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基于DSP和FPGA的機器人運動控制系統(tǒng)的研究

近年來，基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)己成為新一代運動控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強，而且具有開放性、實時性、可靠性的特點，因此在機器人運動控制領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。論文從步行康復(fù)訓(xùn)練器的設(shè)計與制作出發(fā)，主要進(jìn)行機器人的運動控制系統(tǒng)設(shè)計和研究。文章首先提出了多種運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點，選定以DSP和FPGA為核心進(jìn)行運動控制系統(tǒng)平臺的設(shè)計。論文詳細(xì)研究了以DSP和FPGA為核心實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，利用DSP實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與相關(guān)功能模塊，利用FPGA實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號處理電路，并對以上電路系統(tǒng)進(jìn)行了功能仿真和時序仿真。結(jié)果表明，基于DSP和FPGA為核心的運動控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了設(shè)計功能要求，同時提高了機器人運動控制系統(tǒng)的開放性、實時性和可靠性，并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。

標(biāo)簽： FPGA DSP 機器人運動控制系統(tǒng)

上傳時間： 2013-06-22

上傳用戶：debuchangshi
基于DSP和FPGA的運動控制卡的研究與開發(fā)

隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，運動控制系統(tǒng)正朝著通用化、智能化、微型化的方向發(fā)展。目前，以數(shù)字信號處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為核心的運動控制卡已成為運動控制器的發(fā)展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC機，將PC機強大的信息處理能力和開放式特點與運動控制卡的運動控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強、開放程度高、運動控制方便、通用性好的特點。因此，本文通過對運動控制技術(shù)的深入研究，開發(fā)了一款以DSP和FPGA為主控單元、基于PCI總線的運動控制卡。首先，設(shè)計了運動控制卡硬件電路，對控制卡的DSP和FPGA外圍電路、PCI總線接口電路、模擬量輸出電路、編碼器信號采集電路、通用I/O接口電路等實現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)討論。為提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通過對FPGA的編程設(shè)計，在FPGA中實現(xiàn)了PCI總線目標(biāo)設(shè)備接口控制器、雙端口RAM、DDA精插補電路、DAC接口電路、編碼器信號處理電路和數(shù)字I/O信號處理電路。基于改進(jìn)的數(shù)字PID控制器和前饋控制，設(shè)計開發(fā)了運動控制卡的位置閉環(huán)伺服控制器，并整定了控制器參數(shù)，獲得良好的伺服控制特性。最后，采用WinDriver開發(fā)了控制卡的驅(qū)動程序，并詳細(xì)介紹了驅(qū)動程序的開發(fā)流程。

標(biāo)簽： FPGA DSP 運動控制卡

上傳時間： 2013-08-01

上傳用戶：00.00
基于DSP和FPGA的開放式運動控制平臺研究及其應(yīng)用

該文主要介紹基于DSP(TMS320LF2407A)和CPLD(MAX3128A)伺服運動控制平臺的設(shè)計.文中在討論了永磁同步電機的控制策略的基礎(chǔ)上提出了針對表面式永磁同步伺服電機的i=0的矢量控制,介紹了通過光電碼盤確定永磁同步電機轉(zhuǎn)子磁極位置的方法,以及SVPWM的原理和特性及其數(shù)字實現(xiàn)方法.詳細(xì)闡述由TMS320LF2407A和MAX3128A構(gòu)建的傳動控制系統(tǒng)平臺.以上述平臺為基礎(chǔ),設(shè)計了一個基于矢量控制的三環(huán)永磁同步伺服系統(tǒng),為解決典Ⅱ系統(tǒng)超調(diào)和抗擾性的矛盾,將IP調(diào)節(jié)器引入系統(tǒng).通過試驗證明IP調(diào)節(jié)器在不影響系統(tǒng)抗擾性和穩(wěn)態(tài)精度的前提下,大大降低了電流的超調(diào).工程實踐證明了設(shè)計的正確性.為了滿足用戶對系統(tǒng)方便操作和監(jiān)視的要求,實現(xiàn)參數(shù)在線修改以及故障綜合,并滿足一定可視性,提出并設(shè)計了基于RS232的串行通訊程序,包括兩部分:PC機的監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字操作器.文中詳細(xì)分析了設(shè)計數(shù)字操作器的硬件模塊及框圖和軟件流程,實際應(yīng)用表明數(shù)字操作器方便了用戶對系統(tǒng)的操縱和監(jiān)視,已在實際工程中得到應(yīng)用.

