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DSP線性匯編

  • 四關(guān)節(jié)實驗室機器人控制器的研制

    在機器人學(xué)的研究領(lǐng)域中,如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后,本論文的主要目標(biāo)是針對四關(guān)節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型,建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺,實現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā),首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實驗室機器人的本體結(jié)構(gòu),并對其抽象簡化得到了它的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后,我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進(jìn)行了充分論證,并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu):第一級CPU為上位計算機,它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算;第二級CPU為高性能的DSP處理器,它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片,實現(xiàn)了對機器人多個關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動;第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器,它實現(xiàn)了機器人關(guān)節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制,以及電機的故障診斷和自動保護(hù)等功能。此外,我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機.與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信,這樣既保證了兩者之間連接方便,又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部分:一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng),它主要負(fù)責(zé)機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算,同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互;二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序,它主要負(fù)責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號,實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動,同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當(dāng)前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點,它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制,也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進(jìn)行回零、示教等各項操作。

    標(biāo)簽: 實驗室 機器人控制器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:極客

  • 基于DSP和FPGA的四軸運動控制卡

    本文首先從數(shù)控系統(tǒng)的組成與特點進(jìn)行詳細(xì)分析,然后對運動控制卡在整個系統(tǒng)中承擔(dān)功能進(jìn)行了分析。根據(jù)數(shù)字型號處理器件的快速運算能力和現(xiàn)場可編程門陣列器件的靈活、通用性提出了基于DSP器件和FPGA器件進(jìn)行總體設(shè)計的規(guī)劃。 本文重點詳細(xì)闡述了四軸運動控制卡硬件電路的設(shè)計。通過對現(xiàn)有部分PC總線的介紹與比較,設(shè)計選擇了PCI總線作為上位PC與運動控制卡的通信總線,并且選擇PCI9052芯片來設(shè)計PCI接口模塊;基于DSP器件的特點,設(shè)計選擇了TMS320LF2407芯片為核心,進(jìn)行運算控制單元的設(shè)計,同時對其主要內(nèi)部資源進(jìn)行了分配。最后,根據(jù)硬件的原理圖,完成了具體電路板的制作。 對軟件設(shè)計,文章主要對插補算法在DSP上的實現(xiàn)作了一些探討。介紹了兩種加速模式:梯形加速模式和s曲線加速模式。就逐點比較法直線和圓弧插補算法以及數(shù)字積分插補原理也進(jìn)行了分析。最終,提出總體程序流程控制、速度控制算法、插補算法等的程序設(shè)計框架,并進(jìn)行了具體程序設(shè)計。

    標(biāo)簽: FPGA DSP 四軸 運動控制卡

    上傳時間: 2013-05-31

    上傳用戶:kennyplds

  • 機器人運動控制卡的研究

    本論文對DSP和FPGA在交流伺服電機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計,并完成了系統(tǒng)的規(guī)劃。論文完成的設(shè)計任務(wù)主要有:1、根據(jù)系統(tǒng)要求,詳細(xì)分析了運動控制系統(tǒng),給出了運動控制系統(tǒng)的總體設(shè)計,提出了一套對已有外圍設(shè)備適用的設(shè)計方案。2、根據(jù)實際情況,提出了簡單易于實現(xiàn)、實時性好的軌跡插補算法,并給出了插補算法的軟件設(shè)計,并在DSP中得以實現(xiàn)。3、使用匯編語言進(jìn)行軟件設(shè)計,完成了運動控制卡中由DSP完成的運動控制任務(wù),即在插補計算的同時完成加減速控制和三軸聯(lián)動的協(xié)調(diào)控制,以及其后的脈沖分配數(shù)的計算。4、根據(jù)系統(tǒng)運動要求,使用FPGA芯片設(shè)計了可連續(xù)發(fā)送均勻分布脈沖的脈沖分配器,實現(xiàn)對交流伺服系統(tǒng)發(fā)送運動控制指令。并給出了VHDL在FPGA中的軟件實現(xiàn)。

    標(biāo)簽: 機器人 運動控制卡

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:kijnh

  • 高速FIR數(shù)字濾波器在FPGA上的實現(xiàn)

    常用的實時數(shù)字信號處理的器件有可編程的數(shù)字信號處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。在工程實踐中,往往要求對信號處理要有高速性、實時性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實現(xiàn)方式則難以同時達(dá)到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展,使用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理,既具有實時性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理,突破了并行處理、流水級數(shù)的限制,有效地利用了片上資源,加上反復(fù)的可編程能力,越來越受到國內(nèi)外從事數(shù)字信號處理的研究者所青睞。 FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數(shù)字信號處理的基本模塊之一。本論文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)進(jìn)行了研究,所做的主要工作如下: 1.介紹了FIR數(shù)字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設(shè)計流程、設(shè)計指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計指導(dǎo)思想與技巧。 2.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù),使用分布式算法為濾波器的硬件實現(xiàn)算法,并對其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點,采用優(yōu)化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規(guī)模極大的減小。 3.設(shè)計出一個192階的FIR濾波器實例。其系統(tǒng)要求為:定點16位輸入、定點12位系數(shù)、定點16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計用Quartus II軟件進(jìn)行仿真,并將其仿真結(jié)果與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析。 仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達(dá)到了75MHz。同時只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動,就能分別實現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。

