附件是一款PCB阻抗匹配計(jì)算工具，點(diǎn)擊CITS25.exe直接打開使用，無(wú)需安裝。附件還帶有PCB連板的一些計(jì)算方法，連板的排法和PCB聯(lián)板的設(shè)計(jì)驗(yàn)驗(yàn)。 PCB設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)建議: 1.一般連板長(zhǎng)寬比率為1：1~2.5：1,同時(shí)注意For FuJi Machine:a.最大進(jìn)板尺寸為:450*350mm, 2.針對(duì)有金手指的部分,板邊處需作掏空處理,建議不作為連板的部位. 3.連板方向以同一方向?yàn)閮?yōu)先,考量對(duì)稱防呆,特殊情況另作處理. 4.連板掏空長(zhǎng)度超過板長(zhǎng)度的1/2時(shí),需加補(bǔ)強(qiáng)邊. 5.陰陽(yáng)板的設(shè)計(jì)需作特殊考量. 6.工藝邊需根據(jù)實(shí)際需要作設(shè)計(jì)調(diào)整,軌道邊一般不少於6mm,實(shí)際中需考量板邊零件的排布,軌道設(shè)備正常卡壓距離為不少於3mm,及符合實(shí)際要求下的連板經(jīng)濟(jì)性. 7.FIDUCIAL MARK或稱光學(xué)定位點(diǎn),一般設(shè)計(jì)在對(duì)角處,為2個(gè)或4個(gè),同時(shí)MARK點(diǎn)面需平整,無(wú)氧化,脫落現(xiàn)象;定位孔設(shè)計(jì)在板邊,為對(duì)稱設(shè)計(jì),一般為4個(gè),直徑為3mm,公差為±0.01inch. 8.V-cut深度需根據(jù)連板大小及基板板厚考量,角度建議為不少於45°. 9.連板設(shè)計(jì)的同時(shí),需基於基板的分板方式考量<人工(治具)還是使用分板設(shè)備>. 10.使用針孔(郵票孔)聯(lián)接：需請(qǐng)考慮斷裂后的毛刺,及是否影響COB工序的Bonding機(jī)上的夾具穩(wěn)定工作,還應(yīng)考慮是否有無(wú)影響插件過軌道,及是否影響裝配組裝.
標(biāo)簽： PCB 阻抗匹配 計(jì)算工具 教程
上傳時(shí)間： 2013-10-15
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LAYOUT REPORT .............. 1 目錄.................. 1 1. PCB LAYOUT 術(shù)語(yǔ)解釋(TERMS)......... 2 2. Test Point : ATE 測(cè)試點(diǎn)供工廠ICT 測(cè)試治具使用............ 2 3. 基準(zhǔn)點(diǎn) (光學(xué)點(diǎn)) -for SMD:........... 4 4. 標(biāo)記 (LABEL ING)......... 5 5. VIA HOLE PAD................. 5 6. PCB Layer 排列方式...... 5 7.零件佈置注意事項(xiàng) (PLACEMENT NOTES)............... 5 8. PCB LAYOUT 設(shè)計(jì)............ 6 9. Transmission Line ( 傳輸線 )..... 8 10.General Guidelines – 跨Plane.. 8 11. General Guidelines – 繞線....... 9 12. General Guidelines – Damping Resistor. 10 13. General Guidelines - RJ45 to Transformer................. 10 14. Clock Routing Guideline........... 12 15. OSC & CRYSTAL Guideline........... 12 16. CPU
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1-1前言一般人所能夠感受到聲音的頻率約介於5H2-20KHz，超音波（Ultrasonic wave）即爲(wèi)頻率超過20KHz以上的音波或機(jī)械振動(dòng)，因此超音波馬達(dá)就是利用超音波的彈性振動(dòng)頻率所構(gòu)成的制動(dòng)力。超音波馬達(dá)的內(nèi)部主要是以壓電陶瓷材料作爲(wèi)激發(fā)源，其成份是由鉛（Pb）、結(jié)（Zr）及鈦（Ti）的氧化物皓鈦酸鉛（Lead zirconate titanate，PZT）製成的。將歷電材料上下方各黏接彈性體，如銅或不銹鋼，並施以交流電壓於壓電陶瓷材料作爲(wèi)驅(qū)動(dòng)源，以激振彈性體，稱此結(jié)構(gòu)爲(wèi)定子（Stator），將其用彈簧與轉(zhuǎn)子Rotor）接觸，將所産生摩擦力來驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，由於壓電材料的驅(qū)動(dòng)能量很大，並足以抗衡轉(zhuǎn)子與定子間的正向力，雖然伸縮振幅大小僅有數(shù)徵米（um）的程度，但因每秒之伸縮達(dá)數(shù)十萬(wàn)次，所以相較於同型的電磁式馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)能量要大的許多。超音波馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)爲(wèi)：1，轉(zhuǎn)子慣性小、響應(yīng)時(shí)間短、速度範(fàn)圍大。2，低轉(zhuǎn)速可產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)換效率。3，不受磁場(chǎng)作用的影響。4，構(gòu)造簡(jiǎn)單，體積大小可控制。5，不須經(jīng)過齒輸作減速機(jī)構(gòu)，故較爲(wèi)安靜。實(shí)際應(yīng)用上，超音波馬達(dá)具有不同於傳統(tǒng)電磁式馬達(dá)的特性，因此在不適合應(yīng)用傳統(tǒng)馬達(dá)的場(chǎng)合，例如：間歇性運(yùn)動(dòng)的裝置、空間或形狀受到限制的場(chǎng)所；另外包括一些高磁場(chǎng)的場(chǎng)合，如核磁共振裝置、斷層掃描儀器等。所以未來在自動(dòng)化設(shè)備、視聽音響、照相機(jī)及光學(xué)儀器等皆可應(yīng)用超音波馬達(dá)來取代。
