勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分,對同步發(fā)電機(jī)乃至電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要影響。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式日趨復(fù)雜,對同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性提出了更高的要求。本文根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)器的國內(nèi)外發(fā)展趨勢,研究開發(fā)了以TMS320F2812芯片為控制核心的同步發(fā)電機(jī)DSP勵磁調(diào)節(jié)器。 本文首先介紹了數(shù)字勵磁的發(fā)展歷程、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,然后介紹了同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢,提出了基于數(shù)字信號處理器 TMS320F2812 控制的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)微機(jī)勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方案。 在詳細(xì)解釋功率器件 IGBT 和控制器件TMS320F2812芯片基礎(chǔ)上,提出了勵磁系統(tǒng)的主要硬件設(shè)計及軟件實現(xiàn)方法;完成了IGBT勵磁裝置主回路和 IGBT 保護(hù)及驅(qū)動單元的設(shè)計;進(jìn)行調(diào)節(jié)器硬件設(shè)計,給出了硬件原理圖和軟件流程圖;利用TMS320F2812芯片強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)和高速的實時處理能力,用單片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了交流采樣、變速積分 PID控制算法、PWM功率調(diào)節(jié)和系統(tǒng)保護(hù)等功能。TMS320F2812芯片的引入,大大簡化了勵磁控制器的硬件結(jié)構(gòu),提高了勵磁系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。 最后,為驗證所設(shè)計的勵磁調(diào)節(jié)器的有效性和控制效果,采用 MATLAB 中 SIMULINK 仿真平臺,設(shè)計了勵磁控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的仿真模型。仿真結(jié)果表明,采用 TMS320F2812的同步發(fā)電機(jī)IGBT勵磁系統(tǒng)具有響應(yīng)快速、調(diào)節(jié)靈敏、控制性能優(yōu)良等特點(diǎn)。
上傳時間: 2013-07-29
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準(zhǔn)確計算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計者的一個難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場僅是交變磁化的,根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數(shù)據(jù),計算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場造成的損耗,對于計算值與實測值之間的誤差通過經(jīng)驗系數(shù)來修正。這種方法對于已經(jīng)長期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用,對于近年來發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī),由于缺乏合適的經(jīng)驗系數(shù),導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的,因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計算模型是本文的一個重要內(nèi)容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手,先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化方式下的計算和測量方法,目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計算系數(shù)。本文提出并實現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測試系統(tǒng),它可以測量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗,本文還在二維鐵耗測試系統(tǒng)中對硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測量。結(jié)果表明,在同樣頻率和磁密的條件下,旋轉(zhuǎn)磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機(jī)鐵耗計算模型,它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù),但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來的影響。通過實際電機(jī)的計算和測試,表明軌跡法的計算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度,適合推廣使用。 軟磁復(fù)合材料是一種新型的粉末金屬材料,它具有渦流損耗小和易制造成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗證本文提出的鐵耗計算模型,本文成功地設(shè)計和制造了一臺采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī),由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,本文通過三維有限元分析,對該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計算提出了計算方法。對該種電機(jī)的熱分析,本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例,因此在有限元方法中,本文通過映射剖分法,使磁場和熱場模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致,軌跡法計算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場進(jìn)行計算,得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析,合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長度和軸承位置,使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測試平臺對樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測試,并通過假轉(zhuǎn)子法測量了電機(jī)鐵耗,實驗結(jié)果證明了本文所用方法的可行性,得到的結(jié)論對軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計與分析都具有很好的參考價值。