標(biāo)簽： FPGA DSP 開放式運動控制平臺

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：ainimao
基于DSP和FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)

隨著計算機與信息技術(shù)的發(fā)展，生物特征識別技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內(nèi)容，一直以來是國內(nèi)外的研究熱點。嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用。傳統(tǒng)的嵌入式自動指紋識別系統(tǒng)多采用單片DSP或MIPS處理器來完成算法，由于DSP或MIPS處理器只能根據(jù)程序順序執(zhí)行，在指紋匹配過程中只能和整個庫中的指紋進(jìn)行一一匹配，因此這類系統(tǒng)在處理較大指紋庫時下匹配時間相當(dāng)長。為了克服這個缺點，本文構(gòu)建了浮點DSP和FPGA協(xié)同處理構(gòu)架的硬件平臺，充分利用DSP在計算上的精確度和FPGA并行處理的特點，由DSP和FPGA共同處理匹配算法。本文的主要工作如下： 1．設(shè)計了一個硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、指紋傳感器、人機交互接口和USB1.1接口。同時，還設(shè)計了各硬件模塊的驅(qū)動程序，為應(yīng)用程序提供控制接口。由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300MHz，其中某些器件的工作頻率達(dá)到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設(shè)計經(jīng)驗。 2．編寫了Verilog程序，在FPGA中實現(xiàn)了9路指紋的并行匹配。由于FPGA本身的局限性，實現(xiàn)原有匹配算法有很大困難。在簡化原有匹配算法的基礎(chǔ)上本文提出了便于FPGA實現(xiàn)“粗匹配”算法。此外，還設(shè)計了用于和DSP通信的接口模塊設(shè)計。 3．完成了系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計。在使用uC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計了各系統(tǒng)任務(wù)，通過調(diào)用驅(qū)動程序控制和協(xié)調(diào)各硬件模塊，實現(xiàn)了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設(shè)計了指紋庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了指紋庫添加、刪除、編輯的功能。最終，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、快速的進(jìn)行指紋識別，各模塊工作穩(wěn)定。同時，模塊化的軟硬件設(shè)計使本系統(tǒng)便于進(jìn)行二次開發(fā)，快速應(yīng)用于各種場合。

標(biāo)簽： FPGA DSP 自動指紋識別系統(tǒng)

