基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場(chǎng)合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
上傳用戶：gyq
在國家重大科學(xué)工程HIRFL-CSR的CSR控制系統(tǒng)中，需要高速數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常采用存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)。同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM憑借其集成度高、功耗低、可靠性高、處理能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為最佳選擇。但是SDRAM卻具有復(fù)雜的時(shí)序，為了降低成本，所以采用目前很為流行的EDA技術(shù)，選擇可編程邏輯器件中廣泛使用的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，使用硬件描述語言VHDL，遵循先進(jìn)的自頂向下的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)對(duì)SDRAM控制器的設(shè)計(jì)。 論文引言部分簡(jiǎn)單介紹了CSR控制系統(tǒng)，指出論文的課題來源與實(shí)際意義。第二章首先介紹了存儲(chǔ)器的概況與性能指標(biāo)，其次較為詳細(xì)介紹了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM的基本時(shí)序，最后對(duì)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM進(jìn)行詳盡論述，包括性能、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)以及最為重要的一些操作和時(shí)序。第三、四章分別論述本課題的SDRAM控制器硬件與軟件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了具體芯片與FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)。第五章為該SDRAM控制器在CsR控制系統(tǒng)中的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用，即同步事例處理器。最后對(duì)FPGA技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與展望。 本論文完整論述了控制器的設(shè)計(jì)原理和具體實(shí)現(xiàn)。從測(cè)試的結(jié)果來看，本控制器無論從結(jié)構(gòu)上，還是軟硬件上設(shè)計(jì)均滿足了工程實(shí)際要求。
標(biāo)簽： SDRAM FPGA 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-11
上傳用戶：hasan2015
文章介紹了基于單片機(jī)的太陽能LED 路燈控制器的一種實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)介紹了蓄電池快速充電的方法，以及在線檢測(cè)蓄電池的容量的方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-19
上傳用戶：郭靜0516
STM32系列ARMCortexM3微控制器原理與實(shí)踐
標(biāo)簽： ARMCortexM3 STM 32 微控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-22
上傳用戶：希醬大魔王
汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。近幾年，雖然我國的汽車工業(yè)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，但汽車ECU(Electronic Control Unit)的設(shè)計(jì)制造一直無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，嚴(yán)重制約了汽車工業(yè)的發(fā)展。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)狀，本課題對(duì)于ECU的設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步研究。首次嘗試了基于SOPC技術(shù)的ECU系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并利用dSPACE實(shí)時(shí)仿真發(fā)動(dòng)機(jī)，完成了ECU的硬件在回路仿真，對(duì)控制效果進(jìn)行了測(cè)試和分析。 目前，市場(chǎng)上的ECU系統(tǒng)都是基于專用單片機(jī)的。本文首先對(duì)現(xiàn)有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析比較，總結(jié)出ECU的主要組成部件；而后通過各類方案的對(duì)比，確定了本課題采用基于FPGA的嵌入NIOS Ⅱ軟核的SOPC技術(shù)方案。 之后，進(jìn)行了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)模型搭建和控制算法的設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)模型以Hendricks提出的均值模型為基礎(chǔ)，參考mathworks公司的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。并在該模型基礎(chǔ)上，參考Fekete提出的針對(duì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的基于模型的空燃比控制策略和mathworks發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案，建立了以控制空燃比為核心的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油控制算法。并通過simulink的仿真，驗(yàn)證了模型和算法的合理有效性。 基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案，完成了ECU硬件電路設(shè)計(jì)，并在該系統(tǒng)中完成了上述算法的移植和優(yōu)化。最后，利用dSPACE實(shí)時(shí)仿真發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行ECU的硬件在回路仿真，對(duì)本文設(shè)計(jì)的ECU系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。證實(shí)了該ECU方案在空燃比控制方面取得了較好的效果。 本論文以大量的圖示形式介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)模型和系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件流程等一目了然，淺顯易懂。同時(shí)論文中采用的基于SOPC技術(shù)的ECU設(shè)計(jì)具有一定創(chuàng)新性，對(duì)于其他ECU系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)具有一定指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽： FPGA 汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-11