標(biāo)簽： 超聲波電機(jī)
上傳時(shí)間： 2022-06-17
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術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。3.1 微波 Microwaves微波是電磁波按頻譜劃分的定義,是指波長(zhǎng)從1m至0.1mm范圍內(nèi)的電磁波, 其相應(yīng)的頻率從0.3GHz至3000GHz。這段電磁頻譜包括分米波(頻率從0.3GHz至3GHz)\厘米波(頻率從3GHz至30GHz)\毫米波(頻率從30GHz至300GHz)和亞毫米波(頻率從300GHz至3000GHz,有些文獻(xiàn)中微波定義不含此段)四個(gè)波段（含上限，不含下限）。具有似光性、似聲性、穿透性、非電離性、信息性五大特點(diǎn)。3.2 射頻 RF(Radio Frequency)射頻是電磁波按應(yīng)用劃分的定義,專指具有一定波長(zhǎng)可用于無(wú)線電通信的電磁波。頻率范圍定義比較混亂，資料中有30MHz至3GHz, 也有300MHz至40GHz,與微波有重疊;另有一種按頻譜劃分的定義, 是指波長(zhǎng)從1兆m至1m范圍內(nèi)的電磁波, 其相應(yīng)的頻率從30Hz至300MHz；射頻（RF）與微波的頻率界限比較模糊，并且隨著器件技術(shù)和設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步還有所變化。3.3 射頻 PCB 及其特點(diǎn)考慮PCB設(shè)計(jì)的特殊性,主要考慮PCB上傳輸線的電路模型。由于傳輸線采用集總參數(shù)電路模型和分布參數(shù)電路模型的分界線可認(rèn)為是l/λ≥0.05.(其中,l是幾何長(zhǎng)度； λ是工作波長(zhǎng)).在本規(guī)范中定義射頻鏈路指?jìng)鬏斁€結(jié)構(gòu)采用分布參數(shù)模型的模擬信號(hào)電路。PCB線長(zhǎng)很少超過50cm,故最低考慮30MHz頻率的模擬信號(hào)即可；由于超過3G通常認(rèn)為是純微波,可以考慮倒此為止；考慮生產(chǎn)工藝元件間距可達(dá)0.5mm，最高頻率也可考慮定在30GHz，感覺意義不大。綜上所述，可以考慮射頻PCB可以定義為具有頻率在30MHz至6GHz范圍模擬信號(hào)的PCB，但具體采用集總還是分布參數(shù)模型可根據(jù)公式確定。由于基片的介電常數(shù)比較高，電磁波的傳播速度比較慢，因此，比在空氣中傳播的波長(zhǎng)要短，根據(jù)微波原理，微帶線對(duì)介質(zhì)基片的要求：介質(zhì)損耗小，在所需頻率和溫度范圍內(nèi)，介電常數(shù)應(yīng)恒定不變，熱傳導(dǎo)率和表面光潔度要高，和導(dǎo)體要有良好的沾附性等。對(duì)構(gòu)成導(dǎo)體條帶的金屬材料要求：導(dǎo)電率高電阻溫度系數(shù)小，對(duì)基片要有良好的沾附性，易于焊接等。
上傳時(shí)間： 2022-07-22
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開發(fā)與利用新能源是我國(guó)21世紀(jì)的重要能源戰(zhàn)略。風(fēng)能是一種“取之不盡，用之不竭”、環(huán)境友好的可持續(xù)性能源，已受到了越來越廣泛的重視，并成為發(fā)展最快的新型能源。但是風(fēng)電具有間歇性和隨機(jī)性的固有缺點(diǎn)，隨著大量的風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)，勢(shì)必會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行以及保證電能質(zhì)量帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，從而限制風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展規(guī)模。風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速和發(fā)電功率預(yù)測(cè)是解決該問題的有效途徑之一。中國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)大都是集中的、大容量的風(fēng)電場(chǎng)，而且處于電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)比較薄弱的地區(qū)，因此，中國(guó)更需要進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速和發(fā)電功率預(yù)測(cè)的研究，而發(fā)電功率的預(yù)測(cè)主要源自風(fēng)速的預(yù)測(cè)。在此背景下，選擇風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速預(yù)測(cè)方法作為主要研究?jī)?nèi)容，主要包括以下幾個(gè)方面： 首先運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來分析風(fēng)速的時(shí)間序列特性及其預(yù)測(cè)方法和應(yīng)用特點(diǎn)，說明現(xiàn)實(shí)中的風(fēng)速序列具有很強(qiáng)的非平穩(wěn)性。