    標(biāo)簽: FPGA FIR 數(shù)字濾波器

    上傳時間: 2013-06-06

    上傳用戶:June

  • 基于DSPFPGA的H264AVC實時編碼器

    H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn),采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù),以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實時編碼器為目標(biāo),作者負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計,軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計與實現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評估,算法特點的分析,同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性,可擴展性,本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器,而FPGA作為協(xié)處理器,針對編碼器中最復(fù)雜耗時的模塊一運動估計模塊,設(shè)計相應(yīng)的硬件加速引擎,以提供編碼器所需要的實時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運動補償混合編碼方案,其中一個主要的不同在于幀間預(yù)測采用了可變塊尺寸的運動估計,同時運動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用,以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測,可以改善運動補償精度,提高圖像質(zhì)量和編碼效率,但同時也大大增加了編碼器的復(fù)雜度,因此需要設(shè)計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運動估計基于FPGA的硬件算法設(shè)計與實現(xiàn),包括整像素搜索,像素插值,亞像素(1/2,1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計中,將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合,提供高性能的并行計算能力,同時,采用合理的存儲器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量,滿足運算的帶寬要求,并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后,在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺,完成了對整個設(shè)計的RTL級的仿真驗證,并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進(jìn)行優(yōu)化,從而使工作頻率最終達(dá)到134MHz,分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實時性要求。

    標(biāo)簽: DSPFPGA H264 264 AVC

    上傳時間: 2013-07-24

    上傳用戶:sn2080395

  • 基于DSP和FPGA的CDMA多用戶檢測技術(shù)

    隨著社會的進(jìn)步及移動用戶的迅猛增長,第三代移動通信越來越受到各界的重視。多用戶檢測技術(shù)是第三代移動通信中重要的技術(shù)之一;常規(guī)CDMA接收機采用匹配濾波器的結(jié)構(gòu),但是這種結(jié)構(gòu)的接收機并沒有考慮到信道中多址干擾的存在,使彼此間影響減少來提高系統(tǒng)容量;而功控的方法也沒有從接收信號中真正去除多址干擾,只能緩解這種矛盾,不能從根本上解決問題。要想真正消除干擾,大幅度提高系統(tǒng)容量,必須通過多址對消和多用戶檢測技術(shù)。 本文首先介紹了CDMA的基本原理和多用戶檢測的基本原理。然后重點介紹和分析各種多用戶檢測的原理,然后依據(jù)多用戶檢測的四個技術(shù)指標(biāo)對各種多用戶檢測的方法進(jìn)行比較,從中選擇實現(xiàn)簡單,性能優(yōu)越的解相關(guān)檢測器來作為實現(xiàn)的標(biāo)的算法。 然后,本文重點研究分析解相關(guān)檢測器的原理,給出了實現(xiàn)解相關(guān)檢測器的系統(tǒng)設(shè)計的流程,其中包括硬件電路的搭建和軟件實現(xiàn)的方法。硬件電路是基于DSP(TI公司的TMS320C5402)和FPGA(Altera公司的EP1K10Q208-3)來完成。軟件部分主要采用C語言來完成。 本文系統(tǒng)研究了多用戶檢測技術(shù),并實現(xiàn)了解相關(guān)算法,在理論研究和實際應(yīng)用方面都有一定的價值。

