁系統(tǒng)的控制精度與實(shí)時(shí)性,本文以16位DSP為控制核心,對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究,以滿足發(fā)電機(jī)在不同運(yùn)行工況下對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次,本文在詳細(xì)闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵(lì)磁控制理論的基礎(chǔ)上,客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)與不足,綜合二者的優(yōu)點(diǎn)引出了綜合勵(lì)磁控制的研究方法并在微機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),綜合勵(lì)磁控制器的性能更優(yōu)越,其提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的控制精度,改善了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)針對(duì)單參量PSS存在反調(diào)的不足,進(jìn)行了算法改進(jìn),給出了加速功率型PSS的數(shù)學(xué)推理與軟件實(shí)現(xiàn);根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行結(jié)果可知,該算法的改進(jìn)不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問(wèn)題,而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后,本文利用發(fā)電機(jī)park微分方程,推導(dǎo)了發(fā)電機(jī)起勵(lì)與滅磁的數(shù)學(xué)方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下,建立了起勵(lì)與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機(jī)自并起勵(lì)、他勵(lì)起勵(lì)和故障滅磁的仿真結(jié)果,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行客觀地分析,得出了有用的結(jié)論。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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近年來(lái),以電池作為電源的微電子產(chǎn)品得到廣泛使用,因而迫切要求采用低電源電壓的模擬電路來(lái)降低功耗。目前低電壓、低功耗的模擬電路設(shè)計(jì)技術(shù)正成為微電子行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。 在模擬集成電路中,運(yùn)算放大器是最基本的電路,所以設(shè)計(jì)低電壓、低功耗的運(yùn)算放大器非常必要。在實(shí)現(xiàn)低電壓、低功耗設(shè)計(jì)的過(guò)程中,必須考慮電路的主要性能指標(biāo)。由于電源電壓的降低會(huì)影響電路的性能,所以只實(shí)現(xiàn)低壓、低功耗的目標(biāo)而不實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的性能(如高速)是不大妥當(dāng)?shù)摹?論文對(duì)國(guó)內(nèi)外的低電壓、低功耗模擬電路的設(shè)計(jì)方法做了廣泛的調(diào)查研究,分析了這些方法的工作原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn),在吸收這些成果的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)3.3 V低功耗、高速、軌對(duì)軌的CMOS/BiCMOS運(yùn)算放大器。在設(shè)計(jì)輸入級(jí)時(shí),選擇了兩級(jí)直接共源一共柵輸入級(jí)結(jié)構(gòu);為穩(wěn)定運(yùn)放輸出共模電壓,設(shè)計(jì)了共模負(fù)反饋電路,并進(jìn)行了共?;芈费a(bǔ)償;在偏置電路設(shè)計(jì)中,電流鏡負(fù)載并不采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)共源-共柵結(jié)構(gòu),而是采用適合在低壓工況下的低壓、寬擺幅共源-共柵結(jié)構(gòu);為了提高效率,在設(shè)計(jì)時(shí)采用了推挽共源極放大器作為輸出級(jí),輸出電壓擺幅基本上達(dá)到了軌對(duì)軌;并采用帶有調(diào)零電阻的密勒補(bǔ)償技術(shù)對(duì)運(yùn)放進(jìn)行頻率補(bǔ)償。 采用標(biāo)準(zhǔn)的上華科技CSMC 0.6μpm CMOS工藝參數(shù),對(duì)整個(gè)運(yùn)放電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),并通過(guò)了HSPICE軟件進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明,當(dāng)接有5 pF負(fù)載電容和20 kΩ負(fù)載電阻時(shí),所設(shè)計(jì)的CMOS運(yùn)放的靜態(tài)功耗只有9.6 mW,時(shí)延為16.8ns,開(kāi)環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別達(dá)到82.78 dB,52.8 MHz和76°,而所設(shè)計(jì)的BiCMOS運(yùn)放的靜態(tài)功耗達(dá)到10.2 mW,時(shí)延為12.7 ns,開(kāi)環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別為83.3 dB、75 MHz以及63°,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽: CMOSBiCMOS 低壓 低功耗
上傳時(shí)間: 2013-06-29
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工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,時(shí)滯對(duì)象普遍存在,同時(shí)也是較難控制的,尤其是大時(shí)滯對(duì)象的控制一直都是一個(gè)難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時(shí)滯系統(tǒng),常見(jiàn)的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果,但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開(kāi)處理的離線整定方法,如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對(duì)這一問(wèn)題,為了實(shí)現(xiàn)時(shí)滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制,本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來(lái),設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先,本論文分析了時(shí)滯系統(tǒng)的特點(diǎn),討論了幾種時(shí)滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法:微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法,并深入研究了它們的控制性能;并且通過(guò)仿真對(duì)這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進(jìn)行了比較。 