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在工業(yè)控制領(lǐng)域，多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)共存的局面從客觀上促進(jìn)了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實(shí)時(shí)性，而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的高精度時(shí)鐘同步是保證以太網(wǎng)高實(shí)時(shí)性的前提和基礎(chǔ)。 IEEE 1588定義了一個(gè)能夠在測(cè)量和控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘同步的協(xié)議——精確時(shí)間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡(luò)通訊、局部計(jì)算和分布式對(duì)象等多項(xiàng)技術(shù)，適用于所有通過支持多播的局域網(wǎng)進(jìn)行通訊的分布式系統(tǒng)，特別適合于以太網(wǎng)，但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質(zhì)系統(tǒng)中各類不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時(shí)鐘同步起來，占用最少的網(wǎng)絡(luò)和局部計(jì)算資源，在最好情況下能達(dá)到系統(tǒng)級(jí)的亞微級(jí)的同步精度。 基于PC機(jī)軟件的時(shí)鐘同步方法，如NTP協(xié)議，由于其實(shí)現(xiàn)機(jī)理的限制，其同步精度最好只能達(dá)到毫秒級(jí)；基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法，將時(shí)鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)層，其同步精度能夠達(dá)到微秒級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間微秒級(jí)的同步精度雖然已經(jīng)能滿足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備時(shí)鐘同步的要求，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制等需求高精度定時(shí)的系統(tǒng)來說，這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時(shí)鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應(yīng)延遲時(shí)間不一致、晶振頻率漂移等因素，很難達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的時(shí)鐘同步方法，以IEEE 1588作為時(shí)鐘同步協(xié)議，以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡(luò)，以嵌入式軟件形式實(shí)現(xiàn)TCP/IP通訊，以數(shù)字電路形式實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點(diǎn)，通過準(zhǔn)確捕獲報(bào)文時(shí)間戳和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償晶振頻率漂移等手段，相對(duì)于嵌入式軟件時(shí)鐘同步方法實(shí)現(xiàn)了更高精度的時(shí)鐘同步，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在以集線器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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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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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域，目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法，是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術(shù)由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和EDA技術(shù)的深入研究，DDS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號(hào)的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括以下三個(gè)部分：相位累加器可以時(shí)鐘的控制下完成相位的累加；相位一幅度碼轉(zhuǎn)換電路一般由ROM實(shí)現(xiàn)；D/A轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實(shí)現(xiàn)一個(gè)DDS系統(tǒng)，該DDS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)是以FPGA為核心實(shí)現(xiàn)的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展，闡述了基于FPGA實(shí)現(xiàn)DDS技術(shù)的意義；然后介紹了DDS的基本理論；接著介紹了FPGA的基礎(chǔ)知識(shí)如結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、開發(fā)流程、使用工具等；隨后介紹了利用FPGA實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法等。重點(diǎn)介紹DDS技術(shù)在FPGA中的實(shí)現(xiàn)方法，給出了部分VHDL源程序。采用該方法設(shè)計(jì)的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片，具有高性能、高性價(jià)比，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；接著對(duì)輸出信號(hào)頻譜進(jìn)行了分析，特別是對(duì)信號(hào)的相位截?cái)嗾`差和幅度量化誤差進(jìn)行了詳細(xì)的討論，由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法；最后給出硬件實(shí)物照片和測(cè)試結(jié)果，并對(duì)此作了一定的分析。
