近年來，伴隨著PC及微處理器的迅速發(fā)展、軟件資源的豐富，嵌入式系統(tǒng)成為研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)是一種面向具體應(yīng)用的將底層硬件、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件相結(jié)合的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域、消費(fèi)電子產(chǎn)品等行業(yè)，己成為現(xiàn)代電子領(lǐng)域的重要研究方向之一。 本文結(jié)合課題實(shí)際需要與當(dāng)前的控制器發(fā)展趨勢(shì)，構(gòu)建和開發(fā)基于ARM和μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式通用控制器應(yīng)用平臺(tái).在分析ARM內(nèi)核處理器的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)以PHILIPS公司LPC2880芯片為核心的嵌入式通用控制器的硬件平臺(tái)。根據(jù)嵌入式控制器的實(shí)際應(yīng)用要求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的應(yīng)用模塊，主要包括：串口模塊、存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊、液晶顯示和鍵盤模塊等。并完成了各個(gè)功能模塊的接口函數(shù)，創(chuàng)建了應(yīng)用函數(shù)庫，為后面的代碼應(yīng)用和移植提供了方便。在對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制原理的學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)上，開發(fā)出基于L297/L298芯片的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及基于LMD18200芯片的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。為實(shí)現(xiàn)控制器與PC機(jī)的通訊，確定了USB2.0通訊接口作為主要通訊方式，詳細(xì)分析了通用串行總線的軟硬件特點(diǎn)，根據(jù)LPC2880芯片特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)嵌入式USB主機(jī)模式的通訊方式，并給出了它和主控制器的連線原理圖以及USB主機(jī)的系統(tǒng)軟件框架。 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)的支撐平臺(tái)，通過對(duì)現(xiàn)在常用的幾種嵌入式操作系統(tǒng)的綜合比較，選擇μC/OS-Ⅱ作為本系統(tǒng)的RTOS。詳細(xì)分析了μC/OS-Ⅱ內(nèi)核工作原理，改進(jìn)了中斷和時(shí)鐘處理的不足。成功的將μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)移植到ARM微處理器中，并通過相應(yīng)的開發(fā)工具，對(duì)移植系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試和功能測(cè)試。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的嵌入式通用控制器平臺(tái)基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo).
標(biāo)簽： ARM 嵌入式工業(yè) 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該論文的工作主要分為兩部分,第一部分是介紹與數(shù)字高清晰度電視(HDTV)碼流發(fā)生器配套的信源解碼板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).信源解碼板是整個(gè)碼流發(fā)生器的重要組成部分,該論文在介紹相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2和AC-3以及整個(gè)碼流發(fā)生器功能的基礎(chǔ)上提出了用ST公司的芯片組實(shí)現(xiàn)HDTV信源解碼板的設(shè)計(jì)方案.論文詳細(xì)分析了各個(gè)功能模塊的具體設(shè)計(jì)方法以及實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)注意的問題.目前該課題已經(jīng)成功結(jié)題,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全符合合作單位的要求.該論文的第二部分主要是進(jìn)行基于FPGA的顯示器測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的研究與開發(fā).在對(duì)測(cè)試信號(hào)發(fā)生器所需產(chǎn)生的13種測(cè)試圖案和所要適應(yīng)的18種顯示格式的介紹之后,該論文提出了以FLEX10K50為核心控制芯片的顯示器測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案.該論文詳細(xì)討論了FPGA設(shè)計(jì)中各個(gè)功能模塊的劃分和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法,并介紹了對(duì)FLEX10K50進(jìn)行配置的方法.
標(biāo)簽： HDTV FPGA 碼流 發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文對(duì)TCN中的MVB技術(shù)進(jìn)行了研究，并在深入了解MVB的通信機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出了采用FPGA替代MVB控制器專用芯片的解決方法。根據(jù)TCN協(xié)議，連接在MVB上的設(shè)備可以分為5類，其中1類設(shè)備可以在不需要CPU的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通信，最為常用。本設(shè)計(jì)的目的就是采用FPGA替代MVB1類設(shè)備控制器。 文章采用自頂向下的模塊化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)MVB1類設(shè)備控制器要實(shí)現(xiàn)的功能，將設(shè)計(jì)劃分為3個(gè)模塊：發(fā)送模塊、接收模塊和MVB1類模式控制模塊。其中發(fā)送模塊又劃分為位控制單元、CRC生成單元、FIFO單元和曼徹斯特編碼單元等。接收模塊又劃分為幀起始檢測(cè)單元、時(shí)鐘恢復(fù)單元、幀分界符檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)譯碼單元、CRC校驗(yàn)單元、譯碼控制單元和長度錯(cuò)誤檢測(cè)單元等。MVB1類模式控制模塊又劃分為報(bào)文錯(cuò)誤處理單元、主幀寄存器單元、TM控制單元和主控單元等。上述各模塊的RTL級(jí)設(shè)計(jì)都是采用硬件描述語言Verilog實(shí)現(xiàn)的。
標(biāo)簽： MVB1 FPGA 設(shè)備 控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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本文對(duì)基于DSP和FPGA運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： （1）深入研究國內(nèi)外運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景。 （2）規(guī)劃運(yùn)動(dòng)控制器的硬件和軟件整體研發(fā)方案。 （3）對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的各個(gè)功能模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。 （4）對(duì)運(yùn)動(dòng)控制算法和數(shù)字濾波算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，編寫控制軟件。 （5）對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析和訪真，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，使運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。 （6）構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，編寫人機(jī)界面軟件，驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)控制器的性能。
