比例-積分-微分（PID）是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解，應(yīng)用十分廣泛。但由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，功能上差別很大，系統(tǒng)的控制要求及關(guān)心的控制對象也不相同。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越，因?yàn)橛?jì)算機(jī)程序的靈活性，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題，經(jīng)修正而得到更完善的數(shù)字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負(fù)載為實(shí)際電路，控制主電路電壓，旨在提出一種智能數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并給出了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)及初步軟件設(shè)計(jì)思路。 PID控制系統(tǒng)采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元，內(nèi)部的10位ADC作為信號采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機(jī)接口；串口作為通信模塊實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)的監(jiān)控。采用芯片內(nèi)部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號并經(jīng)過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用于觸發(fā)主電路控制器，實(shí)現(xiàn)PID整定。 軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內(nèi)核源碼，實(shí)現(xiàn)了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個(gè)子程序執(zhí)行的系統(tǒng)軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數(shù)字PID算法，采用規(guī)一化算法進(jìn)行參數(shù)選取。上位機(jī)部分采用了C＃語言進(jìn)行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統(tǒng)時(shí)鐘，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定時(shí)運(yùn)行、定時(shí)模式切換等。在上位機(jī)上也可以方便的控制程序的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 在論文的最后詳細(xì)的介紹了智能PID控制系統(tǒng)在三相全控橋主電路中的具體應(yīng)用。總結(jié)了調(diào)試中遇到的問題，對今后工作中需要進(jìn)一步改善和探索的地方進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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自動售貨機(jī)作為自助服務(wù)領(lǐng)域中的一員，為國內(nèi)外該領(lǐng)域廠商所研究，并且得到了廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)客戶的需求，需要開發(fā)一套功能更加完善、擴(kuò)展性能更強(qiáng)的自動售貨機(jī)控制器。 本文以國內(nèi)自動售貨機(jī)制造商--湖南金碼智能設(shè)備制造有限公司在自動售貨機(jī)控制器的研究現(xiàn)狀為背景，分析了公司現(xiàn)有控制器的不足，并制定出基于ARM7與嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的自動售貨機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方案。 系統(tǒng)硬件完成了控制器外圍各模塊的接口電路圖設(shè)計(jì)，分析了自動售貨機(jī)控制器的組成；實(shí)現(xiàn)了電源模塊、MDB外設(shè)驅(qū)動模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、鍵盤與顯示模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊的開發(fā)，并對各模塊的原理與電氣特性進(jìn)行了詳細(xì)的說明。 軟件上，將μC/OS-Ⅱ成功移植了至ARM7體系結(jié)構(gòu)；針對售貨機(jī)本身是一個(gè)自反應(yīng)、事件驅(qū)動的系統(tǒng)，使用有限狀態(tài)機(jī)來管理系統(tǒng)狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，并高效地實(shí)現(xiàn)了更適用于復(fù)雜系統(tǒng)的層次型有限狀態(tài)機(jī)；在μC/OS-Ⅱ與層次有限狀態(tài)機(jī)的新軟件框架支持下，編寫了鍵盤與顯示模塊、MDB設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等的驅(qū)動程序和系統(tǒng)應(yīng)用程序。 最后，調(diào)試與試驗(yàn)表明基于ARM的控制器滿足售貨機(jī)基本要求，并且本課題的設(shè)計(jì)方案對較復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)的研究有一定的借鑒意義和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： ARM 自動售貨機(jī) 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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運(yùn)動控制系統(tǒng)是機(jī)器人控制系統(tǒng)的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)更加開放、更加模塊化，同時(shí)ARM芯片的高速大容量的數(shù)據(jù)處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)、高速、高精度的技術(shù)瓶頸. 