其次,在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)方法,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長(zhǎng)處,既具備了模糊控制簡(jiǎn)單有效的控制作用以及較強(qiáng)的邏輯推理功能,也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力,同時(shí)也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù),實(shí)現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制器對(duì)模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強(qiáng)的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置,能夠出色地實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量,并減少了調(diào)節(jié)時(shí)間,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制精度。
標(biāo)簽: 時(shí)滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時(shí)間: 2013-07-05
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機(jī),工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動(dòng)態(tài)性能差,這些缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點(diǎn),已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)應(yīng)用在高輸出電壓大功率場(chǎng)合的開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行研究,對(duì)主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗?、工藝結(jié)構(gòu)等方面做出詳細(xì)討論,提出實(shí)現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大,呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù),如漏感和分布電容,若直接應(yīng)用在PWM變換器中,漏感的存在會(huì)產(chǎn)生較高的電壓尖峰,損壞功率器件,分布電容的存在會(huì)使變換器有較大的環(huán)流,降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓?fù)洌梢岳酶邏鹤儔浩髦新└泻头植茧娙葑鳛橹C振元件,減少了元件的數(shù)量,從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略,可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM),本文對(duì)這兩種工作模式進(jìn)行詳細(xì)討論。針對(duì)CCM下的LCC諧振變換器,本文分析其工作原理,用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型,給出一種詳盡的設(shè)計(jì)方法,可以保證所有開(kāi)關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān),減小電流應(yīng)力和開(kāi)關(guān)頻率的變化范圍,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。基于該變換器,研制出輸出電壓為41kV,功率為23kW的高頻高壓電源,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析與設(shè)計(jì)的正確性。 針對(duì)DCM下的LCC諧振變換器,本文分析其工作原理,該變換器可以實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān),有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過(guò)電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性,在此基礎(chǔ)上對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),并進(jìn)行仿真驗(yàn)證?;谠撟儞Q器,研制出輸出電壓為66kV,功率為72kW的高頻高壓電源,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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變頻電源具有低損耗和高效率等顯著優(yōu)點(diǎn),其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性指標(biāo),隨著工業(yè)上變頻電源的廣泛應(yīng)用,對(duì)其性能參數(shù)的檢測(cè)也越來(lái)越重要,因此對(duì)變頻電源設(shè)備輸出電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量方面的研究具有重要的意義。 論文綜述了國(guó)內(nèi)外各種交流變頻電參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用技術(shù),根據(jù)變頻設(shè)備的工作機(jī)理和輸出特性,提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。由于變頻設(shè)備的輸出范圍廣且變化快,并且國(guó)內(nèi)大部分參數(shù)測(cè)量設(shè)備都是針對(duì)工頻進(jìn)行設(shè)計(jì)的,基于此本文采用高速的數(shù)字處理器和改進(jìn)的算法來(lái)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)。 論文首先給出了各電參數(shù)測(cè)量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和理論基礎(chǔ),重點(diǎn)分析了如何通過(guò)希爾波特變換來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。