標(biāo)簽： FPGA DSP 運(yùn)動(dòng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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在直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的可控直流電源大部分是晶閘管相控整流電源,而晶閘管觸發(fā)脈沖形成單元是晶閘管相控整流系統(tǒng)的重要組成部分.該設(shè)計(jì)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制實(shí)現(xiàn)了晶閘管觸發(fā)器的數(shù)字化,與傳統(tǒng)的晶閘管觸發(fā)控制器相比有脈沖對(duì)稱度好等許多優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景.該論文首先系統(tǒng)分析了晶閘管觸發(fā)器的各種性能指標(biāo),并對(duì)常見的觸發(fā)器進(jìn)行了分類.通過分析不同類型觸發(fā)器的優(yōu)缺點(diǎn),最終確定采用三相同步的絕對(duì)觸發(fā)方式,這種方式在控制器內(nèi)部資源允許的前提下,在外圍電路很少的情況下就能實(shí)現(xiàn)高性能控制,簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì).其次,對(duì)開發(fā)硬件和軟件以及編程語言進(jìn)行了介紹.另外,詳細(xì)闡述了采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列EPFl0K10器件實(shí)現(xiàn)具有相序自適應(yīng)、缺相保護(hù)等功能的晶閘管觸發(fā)器的軟硬件設(shè)計(jì).最后,使用自主開發(fā)的觸發(fā)器構(gòu)成一套三相全控橋整流設(shè)備,并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和波形分析.試驗(yàn)結(jié)果表明,該論文設(shè)計(jì)的基于FPGA/CPLD的晶閘管智能觸發(fā)控制器能夠滿足一般工業(yè)控制要求,達(dá)到了預(yù)期的目的.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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MPEG-4是目前非常流行的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),基于MPEG-4的視頻處理系統(tǒng)有兩種體系結(jié)構(gòu):可編程結(jié)構(gòu)和專用結(jié)構(gòu).可編程結(jié)構(gòu)靈活,適用范圍廣,易于升級(jí),但電路復(fù)雜,電路功耗大.專用視頻編解碼器結(jié)構(gòu)硬件開銷小,處理速度高.該文主要研究專用的MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計(jì)方法.目前市場(chǎng)上MPEG-4視頻編解碼芯片主要是Simple Profile級(jí)別的,而我們?cè)O(shè)計(jì)的芯片要實(shí)現(xiàn)Advanced Simple Profile級(jí)別.該文采用了一種基于大規(guī)模FPGA的軟硬件相結(jié)的芯片設(shè)計(jì)方案,我們?cè)O(shè)計(jì)了基于FPGA的MPEG-4芯片設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái),完成算法的硬件仿真與測(cè)試.論文圍繞基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì),分為兩個(gè)部分.第一部分介紹了目前國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)MPEG-4視頻處理系統(tǒng)的主要方法和應(yīng)用,概述了國際上MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計(jì)的一般方法及其發(fā)展趨勢(shì),詳細(xì)描述了我們的基于FPGA的MPEG-4編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).第二部分重點(diǎn)講述了基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)各個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì),包括電源模塊、FPGA配置模塊、時(shí)鐘生成模塊、視頻輸入/輸出模塊、RS232串口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、USB接口模塊等.同時(shí)也介紹了I
標(biāo)簽： MPEG4 FPGA 編解碼芯片 開發(fā)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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傳統(tǒng)PLC使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題，如程序死循環(huán)、程序跑飛、需要龐大的編譯系統(tǒng)作支持和不能實(shí)現(xiàn)精確位置控制等等；而發(fā)展到OPENPLC后，這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題，本文提出一種全新的可編程控制器現(xiàn)場(chǎng)集成技術(shù)，用FPGA來實(shí)現(xiàn)PLC的功能，拋棄傳統(tǒng)PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實(shí)現(xiàn)控制功能，不論在經(jīng)濟(jì)上還是在性能上都具有更大的優(yōu)勢(shì)。 本課題在對(duì)國內(nèi)外可編程控制器，重點(diǎn)是HardPLC的開發(fā)和應(yīng)用的進(jìn)展進(jìn)行概述和分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻(xiàn)為： 1.對(duì)比分析了CPLD和FPGA的性能特點(diǎn)，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)的兩個(gè)創(chuàng)新概念，指出了其優(yōu)越性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)； 2.系統(tǒng)分析了用HardPLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)時(shí)的一些通用模塊，對(duì)每個(gè)模塊的工作原理進(jìn)行了深入的探討，用VHDL語言建立了每個(gè)模塊的模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真、綜合，為進(jìn)一步研究可編程控制器的現(xiàn)場(chǎng)集成奠定了基礎(chǔ)； 3.在仿真綜合的基礎(chǔ)上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統(tǒng)的控制要求，充分展示了其實(shí)際應(yīng)用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎(chǔ)上，確定了應(yīng)用于實(shí)際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對(duì)于開發(fā)具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對(duì)特定系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現(xiàn)場(chǎng)集成技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域，加大推廣力度和建立更多的IP庫，在許多應(yīng)用場(chǎng)合可以取代傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，為工控領(lǐng)域提供高可靠、低價(jià)格、簡單易操作的解決方案，這將帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應(yīng)用于對(duì)FPGA芯片配置數(shù)據(jù)的加載，在實(shí)踐生產(chǎn)中具有重要的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 可編程控制器 集成技術(shù) 應(yīng)用研究