    標(biāo)簽: CDMA FPGA DSP 多用

    上傳時間: 2013-07-29

    上傳用戶:anpa

  • 基于FPGADSP激光測距系統(tǒng)的研究

    從制成世界上第一臺激光器開始,激光優(yōu)異的單色性、方向性和高亮度特點引起了各界的關(guān)注。激光測距技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛的一種激光技術(shù),它與一般測距方法相比,具有操作方便,精度高和晝夜可用的優(yōu)點。目前激光測距技術(shù)分成脈沖式和連續(xù)式兩種類型,連續(xù)式測距系統(tǒng)隨著近年來激光技術(shù)的發(fā)展逐漸引起人們的關(guān)注,在民用領(lǐng)域,尤其是在一些對數(shù)據(jù)的實時性要求不很高的系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。 小型化、智能化、高精度、對人眼安全是激光測距的發(fā)展方向,但是目前的測距儀普遍存在元器件較多、功耗相對較高、靈活性不夠、適應(yīng)能力不強、抗干擾能力不強等缺點,不利于整機的一體化和小型化設(shè)計。 基于上述局限性,本文提出一種新的思想,將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用到連續(xù)式相位激光測距技術(shù)中,具體是利用DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)產(chǎn)生用于調(diào)制激光器的正弦信號,利用FPGA與DSP技術(shù)實現(xiàn)高速數(shù)字化處理。該方法不僅克服了上面所述的缺點,而且還具有以下的優(yōu)點:可以通過軟件的方法改變調(diào)制頻率,大大簡化了測相電路,提高了使用的方便性:解決了激光連續(xù)測距中頻率輸出不穩(wěn)定和相位抖動的問題,使測距儀的穩(wěn)定性更高;采用DSP處理芯片對信號進(jìn)行處理,處理速度更快,提高了實時性;采用FFT技術(shù)測相,不僅精度高,而且隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,精度還有上升的空間。 本文從理論和實驗上驗證了該測距方案的可行性。在采用實時取樣補償技術(shù)的情況下,該測距方案的測距精度可達(dá)到毫米量級,該測距方案設(shè)計新穎,系統(tǒng)受環(huán)境因素影響較小,可在惡劣環(huán)境下進(jìn)行短距離(一般小于15米)的測量。實驗結(jié)果表明,該設(shè)計方案基本上達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)要求。

    標(biāo)簽: FPGADSP 激光測距系統(tǒng)

    上傳時間: 2013-06-08

    上傳用戶:manking0408

  • 基于DSPFPGA的圖像處理電路板硬件設(shè)計

    波前處理機是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實時信號處理和運算的核心,隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展,波前傳感器的采樣頻率越來越高,這就要求波前處理機必須有更強的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實時性。在整個波前處理機的工作流程中,對CCD傳來的實時圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理是第一步,也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性,那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此,研制高性能的圖像處理平臺,對波前處理機性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r,接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點和模型,并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點,提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機模式的圖像處理系統(tǒng),發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢,能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實時性能,同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件,接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計,并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上,在制作PCB電路板的過程中,針對高速電路設(shè)計中易出現(xiàn)的問題,詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計中的信號完整性問題,包括反射、串?dāng)_等,說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法,進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計,包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計方案和SDRAM控制器的設(shè)計,介紹了SDRAM的基本操作和工作時序,重點闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程,并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點有:實時性、高速性。硬件設(shè)計的執(zhí)行速度,在高速DSP和FPGA中實現(xiàn)信號處理算法程序,保證了系統(tǒng)實時性的實現(xiàn);性價比高。自行研究設(shè)計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。

    標(biāo)簽: DSPFPGA 圖像處理 電路板 硬件設(shè)計

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:firstbyte

  • 基于FPGA的PWM整流控制器研究

    隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展,各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制,在實現(xiàn)復(fù)雜算法時往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實時性的要求,F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一個新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,對整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢做了詳細(xì)的研究,并對課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識。接下來對三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單,電流響應(yīng)速度快,不依賴系統(tǒng)參數(shù),系統(tǒng)魯棒性好的特點。運用matlab仿真軟件,對該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分,將其劃分為PI算法模塊,限幅與指令電流生成模塊,滯環(huán)比較模塊,PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊,AD控制及數(shù)據(jù)儲存模塊,并在Quartus II軟件環(huán)境下,使用VHDL語言通過編程實現(xiàn)模塊化設(shè)計。實踐證明,采用FPGA來實現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。

    標(biāo)簽: FPGA PWM 整流 控制器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:Ruzzcoy

  • 低速率語音聲碼器的研究與實現(xiàn)

    數(shù)字語音通信是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務(wù)。語音信號壓縮編碼是數(shù)字語音信號處理的一個方面,它和通信領(lǐng)域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中,美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)混合激勵線性預(yù)測(MELP—Mixed Excited Linear Prediction)算法在2.4kb/s的碼率下取得了較好的語音質(zhì)量,具有廣闊的應(yīng)用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺在數(shù)字信號處理和通信領(lǐng)域具有著獨特的優(yōu)勢。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題,而且其靈活的可配置特性,使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵線性預(yù)測聲碼器的研究與設(shè)計。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展?fàn)顩r以及低速率語音編碼研究的意義,接著在對MELP算法進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實現(xiàn)過程,最后本文把重點放在MELP聲碼器的編解碼器設(shè)計上,利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設(shè)計了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預(yù)測分析等關(guān)鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運用SignalCompiler對編解碼系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真,為了便于仿真,系統(tǒng)中沒有設(shè)計的模塊在Simulink中用數(shù)學(xué)模型代替,仿真結(jié)果表明,合成語音信號與原始信號很好的擬合,系統(tǒng)編解碼后語音質(zhì)量基本良好。

    標(biāo)簽: 低速 語音 聲碼器

    上傳時間: 2013-06-02

    上傳用戶:lili1990

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