嵌入式技術(shù)是當(dāng)今最熱門的技術(shù)之一，由于簡潔、高效等優(yōu)點(diǎn)，使得其廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域；所謂嵌入式系統(tǒng)就是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)過程。文章首先介紹了機(jī)器人本體規(guī)劃、嵌入式系統(tǒng)和嵌入式微處理器S3C44B0X的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和CPLD軟件設(shè)計(jì)。其中控制器硬件平臺擴(kuò)展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進(jìn)入驅(qū)動電路模塊，從而實(shí)現(xiàn)控制機(jī)器人運(yùn)動的目的。在CPLD設(shè)計(jì)過程中，引入JTAG調(diào)試接口，方便系統(tǒng)程序的下載和調(diào)試，通過自上而下、分塊設(shè)計(jì)的思想給出了QUARTUSⅡ設(shè)計(jì)環(huán)境下的軟件代碼。本系統(tǒng)利用不同任務(wù)間的切換來實(shí)現(xiàn)通信過程，而不再采用無操作系統(tǒng)的工程文件的形式，這樣不但有利于項(xiàng)目的調(diào)試，也有利于對其它接口的擴(kuò)展。最后對該控制器進(jìn)行了測試和分析。
標(biāo)簽： CPLD ARM 四足機(jī)器人 嵌入式控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種智能控制器中，目前國外高端繡花機(jī)控制器主要采用高性能嵌入式微處理器，而國內(nèi)繡花機(jī)控制器仍以單片機(jī)為主，存在繡花色澤單調(diào)，數(shù)據(jù)處理能力欠佳，缺乏圖形控制界面等不足。本文在分析了繡花機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，研制了基于Linux-2.6的嵌入式繡花機(jī)控制器，論文的主要工作和成果如下： (1)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式微處理器的繡花機(jī)控制器開發(fā)平臺，建立宿主機(jī)開發(fā)環(huán)境，制作了針對Linux-2.6的交叉編譯器，實(shí)現(xiàn)了宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)計(jì)了基于雙口RAM的雙處理器通信接口。 (2)深入研究了嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)裝載程序vivi、Linux-2.6內(nèi)核和根文件系統(tǒng)，成功移植了基于S3C2410硬件平臺的vivi、嵌入式Linux-2.6操作系統(tǒng)和cramfs根文件系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 (3)對Linux-2.6內(nèi)核設(shè)備驅(qū)動程序進(jìn)行了分析和研究，在設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于Linux-2.6內(nèi)核的IIC鍵盤驅(qū)動程序和雙處理器通信接口驅(qū)動程序。 (4)深入分析了三種主流繡花機(jī)花樣文件存儲格式和解碼方法，采用MiniGUI圖形系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了繡花機(jī)控制器的圖形控制界面。
標(biāo)簽： Linux ARM 嵌入式 繡花機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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在分析了家庭網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)后，針對其特點(diǎn)，提出了基于嵌入式Linux 的家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器的體系結(jié)構(gòu)，將嵌入式Linux 操作系統(tǒng)移植到ARM 微處理器平臺上，組建了多文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了
標(biāo)簽： 家庭網(wǎng)絡(luò) 中央控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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汽車防抱死制動控制系統(tǒng)(ABS)是改善汽車主動安全性的重要裝置，在汽車日益普及的今天，它的應(yīng)用更為廣泛和具有重要意義。作為制動系統(tǒng)中的閉環(huán)控制裝置，它能防止制動過程中的車輪抱死，以保持車輛的方向穩(wěn)定性和減少輪胎磨損。ABS的主要部件有：液壓調(diào)節(jié)器、輪速傳感器和用于信號處理、觸發(fā)報(bào)警燈和控制液壓調(diào)節(jié)器的ECU。 本文首先簡要介紹了ABS的發(fā)展歷史和基本功能，整個(gè)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其控制原理。利用MATLAB/Simulink建立各部件的模型，包括單輪旋轉(zhuǎn)動力學(xué)模型、1/2車輛縱向動力學(xué)模型、7自由度整車模型、車輛制動器模型。 分析ABS控制方法，建立ABS滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)模型。將滑模變結(jié)構(gòu)控制和傳統(tǒng)邏輯門限控制進(jìn)行比較。在高附著系數(shù)路面上可以看出滑模變結(jié)構(gòu)控制較傳統(tǒng)邏輯門限控制能進(jìn)一步縮短制動距離。進(jìn)一步地，利用相同制動力在不同附著系數(shù)路面上引起的車輪角減速度不同的特點(diǎn)，在線修正目標(biāo)滑移率，仿真結(jié)果顯示獲得了更好的制動效果。 根據(jù)防抱死制動系統(tǒng)的工作原理，以ARM單片機(jī)LPC2292為核心，完成了輪速信號調(diào)理電路、電磁閥和回液泵電機(jī)驅(qū)動電路等電路的設(shè)計(jì)，闡述了ABS各功能模塊軟件的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法，完成了防抱死制動系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。 