上傳時間: 2013-06-27
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,高速永磁無刷直流電機(jī)應(yīng)用前景越來越廣闊,有較大的研究價值,對其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機(jī),尤其是高速永磁電機(jī)的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優(yōu)化設(shè)計、控制系統(tǒng)和樣機(jī)制造和實驗等做了大量的工作: 對電機(jī)的磁路進(jìn)行分析設(shè)計:從磁路結(jié)構(gòu)入手,分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù);講述了場路結(jié)合的分析計算方法;給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對永磁無刷直流電機(jī)的電路進(jìn)行分析:從電機(jī)磁場分析入手,根據(jù)齒磁通分析計算了電樞繞組的感應(yīng)電動勢;根據(jù)此電動勢的波形,推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時,電動勢的電路計算模型,重點(diǎn)推導(dǎo)了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型,指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因,該模型考慮了電感對高速電機(jī)性能的影響;給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大,根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)來計算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心,如何準(zhǔn)確計算高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的鐵耗是困擾電機(jī)工作者的一個難題,本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型,進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型,其各項損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計算得到。通過實際電機(jī)的計算和實驗測試,表明此計算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機(jī)內(nèi)損耗的增大,溫升也是一個重要問題,為了了解電機(jī)內(nèi)的溫度分部,防止局部過熱,本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無刷直流電機(jī)的溫升計算模型,并對電機(jī)進(jìn)行了溫升計算,計算結(jié)果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機(jī)的電磁計算方法,建立了優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,編制了程序,用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機(jī)的效率進(jìn)行了優(yōu)化,給出了優(yōu)化算例,并做出樣機(jī),通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機(jī)并進(jìn)行比較實驗,優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究:位置檢測技術(shù)、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題,它們都對電機(jī)的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機(jī)中的安裝應(yīng)用;功率管壓降對起動電流、功率的影響問題;控制系統(tǒng)提前或滯后換相對電機(jī)電流,輸出性能的影響,提出適當(dāng)提前換相有利于電機(jī)出力。 做出永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行實驗研究,主要包括高速永磁無刷直流電機(jī)、內(nèi)置式永磁無刷直流電機(jī)、高壓永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計、性能分析、樣機(jī)制作、實驗分析等。建構(gòu)了對樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)測試、電動機(jī)測試、損耗測量的實驗平臺,通過在測試時使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機(jī)鐵耗和機(jī)械損耗,實驗測量結(jié)果和計算結(jié)果基本一致。 總之,通過對永磁無刷直流電機(jī)的磁路、電路及性能特性的分析研究,建立了一套永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計理論和分析方法,并通過樣機(jī)的制造和實驗,進(jìn)一步的驗證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性,這對永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計和應(yīng)用有很好的參考價值。
標(biāo)簽: 無刷直流電機(jī) 性能分析
上傳時間: 2013-04-24
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用一片CPLD實現(xiàn)數(shù)字鎖相環(huán),用VHDL或V語言