然后運(yùn)用具有“數(shù)字顯微鏡”之美譽(yù)的小波變換來分析歷史紀(jì)錄的風(fēng)速數(shù)據(jù)，通過運(yùn)用二進(jìn)正交小波變換Mallat算法對(duì)香港和河西走廊地區(qū)風(fēng)速序列進(jìn)行分解和重構(gòu)，分離出風(fēng)速序列中的低頻信息和高頻信息。對(duì)Mallat算法分解后的信號(hào)，運(yùn)用最小二乘支持向量機(jī)分別進(jìn)行向前一步預(yù)測(cè)，然后再把各預(yù)測(cè)結(jié)果合成，得到預(yù)測(cè)值。建立了基于小波變換和最小二乘支持向量機(jī)的短期風(fēng)速預(yù)測(cè)方法。應(yīng)用Matlab對(duì)該算法進(jìn)行了仿真，仿真試驗(yàn)表明，小波變換是非平穩(wěn)風(fēng)速序列時(shí)頻分析的有效工具，對(duì)風(fēng)速序列的高頻和低頻信息起到很好的分離作用；最小二乘支持向量機(jī)的應(yīng)用提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。應(yīng)用香港地區(qū)與河西走廊地區(qū)小時(shí)平均風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了方法的有效性。
標(biāo)簽： 風(fēng)電場(chǎng) 風(fēng)速
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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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電液位置伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度快、輸出功率大、信號(hào)處理靈活、易于實(shí)現(xiàn)各種參量反饋等優(yōu)點(diǎn)，因此它已經(jīng)遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事工業(yè)的各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。近年來，對(duì)電液位置伺服系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統(tǒng)核心的控制器，起到更為關(guān)鍵的作用。 現(xiàn)階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)過程、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能儀器儀表、機(jī)器人控制、數(shù)控系統(tǒng)等，嵌入式微處理器嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)的基于單片機(jī)控制系統(tǒng)功能不足和基于PC的控制系統(tǒng)非實(shí)時(shí)性的缺點(diǎn)，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統(tǒng)控制的要求，在控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文以實(shí)驗(yàn)室的電液位置伺服系統(tǒng)為研究對(duì)象，按照系統(tǒng)的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對(duì)電液位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制的一種方案，設(shè)計(jì)了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統(tǒng)控制器的開發(fā)設(shè)計(jì)中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎(chǔ)上，通過外部擴(kuò)展，使得系統(tǒng)控制器具有豐富的硬件資源，開發(fā)了A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A(PWM)轉(zhuǎn)換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時(shí)為了使得控制器的程序代碼具有較強(qiáng)的可讀性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性，使用了操作系統(tǒng)，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)內(nèi)核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數(shù)字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調(diào)試、驗(yàn)證，程序運(yùn)行正常。在對(duì)電液位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結(jié)構(gòu)、模糊自學(xué)習(xí)滑模三種控制策略進(jìn)行仿真比較，得出采用模糊自學(xué)習(xí)滑模控制策略更有利于系統(tǒng)控制。
標(biāo)簽： ARM 微處理器 伺服控制系統(tǒng) 電液位置