最后，自主設(shè)計(jì)的控制器在某車型上進(jìn)行了替換試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果表明：自主開發(fā)的ABS控制器滿足了制動防抱死功能的需要，各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)皆與原裝ABS接近。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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課題分析了目前國內(nèi)外減搖鰭控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，重點(diǎn)講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。 減搖鰭是一種由微機(jī)控制的自動化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統(tǒng)根據(jù)人為輸入的信號和來自鰭本身的反饋信號，及時(shí)輸出不同的控制指令，控制鰭轉(zhuǎn)動到期望的角度，達(dá)到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機(jī)作為主處理器或者以工控機(jī)為基礎(chǔ)開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，課題設(shè)計(jì)了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器，解決了上述問題。 該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實(shí)現(xiàn)控制的驅(qū)動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應(yīng)用程序；為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，同時(shí)也采取了一些保證系統(tǒng)可靠性的措施。 目前，減搖鰭系統(tǒng)大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運(yùn)動的非線性、復(fù)雜性、時(shí)變性以及海況的不確定性，經(jīng)典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此，如何實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對象的精確數(shù)學(xué)模型，而是基于人類的思維以及經(jīng)驗(yàn)，用語言規(guī)則描述控制過程，并根據(jù)規(guī)則去調(diào)整控制算法或控制參數(shù)。本論文將模糊控制與PID控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，實(shí)時(shí)改變控制策略，便可對PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)整。 研究結(jié)果表明：采用該控制手段能較好的滿足設(shè)計(jì)要求，開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)合理、集成度高、性價(jià)比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)能夠適應(yīng)減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價(jià)值及意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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智能控制器是智能斷路器的核心，不僅具有普通脫扣器的各種保護(hù)功能，而且還具有實(shí)時(shí)參數(shù)顯示、故障記憶和查詢、自診斷等多項(xiàng)功能。在回顧和總結(jié)了智能斷路器的發(fā)展歷程后，討論了當(dāng)前智能斷路器的發(fā)展趨勢，提出了基于ARM的斷路器智能控制器的研究。本論文介紹了斷路器智能控制器的設(shè)計(jì)原理，同時(shí)重點(diǎn)闡述了斷路器智能控制器的各項(xiàng)參數(shù)測量及保護(hù)原理和算法，并進(jìn)行了具體的硬件和軟件模塊的設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)斷路器的智能保護(hù)。 本文涉及的斷路器智能控制器，在硬件上以PHILIPS公司的ARM芯片LPC2294為核心處理器，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集處理和斷路器的故障保護(hù)。硬件設(shè)計(jì)采用了標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計(jì)方法，硬件電路盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)的典型電路，以便擴(kuò)展。其中，液晶選用的是SMG240128A，鍵盤芯片選用的是ZLG7290。軟件的編制采用模塊化編程方法，每一個(gè)模塊相對獨(dú)立，完成特定功能，便于維護(hù)添加新功能。編程工具為ARM公司提供的ADS1.2。為了保證智能控制器各種保護(hù)功能的可靠實(shí)現(xiàn)，論文中對智能控制器的干擾源進(jìn)行了分析，從硬件和軟件兩個(gè)方面采取了多項(xiàng)設(shè)計(jì)措施，提高了智能控制器的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)踐證明，論文中構(gòu)建的斷路器智能控制器結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可以滿足系統(tǒng)需要，因此具有較高的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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目前運(yùn)動控制主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式,一是使用PLC加運(yùn)動控制模塊來實(shí)現(xiàn)：二是使用PC加運(yùn)動控制卡來實(shí)現(xiàn)。