國家863項目“飛行控制計算機(jī)系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務(wù)是研究設(shè)計符合CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的FC通信卡。本課題是這個項目的進(jìn)一步引伸，用于設(shè)計SCI串行通信接口，以實現(xiàn)環(huán)上多計算機(jī)系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項目為背景，對基于FPGA的SCI串行通信接口進(jìn)行研究與實現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議，接著對SCI串行通信接口的兩個模塊：SCI節(jié)點模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進(jìn)程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點模型的實現(xiàn)上，利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實現(xiàn)主機(jī)之間的高速串行通信，并利用Aurora IP核實現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議；設(shè)計一個同步FIFO實現(xiàn)旁路FIFO；利用FPGA上的塊RAM實現(xiàn)發(fā)送和接收存儲器；中斷進(jìn)程、地址解碼和多路復(fù)合分別在控制邏輯中實現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個部分。本課題中，采用FPGA+PCI軟核的方法來實現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁：PCI核的配置模塊負(fù)責(zé)對PCI核進(jìn)行配置，得到用戶需要的PCI核；用戶邏輯模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)整個通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能；并引入中斷機(jī)制來提高SCI通信接口與主機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設(shè)計選用硬件描述語言VerilogHDL和VHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個系統(tǒng)的設(shè)計、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時序仿真，使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測試應(yīng)用程序。最后，將FPGA設(shè)計下載到FC通信卡中運行，并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對設(shè)計進(jìn)行驗證，運行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因，指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時間： 2013-04-24
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I2C(Inter Integrated Circuits)是Philips公司開發(fā)的用于芯片之間連接的串行總線，以其嚴(yán)格的規(guī)范、卓越的性能、簡便的操作和眾多帶I2C接口的外圍器件而得到廣泛的應(yīng)用并受到普遍的歡迎。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要討論了如何利用Verilog/FPGA來實現(xiàn)一個隨機(jī)讀/寫的I2C接口電路，實現(xiàn)與外圍I2C接口器件E2PROM進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)讀、寫等功能，傳輸速率實現(xiàn)為100KBps。在Modelsim6.0仿真軟件環(huán)境中進(jìn)行仿真，在Xilinx公司的ISE9.li開發(fā)平臺上進(jìn)行了下載，搭建外圍電路，用Agilem邏輯分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析測試結(jié)果。 首先，介紹了微電子設(shè)計的發(fā)展概況以及設(shè)計流程，重點介紹了HDL/FPGA的設(shè)計流程。其次，對I2C串行總線進(jìn)行了介紹，重點說明了總線上的數(shù)據(jù)傳輸格式并對所使用的AT24C02 E2PROM存儲器的讀／寫時序作了介紹。第三，基于Verilog _HDL設(shè)計了隨機(jī)讀/寫的I2C接口電路、測試模塊和顯示電路；接口電路由同步有限狀態(tài)機(jī)(FSM)來實現(xiàn)；測試模塊首先將數(shù)據(jù)寫入到AT24C02的指定地址，接著將寫入的數(shù)據(jù)讀出，并將兩個數(shù)據(jù)顯示在外圍LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管上，從而直觀地比較寫入和輸出的數(shù)據(jù)的正確性。FPGA下載芯片為Xilinx SPARTAN Ⅲ XC3S200。第四，用Agilent邏輯分析儀進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的采集，分析數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序，從而驗證電路設(shè)計的正確性。最后，論文對所取得的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，并展望了下一步的工作。
上傳時間： 2013-06-27
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視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點之一，它以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛用于在電視臺、銀行、商場等場合。在視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對多路視頻信號進(jìn)行實時監(jiān)控，如果每一路視頻信號都占用一個監(jiān)視器屏幕，則會大大增加系統(tǒng)成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號合成一路在監(jiān)視器顯示，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。 傳統(tǒng)的基于分立數(shù)字邏輯電路甚至DSP芯片設(shè)計的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此，本文介紹了一種基于FPGA技術(shù)的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計與實現(xiàn)。 