逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片(DSP/MCU)為核心的電路系統(tǒng),并從數(shù)模混合電路過渡到純數(shù)字控制的歷程。但是,通用微處理芯片是為一般目的而設計,存在一定局限。為此,近幾年來逆變器專用控制芯片(ASIC)實現(xiàn)技術的研究越來越受到關注,已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型,圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現(xiàn)技術,依次對專用芯片的系統(tǒng)功能劃分,硬件算法,全系統(tǒng)的硬件設計及優(yōu)化,流水線操作和并行化,芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時間和離散時間的數(shù)學模型,以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計過程,同時給出了仿真結果,仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動、靜態(tài)性能,并且具有自動限流功能,提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結構。在給出本芯片應用目標的基礎上,制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術規(guī)格,完成了器件選型及相關的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復雜FPGA設計的設計方法學,詳細介紹了基于FPGA的ASIC設計流程,概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程,以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結合使用的開發(fā)流程。在此基礎上,進行了芯片系統(tǒng)功能劃分,針對:DDS標準正弦波發(fā)生器,電壓電流雙環(huán)控制算法單元,硬件PI算法單元,SPWM產(chǎn)生器,三角波發(fā)生器,死區(qū)控制器,數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元,研究了它們的硬件算法,完成了模塊化設計。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結構和模型,以此為基礎,設計了一種應用于逆變器的,用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波,用相位累加器實現(xiàn)數(shù)控振蕩器(DCO)功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)。分析了“流水線操作”等設計優(yōu)化問題,并針對逆變器控制系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)算法呈多層結構,且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系,其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復雜,不利于直接采用流水線技術進行設計的特點,提出一種全新的“分層多級流水線”設計技術,有效地解決了復雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設計問題。本文最后對芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。指出了設計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題,分析了產(chǎn)生機理,并給出了常用的解決措施。
上傳時間: 2013-05-28
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本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結構,對完成各級數(shù)字信號處理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采樣等關鍵算法做了適當介紹;然后根據(jù)這些算法提出了基于FPGA實現(xiàn)的結構并進一步給出了性能分析;并且從數(shù)字下變頻的系統(tǒng)層次上考慮了各模塊彼此間的性能制約,從而選擇合理配置、優(yōu)化系統(tǒng)結構以獲得模塊間的性能均衡和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化;最后給出了FPGA實現(xiàn)的數(shù)字下變頻器在測試中產(chǎn)生的波形和頻譜,作了測試結果分析.
標簽: FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時間: 2013-05-25
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數(shù)字相關器是無線數(shù)字接收機的重要組成部分,它主要用于對中頻數(shù)字化后的信號進行解調和同步,從而恢復出原始的基帶數(shù)據(jù).本文的重點是如何高效的實現(xiàn)無線通信接收系統(tǒng)中數(shù)字中頻部分,主要研究如何對MSK信號進行正確、有效、實時的解調,其內容包括1.MSK信號簡介及分析,研究其特征,以便有效的對其解調.2.對解調技術中涉及的重點模塊,比如NCO、CORDIC算法等做了理論上的介紹與分析.3.MSK信號的數(shù)字解調技術,比較了各種解調技術,主要是正交解調和差分解調,分析了它們的優(yōu)勢和劣勢,并進行了仿真驗證.4.在FPGA中實現(xiàn)了數(shù)字中頻系統(tǒng)的各個關鍵模塊.5.最終的解調模塊在實際的PCB基板上調試通過,并應用在實際產(chǎn)品中.