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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本文將EDA技術(shù)與傳統(tǒng)的控制理論相結(jié)合,研制了一種全新的基于FPGA技術(shù)之上的PID和模糊控制器,并加以優(yōu)化后應(yīng)用于FESTO液位控制系統(tǒng)上.該控制器基于PLD組成的系統(tǒng),很自然地避開CPU的程序跑飛、死循環(huán)、復(fù)位不可靠等缺點(diǎn),最大程度的提高設(shè)計(jì)效率和系統(tǒng)的可靠性;同時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)的硬件控制器而言,它的高集成度所需較少外圍電路,降低設(shè)計(jì)成本,為控制器地實(shí)現(xiàn)提供了一種新方案.此外,本文的模糊控制器對(duì)傳統(tǒng)規(guī)則表進(jìn)行改進(jìn),在被控量接近穩(wěn)態(tài)值時(shí)規(guī)則表部分自適應(yīng)于具體的期望值,消除了穩(wěn)態(tài)值附近的震蕩,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性.
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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如今電力電子電路的控制旨在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)的計(jì)算機(jī)控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經(jīng)濟(jì)、高速度、低功耗等優(yōu)勢(shì)，又具有全集成化、適用性強(qiáng)，便于開發(fā)和維護(hù)(升級(jí))等顯著優(yōu)點(diǎn)。與單片機(jī)和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點(diǎn)順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產(chǎn)生多路PWM脈沖，具有開關(guān)頻率可調(diào)、各路脈沖間的相位可調(diào)、接口簡單、響應(yīng)速度快、易修改、可現(xiàn)場(chǎng)編程等特點(diǎn)，可應(yīng)用于PWM的全數(shù)字化控制。文中對(duì)方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較詳細(xì)的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實(shí)現(xiàn)、PWM波形的產(chǎn)生、各模塊的工作原理等。 本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器，詳細(xì)的分析了該變換器的工作過程，并采用基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器對(duì)這種軟開關(guān)Boost變換器進(jìn)行控制，給出了比較完滿的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，
標(biāo)簽： FPGA PWM 數(shù)字化 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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隨著星載電子系統(tǒng)復(fù)雜度、小型化需求的提高，SoC已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)未來星載電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求的解決途徑。為了簡化設(shè)計(jì)流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC設(shè)計(jì)中引入了稱之為平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)模板，用它來描述采用已有的標(biāo)準(zhǔn)核來開發(fā)SoC的方法。在星載電子系統(tǒng)中常用部件的分類設(shè)計(jì)，最終建立一個(gè)包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設(shè)計(jì)平臺(tái)，從而有效的提高星載電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。在當(dāng)前NASA和ESA的空間應(yīng)用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)要提供的一個(gè)互連部件對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。 針對(duì)這一需求，本論文采用自項(xiàng)向下的設(shè)計(jì)方法對(duì)PCI總線從設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，對(duì)PCI總線協(xié)議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)，采用Verilog HDL對(duì)其進(jìn)行了RTL級(jí)的描述。 在該課題的研究中，采用了目前集成電路設(shè)計(jì)中常見的自頂向下設(shè)計(jì)方法，使用硬件描述語言Verilog HDL對(duì)其進(jìn)行描述，重點(diǎn)分析了PCI總線設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)。以PCI總線協(xié)議的分析和理解為基礎(chǔ)，對(duì)PCI總線設(shè)備控制器進(jìn)行了功能分析和結(jié)構(gòu)劃分。根據(jù)PCI總線設(shè)備控制器的功能和結(jié)構(gòu)劃分，對(duì)PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)思路和各個(gè)子模塊電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析闡述，并且通過編寫測(cè)試激勵(lì)程序完成了功能仿真。應(yīng)用FPGA作為物理驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)載體，進(jìn)行了面向FPGA的電路綜合，進(jìn)行了布局布線后的時(shí)序仿真，證明所實(shí)現(xiàn)的PCI目標(biāo)設(shè)備控制器符合基本功能要求，在以上基礎(chǔ)上完成了PCI目標(biāo)設(shè)備控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)。通過這整個(gè)論文的工作，按照設(shè)計(jì)、仿真、綜合驗(yàn)證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器IP軟核的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA PCI 設(shè)備 控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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