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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單片機(jī)產(chǎn)生正弦波，簡(jiǎn)紹了單片機(jī)產(chǎn)生高精度正弦波的方法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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萬用表和示波器的使用方法.rar 兩個(gè)DOC文件，對(duì)初入電子行業(yè)的程序員很有幫助。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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集成運(yùn)放線性應(yīng)用電路分析方法的研究 集成運(yùn)放線性應(yīng)用電路分析方法的研究
標(biāo)簽： 集成運(yùn)放 線性應(yīng)用 電路分析
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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Pt100 溫度傳感器非線性的補(bǔ)償方法與電路實(shí)現(xiàn) 摘 要:針對(duì)鉑電阻(Pt100) 溫度傳感器輸出的非線性問題,結(jié)合其非線性的具體特點(diǎn)和
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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EDA工程建模及其管理方法研究21隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)在電子產(chǎn)品與集成電路(IC)芯片特別是單片
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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針對(duì)目前光照補(bǔ)償后人臉圖像的識(shí)別率仍不夠理想這一問題，提出了一種基于模糊增強(qiáng)和小波包變換相結(jié)合的非均勻光照下人臉識(shí)別方法。將人臉圖像在對(duì)數(shù)域中計(jì)算二維小波包變換，通過舍棄部分子帶圖像中的系數(shù)來實(shí)現(xiàn)人臉
標(biāo)簽： 模糊 變換 人臉識(shí)別方法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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建立在數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換技術(shù)之上的寬帶數(shù)字偵察接收機(jī)要求能夠?qū)崿F(xiàn)高截獲概率、高靈敏度、近乎實(shí)時(shí)的信號(hào)處理能力。雙信號(hào)數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換技術(shù)是寬帶數(shù)字偵察接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)之一，是解決寬帶數(shù)字接收機(jī)中前端高速ADC采樣的高速數(shù)據(jù)流與后端DSP處理速度之間瓶頸問題的可行方案。測(cè)頻技術(shù)以及帶通濾波，即寬帶數(shù)字下變頻技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先介紹了寬帶數(shù)字偵察接收關(guān)鍵技術(shù)之一的數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換技術(shù)，著重研究了快速、高精度雙信號(hào)測(cè)頻算法以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)。論文主要工作如下： (1)分析了現(xiàn)代電子偵察環(huán)境下的信號(hào)特征，指出寬帶數(shù)字接收機(jī)必須滿足寬監(jiān)視帶寬、流水作業(yè)以及近實(shí)時(shí)的響應(yīng)時(shí)間。給出了一種頻率引導(dǎo)式的數(shù)字接收機(jī)方案，簡(jiǎn)要介紹這種接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)——快速、高精度頻率估計(jì)以及高效的數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換。 (2)介紹了FFT技術(shù)在測(cè)頻算法中的應(yīng)用，比較了FFT專用芯片及其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，指出為了滿足實(shí)時(shí)處理要求，必須選用FPGA設(shè)計(jì)FFT模塊。 (3)在分析常規(guī)的插值算法基礎(chǔ)上，提出了一種單信號(hào)的快速插值頻率估計(jì)方法，只需三個(gè)FFT變換系數(shù)的實(shí)部構(gòu)造頻率修正項(xiàng)，計(jì)算量低。該方法具有精度高、測(cè)頻速率快的特點(diǎn)。 (4)基于DFT理論和自相關(guān)理論，提出了結(jié)合FFT和自相關(guān)的雙信號(hào)頻率估計(jì)算法。該方法先用DFT估計(jì)其中一個(gè)信號(hào)的頻率和幅度，以此頻率對(duì)信號(hào)解調(diào)并對(duì)消該頻率成分，最后利用自相關(guān)理論估計(jì)出另一個(gè)信號(hào)的頻率。 (5)基于DFT理論和FFT技術(shù)，研究了信號(hào)平方與FFT結(jié)合的雙信號(hào)頻率估計(jì)算法。根據(jù)信號(hào)中兩頻率分量的幅度比，只需一次一維平方信號(hào)譜峰搜索，就可以得到雙信號(hào)的和頻與差頻分量的估計(jì)值，并利用插值技術(shù)提高測(cè)頻精度。該算法能夠精確地估計(jì)頻率間隔小的雙信號(hào)頻率，且容易地?cái)U(kuò)展到復(fù)信號(hào)，F(xiàn)PGA硬件實(shí)現(xiàn)容易。 (6)基于現(xiàn)代譜分析理論，研究了基于AR(2)模型的雙信號(hào)頻率估計(jì)算法。方法在利用AR(2)模型系數(shù)估計(jì)雙正弦信號(hào)頻率之和的同時(shí)，利用FFT快速測(cè)頻算法估計(jì)其中強(qiáng)信號(hào)分量的頻率值。算法仿真驗(yàn)證和性能分析表明了提出的算法能快速高精度地估計(jì)雙信號(hào)頻率。 (7)給出了基于頻譜重心算法的雷達(dá)雙信號(hào)頻率估計(jì)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，并進(jìn)行了時(shí)序仿真。 (8)討論了雙信號(hào)帶寬匹配接收系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，給出了快速測(cè)頻及帶寬估計(jì)模塊設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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