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn),但兩者有以下共同的缺點(diǎn)：一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個(gè)進(jìn)程同時(shí)處理,故無法在控制精度和控制速度比較高的場合中應(yīng)用。二是它們的設(shè)計(jì)只是把運(yùn)動控制部件當(dāng)作系統(tǒng)的一個(gè)部分,如果要完成一個(gè)機(jī)械設(shè)備的完整控制,還需要輔助有其他的數(shù)字量/模擬量控制設(shè)備。這樣在提高了系統(tǒng)成本的同時(shí),也降低了系統(tǒng)的可靠性。 論文設(shè)計(jì)了一種基于ARM+CPLD的高速運(yùn)動控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來完成電機(jī)的閉環(huán)控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)劃,使得運(yùn)動控制精度更高、速度更快、運(yùn)動更加平穩(wěn)；同時(shí)為系統(tǒng)擴(kuò)展了常規(guī)運(yùn)動控制卡不具備的通用I/O接口,除開4軸運(yùn)動控制所需要的8點(diǎn)高速脈沖輸入和8點(diǎn)高速脈沖輸出外,系統(tǒng)具有24點(diǎn)數(shù)字量輸入(可選共陰或共陽),25點(diǎn)繼電器輸出,僅一臺這樣的專用設(shè)備就可以完成4軸運(yùn)動控制和設(shè)備上其它開關(guān)量控制。 系統(tǒng)采用可移植的軟、硬件設(shè)計(jì)。硬件上以運(yùn)動控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預(yù)留的資源上擴(kuò)展出數(shù)字輸入,數(shù)字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統(tǒng)軟件構(gòu)架如下：在最上層,系統(tǒng)采用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)來完成系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；在底層,將底層設(shè)備的操作打包編寫成底層驅(qū)動的形式,可直接供用戶程序調(diào)用；在中間層,可根據(jù)不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來調(diào)度該用戶程序。 將該運(yùn)動控制器應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用中的套標(biāo)機(jī),在對套標(biāo)機(jī)進(jìn)行運(yùn)動分解之后,結(jié)合套標(biāo)機(jī)的電氣特性,很好的實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動控制器在套標(biāo)機(jī)上的二次開發(fā),滿足了套標(biāo)機(jī)在現(xiàn)場中的應(yīng)用。
標(biāo)簽： ARMCPLD 運(yùn)動控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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這篇論文在系統(tǒng)分析國內(nèi)外雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，選定以ARM為內(nèi)核的基于ARM+FPGA的雷達(dá)伺服控制器為研究對象。 首先，根據(jù)雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)功能要求與性能指標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)：選擇基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作為主控芯片，ARM與FPGA的連接形式采用中斷+存儲器的形式；將ARM與FPGA上多余的引腳引出作為將來升級的需要；還畫出ARM+FPGA的雷達(dá)伺服控制器的系統(tǒng)圖并制作了PCB板。 其次，選用PID對伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對PID參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整。用Matlab7.1進(jìn)行仿真，其結(jié)果表明：該控制算法對系統(tǒng)具有良好的控制效果，性能較常規(guī)PID得到較大改善。 最后，根據(jù)FPGA在伺服系統(tǒng)主要任務(wù)，用VHDL語言和原理圖在FPGA芯片中分別編制實(shí)現(xiàn)DAC0832接口控制功能、光電編碼器與脈沖發(fā)生電路的程序代碼；并在Quartus II6.0環(huán)境下通過仿真，且得到仿真的波形符合系統(tǒng)功能要求。采用C語言編寫在ARM中實(shí)現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法的代碼，通過CodeWarrior for ARM的編譯無誤后，生成可執(zhí)行文件.axf,，調(diào)用AXD進(jìn)行在線仿真調(diào)試。仿真結(jié)果表明：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法對伺服系統(tǒng)能夠進(jìn)行有效控制。 結(jié)果表明：ARM作為伺服控制器的內(nèi)核，其性價(jià)比與集成度高：用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)接口電路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及連接方式靈活。因此采用基于ARM+FPGA的雷達(dá)伺服控制器，提高了系統(tǒng)的開放性、實(shí)時(shí)性、可靠性，降低了系統(tǒng)功耗，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： ARMFPGA 雷達(dá) 伺服 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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