上傳用戶：小眼睛LSL
感應(yīng)電機(jī)由于具有可靠性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉和體積小等優(yōu)點(diǎn)，成為生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。然而，感應(yīng)電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的時(shí)變系統(tǒng)，這使得感應(yīng)電機(jī)的控制十分復(fù)雜，尤其是在對(duì)控制精度要求比較高的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)出高精度的感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)變得非常困難。 針對(duì)高精度感應(yīng)電機(jī)控制較困難的問題，本文分析了感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法及電機(jī)控制策略問題。在對(duì)感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在Matlab/Simulink平臺(tái)上建立了感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型，提出了一種感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。對(duì)常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)及仿真研究，并將模糊控制理論應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器超調(diào)較大、響應(yīng)較慢、魯棒性差的缺點(diǎn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證模糊PI控制方案的優(yōu)越性。 在感應(yīng)電機(jī)建模仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)高精度感應(yīng)電機(jī)控制器的需求及FPGA的特點(diǎn)，本文提出感應(yīng)電機(jī)控制器的的設(shè)計(jì)方案。按照FPGA模塊化設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了合理的劃分，對(duì)SVPWM、Park變換、模糊PI控制器、反饋速度測(cè)量等重要模塊的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究。并在一些模塊算法的設(shè)計(jì)上提出了自己的思路。各模塊在Modelsim平臺(tái)上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA 感應(yīng)電機(jī) 控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：tdyoung
本文針對(duì)目前國內(nèi)外基于FPGA實(shí)現(xiàn)模糊控制器的理論、EDA軟件工具的使用以及FPGA 技術(shù)的發(fā)展，對(duì)模糊控制器的設(shè)計(jì)作了有益的探索，并達(dá)到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。文章綜述了模糊控制理論的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展方向；介紹了模糊邏輯、模糊控制的基本原理和模糊控制器的結(jié)構(gòu)；闡述了常規(guī)模糊控制器的設(shè)計(jì)過程。文章介紹了運(yùn)用 VHDL語言進(jìn)行模糊控制器的設(shè)計(jì)過程。對(duì)模糊控制過程中隸屬度函數(shù)的存儲(chǔ)采用了分段存儲(chǔ)法，其設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，提高了運(yùn)算速度和運(yùn)算精度。采用了“最大－最小”函數(shù)法簡(jiǎn)化了模糊控制規(guī)則的推理過程。運(yùn)用“倒數(shù)相乘法”實(shí)現(xiàn)除法器的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)的除法運(yùn)算，且精度較高。并以模糊空調(diào)溫度控制器為例進(jìn)行了理論說明和模糊設(shè)計(jì)，并給出了相應(yīng)的VHDL代碼。整體設(shè)計(jì)及其各個(gè)模塊都在ALTERA公司的EDA 工具Quartus Ⅱ和Modelsim SE平臺(tái)上進(jìn)行了邏輯綜合及功能時(shí)序仿真，綜合與仿真的結(jié)果表明，基于FPGA的模糊控制器芯片消耗較少的硬件資源，達(dá)到了較高的設(shè)計(jì)性能，在速度和資源利用率方面均達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài)，通過在 FPGA開發(fā)板上的驗(yàn)證與測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的模糊控制器可滿足實(shí)時(shí)模糊控制的要求。關(guān)鍵詞：模糊邏輯 模糊控制器 VHDL FPGA
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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激光打標(biāo)是一種利用高能量的激光束在打標(biāo)物體表面刻下永久性標(biāo)識(shí)的技術(shù)。與傳統(tǒng)的壓刻等方法相比，激光打標(biāo)具有速度快、無污染、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、不接觸物體表面等優(yōu)點(diǎn)。激光打標(biāo)是目前工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)記的先進(jìn)技術(shù)，是一種高效的標(biāo)記方法。傳統(tǒng)的基于ISA總線、PCI總線或者USB總線的激光打標(biāo)控制器增加了激光打標(biāo)機(jī)的成本和體積。本文提出一種基于ARM+FPGA架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)方案，主要的研究工作如下：首先，介紹了激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和激光打標(biāo)機(jī)的原理。