上傳時間： 2013-06-05

上傳用戶：guanliya
基于ARM和DSP的便攜式超聲波無損探傷儀的設(shè)計

隨著超聲檢測理論逐漸成熟，以及現(xiàn)代集成電路的快速發(fā)展，超聲檢測技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確、無污染、低成本等特點，成為國內(nèi)外應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速、使用頻率最高的一種無損檢測技術(shù)。其中超聲儀器的發(fā)展水平直接影響著超聲檢測技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字化、圖像化、小型化和實時化等是超聲檢測儀器的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的超聲檢測系統(tǒng)中，PC機存在難以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，體積大，攜帶不方便，功耗大，數(shù)據(jù)傳輸率不高等問題，并且大部分便攜式超聲探傷儀缺乏對復(fù)雜數(shù)字信號處理算法的支持，因此開發(fā)與設(shè)計一種高性能、小型化的便攜式超聲探傷檢測系統(tǒng)尤為重要。 ARM的數(shù)字信號處理能力和DSP的系統(tǒng)控制能力都有其各自弱點，所以文中提出了一種基于ARM與DSP雙CPU方案的便攜式超聲探傷儀，充分利用了ARM與DSP的處理性能，接口簡單。ARM利用DSP的主機接口與DSP通信，不會打斷DSP的正常運行。本方案為復(fù)雜的信號處理算法提供硬件支持，可以有效的提高便攜式超聲探傷儀器的信號處理能力。超聲探傷回波中的缺陷信號往往與系統(tǒng)的電噪聲、金屬組織噪聲混在一起，影響超聲檢測回波的信噪比。粗晶材料由于其微觀結(jié)構(gòu)對超聲的強烈散射，造成嚴(yán)重的材料噪聲和信號衰減，致使超聲檢測靈敏度和信噪比嚴(yán)重下降。目前，對粗晶材料的檢測仍然是超聲檢測技術(shù)的一大難題。采用信號處理技術(shù)提高超聲檢測能力和信噪比是無損檢測領(lǐng)域的重要研究課題。本文在設(shè)計具備復(fù)雜信號處理能力的便攜式探傷儀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了適合在便攜式儀器上實現(xiàn)的小波變換算法的研究，嘗試提高便攜式儀器對粗晶材料缺陷的檢測能力。

標(biāo)簽： ARM DSP 便攜式儀的設(shè)計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：cuibaigao
基于ARM和DSP的電能質(zhì)量監(jiān)測儀的研究

電能是一種使用最為廣泛的能源，其應(yīng)用程度已成為一個國家發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一。隨著計算機、電力電子和信息技術(shù)等高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和普及，電能質(zhì)量已成為電力部門及其用戶日益關(guān)注的問題，對電能質(zhì)量監(jiān)測和分析也具有重要的現(xiàn)實意義。本文主要對電能質(zhì)量監(jiān)測分析的相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行了研究，設(shè)計了基于DSP和ARM的雙CPU電能質(zhì)量監(jiān)測儀的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。本文首先對電能質(zhì)量當(dāng)前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對電能質(zhì)量相關(guān)分析方法進(jìn)行了闡述，提出了電能質(zhì)量監(jiān)測儀的設(shè)計思路。本文采用雙CPU的硬件結(jié)構(gòu)方式，利用ARM管理鍵盤和顯示等人機接口，采用高速數(shù)字信號處理器。TMS320LF2407作為運算單元，采用專門的14位AD轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)高精度的采樣，同時利用鎖相環(huán)電路硬件跟蹤電網(wǎng)頻率。軟件系統(tǒng)方面采用了模塊化設(shè)計，以便于軟件功能的改進(jìn)和升級。在理論方面也有所研究，以諧波源-六脈動整流橋為研究對象，分析控制角和換相重疊角與諧波電流大小之間的關(guān)系，并通過PSCAD/EMTDC仿真驗證理論分析的準(zhǔn)確性；對于暫態(tài)電能質(zhì)量擾動采用小波變換進(jìn)行檢測，并通過Matlab仿真驗證檢測效果。本文最后對電能質(zhì)量的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指出當(dāng)前電能質(zhì)量中存在的問題，并給出了相應(yīng)的改善措施。對電能質(zhì)量監(jiān)測儀進(jìn)行了誤差分析，并結(jié)合誤差的原因提出了軟件校正方法。

標(biāo)簽： ARM DSP 電能質(zhì)量監(jiān)測儀

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：liuqy
基于DSP、FPGA閉環(huán)光纖陀螺儀