標(biāo)簽: CPLD VHDL 數(shù)字鎖相環(huán)
上傳時間: 2013-05-27
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近年來,以電池作為電源的微電子產(chǎn)品得到廣泛使用,因而迫切要求采用低電源電壓的模擬電路來降低功耗。目前低電壓、低功耗的模擬電路設(shè)計技術(shù)正成為微電子行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。 在模擬集成電路中,運(yùn)算放大器是最基本的電路,所以設(shè)計低電壓、低功耗的運(yùn)算放大器非常必要。在實現(xiàn)低電壓、低功耗設(shè)計的過程中,必須考慮電路的主要性能指標(biāo)。由于電源電壓的降低會影響電路的性能,所以只實現(xiàn)低壓、低功耗的目標(biāo)而不實現(xiàn)優(yōu)良的性能(如高速)是不大妥當(dāng)?shù)摹?論文對國內(nèi)外的低電壓、低功耗模擬電路的設(shè)計方法做了廣泛的調(diào)查研究,分析了這些方法的工作原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn),在吸收這些成果的基礎(chǔ)上設(shè)計了一個3.3 V低功耗、高速、軌對軌的CMOS/BiCMOS運(yùn)算放大器。在設(shè)計輸入級時,選擇了兩級直接共源一共柵輸入級結(jié)構(gòu);為穩(wěn)定運(yùn)放輸出共模電壓,設(shè)計了共模負(fù)反饋電路,并進(jìn)行了共?;芈费a(bǔ)償;在偏置電路設(shè)計中,電流鏡負(fù)載并不采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)共源-共柵結(jié)構(gòu),而是采用適合在低壓工況下的低壓、寬擺幅共源-共柵結(jié)構(gòu);為了提高效率,在設(shè)計時采用了推挽共源極放大器作為輸出級,輸出電壓擺幅基本上達(dá)到了軌對軌;并采用帶有調(diào)零電阻的密勒補(bǔ)償技術(shù)對運(yùn)放進(jìn)行頻率補(bǔ)償。 采用標(biāo)準(zhǔn)的上華科技CSMC 0.6μpm CMOS工藝參數(shù),對整個運(yùn)放電路進(jìn)行了設(shè)計,并通過了HSPICE軟件進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明,當(dāng)接有5 pF負(fù)載電容和20 kΩ負(fù)載電阻時,所設(shè)計的CMOS運(yùn)放的靜態(tài)功耗只有9.6 mW,時延為16.8ns,開環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別達(dá)到82.78 dB,52.8 MHz和76°,而所設(shè)計的BiCMOS運(yùn)放的靜態(tài)功耗達(dá)到10.2 mW,時延為12.7 ns,開環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別為83.3 dB、75 MHz以及63°,各項技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計要求。
標(biāo)簽: CMOSBiCMOS 低壓 低功耗
上傳時間: 2013-06-29
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高速電路設(shè)計實踐,主要是相對硬件線路設(shè)計
上傳時間: 2013-04-24
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由于永磁無刷直流電機(jī)既具備交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn),又兼有普通有刷直流電機(jī)調(diào)速特性好、運(yùn)行效率高的優(yōu)點(diǎn),因此它在當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文對基于DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展歷程,介紹了目前的熱點(diǎn)研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機(jī)的組成環(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性進(jìn)行了分析,并且建立了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,對其控制方法進(jìn)行了討論。同時,DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源,已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結(jié)構(gòu)和性能,提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案,并且對系統(tǒng)的相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設(shè)計。此系統(tǒng)是基于PWM技術(shù)和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護(hù)電路幾個部分;軟件采用模塊化的編程思想,編制了各程序模塊的控制流程圖,并論述了其實現(xiàn)方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結(jié)果及分析。 第七章對全文內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié),并對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)提出了展望。