標簽: FPGA 數(shù)字相關器 解調 系統(tǒng)設計
上傳時間: 2013-06-21
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Turbo碼是一類并行級聯(lián)的系統(tǒng)卷積碼,它是在綜合級聯(lián)碼、最大后驗概率(MAP)譯碼、軟輸入軟輸出及迭代譯碼等理論基礎上的一種創(chuàng)新。Turbo碼的基本原理是通過對編碼器結構的巧妙設計,多個子碼通過交織器隔離進行并行級聯(lián)編碼輸出,增大了碼距。譯碼器則以類似內燃機引擎廢氣反復利用的機理進行迭代譯碼以反復利用有效信息流,從而獲得卓越的糾錯能力。計算機仿真表明,Turbo碼不但在加性高斯噪聲信道下性能優(yōu)越,而且具有很強的抗衰落、抗干擾能力,當交織長度足夠長時,其糾錯性能接近香農極限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray),即現(xiàn)場可編程門陣列,是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。FPGA技術具有大規(guī)模、高集成度、高可靠性、設計周期短、投資小、靈活性強等優(yōu)點,逐步成為復雜數(shù)字硬件電路設計的理想選擇。 本論文以東南大學移動通信實驗室B3G課題組提出的“支持多天線的廣義多載波無線傳輸技術”(MIMO-GMC)為背景,分析了Turbo譯碼算法,并針對MIMO-GMC系統(tǒng)的迭代接收機中所采用的外信息保留和聯(lián)合檢測譯碼迭代的特點,完成了采用滑動窗Log-MAP算法的軟輸入、軟輸出的Turbo譯碼器的設計。整個譯碼器模塊的設計采用Verilog語言描述,并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上實現(xiàn)。
上傳時間: 2013-04-24
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本文介紹帶有收發(fā)器的全系列40-nmFPGA和ASIC,發(fā)揮前沿技術優(yōu)勢,在前一代創(chuàng)新基礎上,解決下一代系統(tǒng)難題。
上傳時間: 2013-07-26
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"立體聲音頻延長器面板型"是我公司自主獨立開發(fā)的產(chǎn)品.它使用五類或五類以上非屏蔽雙絞線作為傳輸介質,采用ABS塑膠外殼,接線簡單方便,發(fā)送端與音頻信號源連接,接收端連接到揚聲器.成對使用,抗干擾能力強,音頻可以傳輸300米遠的距離。無需外接電源。
上傳時間: 2013-05-16
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隨著世界能源危機的到來,太陽能光伏發(fā)電在能源結構中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求,我們將ARM+DSP架構作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能,使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學魯能實習基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”,目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設計工作。本文主要研究內容有: 1.本并網(wǎng)逆變器采用了內高頻環(huán)逆變技術。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點,進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 2.采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真,包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設計算法的可行性,對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導意義。 3.本文將ARM+DSP架構作為逆變器的控制系統(tǒng),并設計了相應的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線,SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 4.本文設計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法:功率擾動觀察法或增量電導法;孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式,被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結合的方式,主動式采用正反饋頻率偏移法;為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相,使用了軟件鎖相環(huán)控制技術。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 5.本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖,以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 6.最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結果分析。結果顯示:該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設計方案所應完成的各項功能,樣機的性能比較理想。
標簽: ARMDSP 架構 太陽能光伏 并網(wǎng)逆變器