為了濾除不需要的高次諧波并精確的測(cè)量頻率,建立了FIR濾波器模型,通過(guò)MATLAB編程進(jìn)行了數(shù)字仿真,驗(yàn)證了算法的正確性;利用周期法進(jìn)行了其它電參數(shù)的測(cè)量實(shí)現(xiàn),并在Labview 中進(jìn)行了仿真,作為輔助分析軟件具有快速直觀的特點(diǎn)并有很大的通用性。 在理論分析和仿真的基礎(chǔ)上,論文設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812 DSP的控制系統(tǒng),并結(jié)合原理圖介紹了各模塊運(yùn)行原理;重點(diǎn)分析了如何利用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制的功能,并給出了VHDL設(shè)計(jì)的程序和仿真結(jié)果。最后進(jìn)行軟件程序上的設(shè)計(jì),對(duì)各部分進(jìn)行了程序分析和設(shè)計(jì),各模塊結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián),具有很好的擴(kuò)展性和移植性。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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本文主要研究采用以太網(wǎng)接口芯片RTL8019AS和TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器,此服務(wù)器可以使各種帶串口的工控設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備很容易地連接到Internet,這樣就能夠利用Internet實(shí)現(xiàn)對(duì)各種嵌入式設(shè)備的低成本遠(yuǎn)程訪問(wèn)和資源共享。 本研究實(shí)現(xiàn)的嵌入式WEB服務(wù)器以STC89C51系列單片機(jī)為核心,用其串口作為與嵌入式設(shè)備的接口,用RTL8019AS芯片和RJ-45作為以太網(wǎng)接口,并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)RS-232與TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換,通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)通信,給出了硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)方案。硬件主要研究微控制器和以太網(wǎng)控制芯片之間的接口設(shè)計(jì)和以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS的驅(qū)動(dòng)。軟件部分研究實(shí)現(xiàn)了TCP/IP的各層協(xié)議,包含了ARP、IP、ICMP、UDP、TCP、HTTP等,在實(shí)際中得以應(yīng)用,如對(duì)于蓄電池電壓的遠(yuǎn)程檢測(cè)等。 研究結(jié)果表明,利用嵌入式WEB服務(wù)器將嵌入式設(shè)備連入Internet網(wǎng)絡(luò)是切實(shí)可行的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)占用資源少,成本較低、移植性較好,能夠完成常用的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通訊功能,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性較好。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter,UART)是一種能同時(shí)支持短距離和長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌?,被廣泛應(yīng)用于微機(jī)和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片,但是這些專用的串行接口芯片的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢,難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合,而更重要的就是它們都具有不可移植性,因此要利用這些芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和FPGA芯片之間的通信,勢(shì)必會(huì)增加接口連線的復(fù)雜程度以及降低整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對(duì)UART的特點(diǎn)以及FPGA設(shè)計(jì)具有可移植性的優(yōu)勢(shì),提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設(shè)計(jì)方法,其中主要包括狀態(tài)機(jī)的描述形式以及自頂向下的設(shè)計(jì)方法,利用硬件描述語(yǔ)言來(lái)編制UART的各個(gè)子功能模塊以及頂層模塊,之后將其集成到FPGA芯片的內(nèi)部,這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點(diǎn)而且同時(shí)也使整個(gè)系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設(shè)計(jì)的LIART支持標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C傳輸協(xié)議,主要設(shè)計(jì)有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度以及奇偶校驗(yàn)方式,還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級(jí)、較強(qiáng)的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內(nèi)部自診斷的能力,模塊內(nèi)分開(kāi)的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實(shí)現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復(fù)用技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO,采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境,也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合,因此可以達(dá)到資源利用的最大化。 在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中,利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行綜合優(yōu)化、仿真驗(yàn)證以及下載實(shí)現(xiàn)。各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果表明,本課題中所設(shè)計(jì)的UART滿足預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。
上傳時(shí)間: 2013-08-02
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