標(biāo)簽: DSP 無刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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60年代初,國際上首次將B超診斷儀應(yīng)用于臨床診斷,40多年來B超診斷儀的發(fā)展極為迅速。隨著數(shù)字信號處理及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,目前國際上先進(jìn)水平的超聲診斷設(shè)備幾乎每一個環(huán)節(jié)都包含著數(shù)字信號處理的內(nèi)容,研制全數(shù)字化的超聲診斷設(shè)備已成為發(fā)展趨勢。 @@ 基于FPGA及嵌入式操作系統(tǒng)的全數(shù)字超聲診斷系統(tǒng)具有技術(shù)含量高、便攜的特點(diǎn),可用數(shù)字硬件電路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)量極其龐大的超聲信息的實時處理。 @@ 本文從超聲診斷原理入手,在對超聲診斷系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究開發(fā)超聲診斷系統(tǒng)中數(shù)字信號處理部分的兩個核心算法。以FPGA芯片為載體,在Quartus Ⅱ平臺中采用Verilog HDL語言進(jìn)行編程并仿真驗證,分別實現(xiàn)了數(shù)字FIR濾波器及CORDIC坐標(biāo)變換兩個模塊的功能。另外,采用Verilog HDL語言對應(yīng)用于圖像顯示模塊的SPI接口進(jìn)行了編程設(shè)計,編譯下載至FPGA中,最終實現(xiàn)了與ARM A8的OMPG3530板之間高速串行數(shù)據(jù)的傳輸。 @@ 采用在單片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字式超聲診斷部分核心算法并與高性能ARMA8處理器相配合的數(shù)字信號處理解決方案,具有高速度、高精度、高集成度、便攜的特點(diǎn),為全數(shù)字化便攜超聲診斷設(shè)備的研制打下了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞:超聲診斷系統(tǒng);FPGA;數(shù)字FIR濾波器;CORDIC算法;SPI總線
標(biāo)簽: FPGA 全數(shù)字 超聲診斷系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-07
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數(shù)字信息時代帶來了“信息大爆炸”,使數(shù)據(jù)量大增,而數(shù)字圖像數(shù)據(jù)更是如此,如果不對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮,那么圖像信息的存儲與傳輸將無法進(jìn)行。顯然,尋求一種高效的圖像壓縮系統(tǒng)具有很大的現(xiàn)實意義。 本文基于大規(guī)?,F(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)和高速數(shù)字信號處理器(DSP)協(xié)同作業(yè),來完成實時圖像處理的系統(tǒng)設(shè)計。出于對系統(tǒng)設(shè)計上的性能和功耗方面的考慮,系統(tǒng)中FPGA 選用的是ALTERA公司的Cyclone系列芯片EP1C12Q240C8,DSP選用的是TI公司的55x系列芯片TMS320VC5502。該系統(tǒng)集圖像采集、壓縮、顯示和存儲功能于一體,其中DSP為主處理器負(fù)責(zé)圖像處理,F(xiàn)PGA為協(xié)處理器負(fù)責(zé)系統(tǒng)的所有數(shù)字邏輯控制。FPGA和DSP的工作之間形成流水,并且借助于一片雙口RAM(CY7C025AV-15AI)完成兩者的通訊。結(jié)合FPGA和DSP自身的特點(diǎn),本文提出一種新穎的信息通信方式,借助于一片雙口RAM,其內(nèi)部按其存儲空間等分兩塊,利用乒乓技術(shù)完成對高速實時的圖像數(shù)據(jù)緩沖。 該系統(tǒng)從視頻采集、傳輸、壓縮到圖像存儲等整個過程的工作,分別由FPGA和DSP承擔(dān)。充分考慮到它們自身的優(yōu)缺點(diǎn),在滿足系統(tǒng)實時性要求的同時,結(jié)構(gòu)靈活,便于以后的擴(kuò)展與升級。結(jié)果表明,在TMS320VC5502實現(xiàn)了對采集圖像的JPEG壓縮,效果良好且滿足了實時性的要求,因此系統(tǒng)的功能得到了總體上的驗證。 關(guān)鍵詞:圖像處理;FPGA;DSP;JPEG
上傳時間: 2013-06-11
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隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,人們對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實時性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機(jī)總線接口規(guī)范,以其使用方便、易于擴(kuò)展、速度快等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中?,F(xiàn)場可編程門陣列最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活,開發(fā)周期較短,適合于實時信號處理,已被廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領(lǐng)域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點(diǎn),設(shè)計了一種基于USB2.0技術(shù)和FPGA技術(shù)相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先,對數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了簡單地介紹。 @@ 其次,對以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56,簡稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計和分析,并在此設(shè)計的基礎(chǔ)上給出相應(yīng)的原理圖、PCB。硬件設(shè)計主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設(shè)計以及硬件邏輯設(shè)計。 @@ 再次,根據(jù)系統(tǒng)需求,對系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行了設(shè)計,分三部分:一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序;二是在PC機(jī)中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設(shè)備驅(qū)動程序;三是充分了解FX2的主要功能特點(diǎn),并編寫出應(yīng)用程序。 @@ 最后,對系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了調(diào)試,給出了調(diào)試結(jié)果和分析,對出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明,系統(tǒng)符合設(shè)計要求。 @@關(guān)鍵詞:USB2.0;FPGA;SOPC;數(shù)據(jù)采集;固件;
上傳時間: 2013-06-21
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