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，隨著生物識(shí)別技術(shù)的興起，虹膜識(shí)別技術(shù)被日益關(guān)注。由于虹膜識(shí)別技術(shù)對(duì)個(gè)體識(shí)別具有高度的可靠性，已成為目前生物識(shí)別中最有發(fā)展前景的識(shí)別技術(shù)之一。與其它生物識(shí)別技術(shù)相比，虹膜識(shí)別技術(shù)具有唯一性、穩(wěn)定性、非侵犯性、不易偽造性和活體特性等優(yōu)勢(shì)。因此，虹膜識(shí)別技術(shù)具有廣闊的使用前景和很好的經(jīng)濟(jì)效益，越來越受到國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究人員的重視。 目前，虹膜識(shí)別產(chǎn)品大多都是基于PC平臺(tái)的，在便攜性、穩(wěn)定性和安全性方面還存在一些問題。為了克服以上的缺點(diǎn)，本文構(gòu)架了基于DSP和FPGA的嵌入式虹膜識(shí)別硬件平臺(tái)，使虹膜識(shí)別技術(shù)可應(yīng)用與更多的領(lǐng)域。 本文的主要工作如下： 1．設(shè)計(jì)了一個(gè)嵌入式硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、COMS圖像傳感器、人機(jī)交互接口和通信接口。同時(shí)，還編寫了各硬件模塊的驅(qū)動(dòng)程序。另外，由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300Mhz，另外有些器件工作在100Mhz，因此本文還給出了一些信號(hào)完整性分析和PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 2．在FPGA設(shè)計(jì)中，編寫Verilog程序，完成了虹膜圖像采集模塊、乒乓存儲(chǔ)器切換模塊、圖像采樣模塊以及將采樣后的圖像顯示在TFT彩色液晶上的模塊，最終實(shí)現(xiàn)了虹膜圖像實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)。此外，還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用于和DSP通信的HPI接口模塊。 3．完成了部分系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。在使用DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各系統(tǒng)任務(wù)，通過調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序控制和協(xié)調(diào)各硬件模塊，實(shí)現(xiàn)了虹膜識(shí)別功能。 最終，本文實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)可以快速有效的進(jìn)行虹膜識(shí)別。同時(shí)，由于本系統(tǒng)采用模塊化的軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，使系統(tǒng)便于快速應(yīng)用于各種場(chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)紅外圖像處理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，研究了相應(yīng)的圖像處理算法，為使其實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，本文對(duì)算法基于FPGA的高效硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入研究。首先對(duì)IRFRA器件的工作原理和讀出電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，敘述了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)原理和相關(guān)模擬電路的處理技術(shù)。然后，以本文設(shè)計(jì)的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統(tǒng)為運(yùn)行平臺(tái)，針對(duì)紅外溫差成像圖像高背景、低對(duì)比度的特點(diǎn)和系統(tǒng)中主要存在的非均勻性圖案噪聲，研究了非均勻性校正和直方圖投影增強(qiáng)算法的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強(qiáng)算法作為重點(diǎn)，引入了一種易于FPGA實(shí)現(xiàn)、基于雙閾值調(diào)節(jié)、可有效改善系統(tǒng)成像質(zhì)量的增強(qiáng)算法。并在FPGA硬件平臺(tái)上成功地實(shí)現(xiàn)了該算法。最后，本系統(tǒng)還將處理后的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了全電視信號(hào)，實(shí)時(shí)地顯示在監(jiān)視器上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，能夠很好地完成大容量數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)處理，有效地改善了圖像質(zhì)量，顯著提高了圖像顯示效果。
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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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： 2013-07-28
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