本文對視頻圖像畫面分割技術(shù)進(jìn)行了分析，完成了基于ITU-RBT.656視頻數(shù)據(jù)格式的畫面分割方法設(shè)計；系統(tǒng)采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器，設(shè)計了視頻圖像畫面分割器的硬件電路，該電路在FPGA中，將數(shù)字電路集成在一起，電路結(jié)構(gòu)簡潔，具有較好的穩(wěn)定性和靈活性；在硬件電路平臺基礎(chǔ)上，以四路視頻圖像分割為例，完成了I2C總線接口模塊，異步FIFO模塊，有效視頻圖像數(shù)據(jù)提取模塊，圖像存儲控制模塊和圖像合成模塊的設(shè)計，首先，由攝像頭采集四路模擬視頻信號，經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號后送入異步FIFO緩沖。然后，根據(jù)畫面分割需要進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)抽取，并將抽取的視頻圖像數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則存儲到圖像存儲器。最后，按照數(shù)字視頻圖像的數(shù)據(jù)格式，將四路視頻圖像合成一路編碼輸出，實現(xiàn)了四路視頻圖像分割的功能。從而驗證了電路設(shè)計和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實現(xiàn)多路視頻圖像的采集、存儲和合成等邏輯控制功能，I2C總線對兩片視頻解碼器進(jìn)行動態(tài)配置等方法，實現(xiàn)四路視頻圖像的輪流采集、存儲和圖像的合成，提高了系統(tǒng)集成度，并可根據(jù)系統(tǒng)需要修改設(shè)計和進(jìn)一步擴(kuò)展功能，同時提高了系統(tǒng)的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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單片機(jī)與DSP之間通信問題一直是大家關(guān)注得焦點，目前已出現(xiàn)的不少解決方案但大多針對于5V工作電壓的DSP系 統(tǒng),筆者對諸方案進(jìn)行詳細(xì)比較分析,發(fā)現(xiàn)多數(shù)并未從根本上解決不同系統(tǒng)之間通信的電平轉(zhuǎn)換問題,面對工作電壓并不唯一的 DSP芯片系列,在此提出一種全新的串行通信模式,經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信中電平轉(zhuǎn)換問題可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,并且在實際開發(fā) 的直流無刷電機(jī)變頻器人機(jī)界面與控制核心TMS320LF2407 DSP之間串行通信中驗證了其可行性。
上傳時間： 2013-07-18
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目前電力系統(tǒng)正朝著設(shè)備數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)化的方向發(fā)展，電力系統(tǒng)的行為也將會越來越復(fù)雜。作為電網(wǎng)故障分析必不可少的故障錄波器，電網(wǎng)的日趨復(fù)雜化對其性能提出了更高的要求。FPGA技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術(shù)的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實現(xiàn)方案，簡要分析了其軟硬件結(jié)構(gòu)和功能；接著針對故障錄波裝置中數(shù)據(jù)采集的高精度、高速度問題，提出了基于FPGA和AD7656的數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計方案；針對大容量故障數(shù)據(jù)的存儲問題，設(shè)計了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器的FPGA上實現(xiàn)SDRAM控制器的方案，并運用modelsim6.0仿真工具對設(shè)計的SDRAM控制器進(jìn)行了仿真；研究了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器上構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的問題；最后討論了行波測距算法在輸電線路故障錄波器中應(yīng)用的相關(guān)問題。
上傳時間： 2013-07-17
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模／數(shù)轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代測控電路中非常重要的環(huán)節(jié)，它有并行和串行兩種數(shù)據(jù)輸出形式。目前，模／數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC已被做成大規(guī)模集成電路，并有多種型號和種類可供選擇。本文介紹了AD7654的性能特點，并設(shè)計了AD76
標(biāo)簽： 7654 AD 高速AD轉(zhuǎn)換器 單片機(jī)接口
上傳時間： 2013-07-18
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當(dāng)前，在系統(tǒng)級互連設(shè)計中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達(dá)到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟(jì)的信號同步方法?；诖蠭/O的設(shè)計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計算和控制、測試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機(jī)箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴(kuò)展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級路由器和交換機(jī)、遠(yuǎn)程接入交換機(jī)、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板?，F(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進(jìn)電信計算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機(jī)制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓?fù)?、高信號密度、?biāo)準(zhǔn)機(jī)械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當(dāng)前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計高速串行接口將為設(shè)計帶來巨大的靈活性和可擴(kuò)展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行了簡要的介紹和分析，詳細(xì)分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進(jìn)行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時間： 2013-05-29