上傳時間: 2013-07-10
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隨著科學技術的發(fā)展,人們對生活質量的要求越來越高,在視聽享受方面,家庭影院越來越普遍,便攜式電子設備也日趨成熟。目前,人們對嵌入式媒體播放器的研究越來越廣泛了,國內外已經(jīng)出現(xiàn)了像MP3、MP4和智能手機等眾多樣式的便攜式嵌入式媒體播放器。但由于種種環(huán)境及條件的限制,這些便攜式的媒體播放器都只能播放單一的或幾種固定的媒體格式,可擴展性都比較差;而現(xiàn)在隨著應用的不斷增多,越來越多的更先進的壓縮算法被提出,導致了媒體格式的多樣化,在這種情況下,必然要求嵌入式媒體播放器要適應多種格式。為此,通過對各種PC機上的播放器設計架構的研究與借鑒,在本文中主要在軟件方面為嵌入式媒體播放器設計了一種可擴展性架構,并設計了播放器界面,實現(xiàn)了一些播放器的功能。 另外,在本文還介紹了一種基于嵌入式技術的多媒體播放器的系統(tǒng)設計方案。該系統(tǒng)主要是通過在嵌入式芯片上加載操作系統(tǒng),同時擴充必要的接口,在操作系統(tǒng)的支持下,開發(fā)多媒體播放器。 在本文的整個系統(tǒng)設計過程中,采用了Intel公司的PXA270處理器芯片,外擴展了USB接口,定制并加載了Linux操作系統(tǒng),在操作系統(tǒng)的支持下,對各個外擴的接口進行了驅動程序的編寫,同時應用QT/Embedded開發(fā)了多媒體播放器的圖形界面并實現(xiàn)了相應的功能,最后,圖像既可顯示在LCD顯示屏上也可通過VGA接口顯示在電腦顯示屏上,聲音信號則是通過PXA270處理器的IIS總線傳給CODEC芯片,然后將其轉換為模擬信號,進而通過音箱或者耳機等設備放出。
上傳時間: 2013-06-19
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DeviceNet現(xiàn)場總線標準作為工業(yè)現(xiàn)場總線的國際標準,其開放性和先進性得到了廣泛關注和充分肯定。開發(fā)符合DeviceNet現(xiàn)場標準的自動化產(chǎn)品意義重大,也是必要的。 文中從現(xiàn)場通用的老式串口(RS232和RS485)與新興DeviceNet網(wǎng)絡的兼容問題以及模擬量,數(shù)字量和多種總線等多功能的一體化問題為出發(fā)點,以Atmel的32位ARM7高速處理器為開發(fā)平臺,充分發(fā)揮其處理高速和功能多樣的優(yōu)勢,同時結合DeviceNet現(xiàn)場總線高效和診斷的優(yōu)點,開發(fā)了一個帶8路數(shù)字量輸入,8數(shù)字量輸出,4路模擬量輸入以及RS232為底層自定義協(xié)議串口,RS485為底層的在線可配置Modbus協(xié)議的DevciceNet一體化通訊網(wǎng)關。 最后文中還利用雙口RAM的協(xié)同處理能力,構成雙CPU處理能力的結構,將avr162的8位處理器處理PROFIBUS總線數(shù)據(jù),而將32位的ARM7處理器處理DeviceNet總線數(shù)據(jù)。文中特別從系統(tǒng)硬件開發(fā)和軟件開發(fā)兩方面加以闡述,并結合OMRON PLC主站測試系統(tǒng),最終成功給于測試。 為了便于讀者理解和文章的完整性,本文首先對DeviceNet現(xiàn)場總線標準做了簡單介紹;后根據(jù)DeviceNet標準對所需求的產(chǎn)品的進行總體設計,以及相應的DeviceNet網(wǎng)關的硬件和軟件的設計和開發(fā)。最后,搭建了DeviceNet-Modbus測試系統(tǒng)和DeviceNet-PROFIBUS DP兩套測試系統(tǒng)對所開發(fā)產(chǎn)品進行的了功能測試。本課題按照預期設計思想完成了DeviceNet多功能網(wǎng)關的軟硬件的開發(fā),并將系統(tǒng)程序下載到處理器中,在測試平臺下能夠長時間的正常運行,達到了期望效果。
上傳時間: 2013-04-24
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本文針對目前國內基于PROFIBUS-DP的產(chǎn)品價格昂貴,安裝和維護成本高等缺點,以山西某大型煤礦的空壓機監(jiān)控系統(tǒng)自動化改造工程為例,在重點研究了PROFIBUS-DP協(xié)議的基礎上自行提出了一套PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),并詳細設計了該系統(tǒng)中的PROFIBUS-DP主站部分。 本文首先提出了一套基于PROFIBUS-DP技術的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)并在其基礎上完成了PROFIBUS-DP主站的總體設計。其次本文選用ARM+PROFIBUS主站協(xié)議芯片的開發(fā)方式,重點論述了主站的硬件設計。再次本文根據(jù)PROFIBUS-DP協(xié)議的結構設計PROFIBUS-DP主站軟件模塊,確定各模塊間關系并詳細設計了主站與主站用戶之間的共享數(shù)據(jù)結構。接著本文討論了PROFIBUS-DP主站軟件在μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)上可靠運行需注意的幾個技術細節(jié)。最后本文給出了基于ARM的PROFIBUS-DP主站的調試方案。 研究結果表明基于ARM的PROFIBUS-DP主站能夠在不降低系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎上有效降低成本。使基于PROFIBUS-DP的現(xiàn)場總線系統(tǒng)得到大面積推廣成為可能。
標簽: PROFIBUSDP ARM 主站
上傳時間: 2013-06-27
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