光纖陀螺儀是激光陀螺的一種，它采用的是Sagnac干涉原理，以激光作為光源，用光纖構(gòu)成環(huán)形光路并檢測出由正反時針沿光纖傳輸?shù)膬墒猓S光纖環(huán)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的兩路激光束之間的相位差，由此計算出旋轉(zhuǎn)的角速度。本論文所討論的干涉型閉環(huán)光纖陀螺的實現(xiàn)是基于DSP和PGGA兩個數(shù)字器件所搭建起來的，本章圍繞著這兩個器件來說明整個閉環(huán)光纖陀螺的構(gòu)成和工作原理。在整個系統(tǒng)中，DSP和PGGA分別擔(dān)任同的角色，分別完成不同的功能。總的說來，PGGA主要實現(xiàn)整個系統(tǒng)的時序控制和閉環(huán)回路，以及為DSP提供原始濾波數(shù)據(jù)；而DSP主要的工作是從PGGA那里取來第一個加法器輸出的數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，最后的處理結(jié)果作為轉(zhuǎn)速的信息送給捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。文章主要圍繞著如何提高陀螺的靈敏性能和穩(wěn)定性來展開。分別從軟件和硬件兩個方面來討論如何提高陀螺的性能。軟件方面主要討論了前端采樣信號處理；陀螺轉(zhuǎn)速信息的濾波輸出以及閉環(huán)的調(diào)節(jié)。硬件方面主要討論了如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、減小干涉信號的噪聲以及如何處理好DSP和PGGA之間的通信問題。　　實踐表明，運用文中所討論的方法，陀螺的靈敏度和穩(wěn)定性都有一定的提高，理論和方法切實有效。

標(biāo)簽： FPGA DSP 閉環(huán) 光纖陀螺儀

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：中國空軍
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
基于DSP和FPGA的運動控制技術(shù)的研究

該課題通過對開放式數(shù)控技術(shù)的全面調(diào)研和對運動控制技術(shù)的深入研究,并針對國內(nèi)運動控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀,結(jié)合激光雕刻領(lǐng)域的具體需要,緊跟當(dāng)前運動控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢,吸收了世界開放式數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運動控制技術(shù)的最新成果,采納了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強大的、具有很大柔性的四軸多功能運動控制卡.該論文主要內(nèi)容如下:首先,通過對制造業(yè)、開放式數(shù)控系統(tǒng)、運動控制卡等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,基于對運動系統(tǒng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí),在比較了幾種常用的運動控制方案的基礎(chǔ)上,確定了基于DSP和FPGA的運動控制設(shè)計方案,并規(guī)劃了板卡的總體結(jié)構(gòu).其次,針對運動控制中的一些具體問題,如高速、高精度、運動平穩(wěn)性、實時控制以及多軸聯(lián)動等,在FPGA上設(shè)計了功能相互獨立的四軸運動控制電路,仔細(xì)規(guī)劃并定義了各個寄存器的具體功能,設(shè)計了功能完善的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個功能各異的計數(shù)器電路等,完全實現(xiàn)了S-曲線升降速運動、自動降速點運動、A/B相編碼器倍頻計數(shù)電路等特殊功能.再次,介紹了DSP在運動控制中的作用,合理規(guī)劃了DSP指令的形成過程,并對DSP軟件的具體實現(xiàn)進(jìn)行了框架性的設(shè)計.然后,根據(jù)光電隔離原理設(shè)計了數(shù)字輸入/輸出電路;結(jié)合DAC原理設(shè)計了四路模擬輸出電路;實現(xiàn)了PCI接口電路的設(shè)計;并針對常見的干擾現(xiàn)象,提出了有效的抗干擾措施.最后,利用運動控制卡強大的運動控制功能,并針對激光雕刻行業(yè)進(jìn)行大幅圖形掃描時需要實時處理大量的圖形數(shù)據(jù)的特別需要,在板卡第四軸完全實現(xiàn)了激光控制功能,并基于FPGA內(nèi)部的16KBit塊RAM,開辟了大量數(shù)據(jù)區(qū)以便進(jìn)行大幅圖形的實時處理.

標(biāo)簽： FPGA DSP 運動控制

上傳時間： 2013-06-09

上傳用戶：youlongjian0
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