根據(jù)激光打標(biāo)控制系統(tǒng)的功能要求和性能要求，提出了ARM+FPGA的總體設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)要討論了ARM和FPGA的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。ARM處理器的主要功能是完成打標(biāo)內(nèi)容的輸入和變換處理，打標(biāo)機(jī)參數(shù)的設(shè)置和控制打標(biāo)。FPGA的作用是接收、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換打標(biāo)數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生控制信號(hào)去控制激光打標(biāo)設(shè)備。然后，詳細(xì)討論了激光打標(biāo)機(jī)控制器的硬件電路設(shè)計(jì)，包括ARM控制單元電路、FPGA控制單元電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊等。為了使控制器能夠長(zhǎng)時(shí)間可靠穩(wěn)定地工作，還采取了隔離技術(shù)等許多抗干擾措施。完成了 FPGA中各個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)，利用Quartus Ⅱ軟件進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，調(diào)試了控制器的功能。本文所設(shè)計(jì)的嵌入式激光打標(biāo)控制器發(fā)揮了ARM和FPGA各自的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過在實(shí)際打標(biāo)系統(tǒng)中的測(cè)試，證明本次設(shè)計(jì)的激光打標(biāo)機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，取得了滿意的打標(biāo)效果。關(guān)鍵詞：ARM，F(xiàn)PGA，激光打標(biāo)，F(xiàn)IFO，CO2激光器，掃描振鏡系統(tǒng)
標(biāo)簽： ARMFPGA 激光打標(biāo) 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于vhld的三層電梯控制器的設(shè)計(jì)，是關(guān)于EDA技術(shù)的，和CPLD也很相關(guān)。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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隨著印制電路板功能的日益增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，系統(tǒng)中各個(gè)功能單元之間的連線間距越來越細(xì)密，基于探針的電路系統(tǒng)測(cè)試方法已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的測(cè)試需要。邊界掃描測(cè)試(BST)技術(shù)通過將邊界掃描寄存器單元安插在集成電路內(nèi)部的每個(gè)引腳上，相當(dāng)于設(shè)置了施加激勵(lì)和觀測(cè)響應(yīng)的內(nèi)建虛擬探頭，通過該技術(shù)可以大大的提高數(shù)字系統(tǒng)的可觀測(cè)性和可控性，降低測(cè)試難度。針對(duì)這種測(cè)試需求，本文給出了基于FPGA的邊界掃描控制器設(shè)計(jì)方法。 完整的邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)主要由測(cè)試控制部分和目標(biāo)器件構(gòu)成，其中測(cè)試控制部分由測(cè)試圖形、數(shù)據(jù)的生成與分析及邊界掃描控制器兩部分構(gòu)成。而邊界掃描控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它主要實(shí)現(xiàn)JTAG協(xié)議的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描測(cè)試總線信號(hào)，而邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)工作性能主要取決與邊界掃描控制器的工作效率。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠快速、準(zhǔn)確的完成JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且具有通用性的邊界掃描控制器是本文的主要研究工作。 本文首先從邊界掃描技術(shù)的基本原理入手，分析邊界掃描測(cè)試的物理基礎(chǔ)、邊界掃描的測(cè)試指令及與可測(cè)性設(shè)計(jì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，提出了邊界掃描控制器的總體設(shè)計(jì)方案。其次，采用模塊化設(shè)計(jì)思想、VHDL語言描述來完成要實(shí)現(xiàn)的邊界掃描控制器的硬件設(shè)計(jì)。然后，利用自頂向下的驗(yàn)證方法，在對(duì)控制器內(nèi)功能模塊進(jìn)行基于Testbench驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，利用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，將所設(shè)計(jì)的邊界掃描控制器集成到SOPC中，構(gòu)成了基于SOPC的邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)。并且對(duì)SOPC系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊界掃描控制器的功能驗(yàn)證后將其應(yīng)用到實(shí)際的測(cè)試電路當(dāng)中。最后，在基于SignalTapⅡ硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，軟硬件結(jié)合對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可行性進(jìn)行了測(cè)試。從測(cè)試結(jié)果看，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，該邊界掃描控制器的設(shè)計(jì)方案是正確可行的。 本文設(shè)計(jì)的邊界掃描控制器具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以與其他處理器結(jié)合構(gòu)成完整的邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)，并且為SOPC系統(tǒng)提供了一個(gè)很有實(shí)用價(jià)值的組件，具有很明顯的現(xiàn)實(shí)意義。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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