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低壓電力線通信(PLC)具有網(wǎng)絡(luò)分布廣、無需重新布線和維護(hù)方便等優(yōu)點。近年來，低壓電力線通信被看成是解決信息高速公路“最后一英里”問題的一種方案，在國內(nèi)外掀起了一個新的研究熱潮。電力線信道中不僅存在多徑干擾和子信道衰落，而且還存在開關(guān)噪聲和窄帶噪聲，因此在電力線通信系統(tǒng)中，信道編碼是不可或缺的重要組成部分。 本文著重研究了在FPGA上實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的信道編解碼方案。其中編碼端由卷積碼編碼器和交織器組成，解碼端由Viterbi譯碼器和解交織器組成，同時為了與PC機(jī)進(jìn)行通信，還在FPGA上做了一個RS232串行接口模塊，以上所有的模塊均采用硬件描述語言VerilogHDL編寫。另外，峰值平均功率比(PAR)較大是OFDM系統(tǒng)所面臨的一個重要問題，必須要考慮如何降低大峰值功率信號出現(xiàn)的概率。本文重點研究了三種降低PAR的方法：即信號預(yù)畸變技術(shù)、信號非畸變技術(shù)和編碼技術(shù)。這三種方法各有優(yōu)缺點，但是迄今為止還沒有一種好方法能夠徹底地解決OFDM系統(tǒng)中較高PAR的弊病。本論文內(nèi)容安排如下：第一章介紹了課題的背景，可編程器件和OFDM技術(shù)的發(fā)展歷程。第二章詳細(xì)介紹了OFDM的原理以及實現(xiàn)OFDM所采用的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。第三章詳細(xì)介紹了本課題中信道編碼的方案，包括信道編碼的基本原理，組成結(jié)構(gòu)以及方案中采用的卷積碼和交織的原理及設(shè)計。第四章詳細(xì)討論了編碼方案如何在FPGA上實現(xiàn)，包括可編程邏輯器件FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)特點，開發(fā)流程，以及串口通信接口、編解碼器的FPGA設(shè)計。第五章詳細(xì)介紹了如何降低OFDM系統(tǒng)中的峰值平均功率比。最后，在第六章總結(jié)全文，并對課題中需要進(jìn)一步完善的方面進(jìn)行了探討。
上傳時間： 2013-04-24
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智能電表、水表、煤/燃?xì)獗怼崃勘淼却罅康爻霈F(xiàn)在人們的生活中，同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣，工作量大，工作效率低，不僅給用戶帶來不便，而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現(xiàn)象。隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工抄表已經(jīng)逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數(shù)據(jù)集中處理器，是多對象自動抄表系統(tǒng)的通信橋梁，負(fù)責(zé)對各智能表的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲和管理，及時有效地向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)并執(zhí)行上位機(jī)發(fā)送的指令。提高多對象集中器數(shù)據(jù)處理能力，有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統(tǒng)AMRS（Automation Meter Reading System）目前需要解決的關(guān)鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復(fù)雜的通信與控制系統(tǒng)，提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本，集成了相當(dāng)多的硬件資源，硬件的擴(kuò)展和設(shè)計大大簡化，ARM9（S3C2410）為工業(yè)級芯片，抗干擾能力強，能夠適應(yīng)運行現(xiàn)場的較惡劣環(huán)境，8/16位微控制器運算能力有限，對于較復(fù)雜的通信與控制算法難以順利完成；硬件平臺依賴性強，不利于軟件的開發(fā)、升級與移植；在缺乏多任務(wù)調(diào)度機(jī)制的情況下，應(yīng)用軟件不僅實現(xiàn)難度大，且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，主要研究了多對象遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中集中器的軟件和硬件實現(xiàn)，對硬件資源進(jìn)行了外圍擴(kuò)展，對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進(jìn)行了擴(kuò)展設(shè)計，使之具備了滿足使用需求的最小系統(tǒng)硬件資源，包括時鐘、復(fù)位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設(shè)計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標(biāo)準(zhǔn)；電源電路為多對象集中器系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源；看門狗電路的設(shè)計保證多對象集中器系統(tǒng)可靠運行，防止系統(tǒng)死機(jī)；數(shù)據(jù)存儲器主要用于存儲參數(shù)、變量、集中器自身的參數(shù)，負(fù)責(zé)智能表的參數(shù)以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機(jī)之間的通信線路，采用CAN現(xiàn)場總線進(jìn)行通信；下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信，采用RS-485總線進(jìn)行通信。軟件設(shè)計上，主要針對多對象集中器的數(shù)據(jù)存儲功能和串行通訊功能進(jìn)行程序編寫?；贏RM的多對象遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)集中器可以實現(xiàn)多對象遠(yuǎn)程抄表，提高了數(shù)據(jù)處理能力，有效完成了上下行通信，可靠性強，穩(wěn)定性高，結(jié)構(gòu)簡單。
標(biāo)簽： ARM 對象 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) 集中器
上傳時間： 2013-06-07
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運動控制系統(tǒng)是機(jī)器人控制系統(tǒng)的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人運動控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)更加開放、更加模塊化，同時ARM芯片的高速大容量的數(shù)據(jù)處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統(tǒng)中實時、高速、高精度的技術(shù)瓶頸. 嵌入式技術(shù)是當(dāng)今最熱門的技術(shù)之一，由于簡潔、高效等優(yōu)點，使得其廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域；所謂嵌入式系統(tǒng)就是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機(jī)器人控制器的設(shè)計過程。文章首先介紹了機(jī)器人本體規(guī)劃、嵌入式系統(tǒng)和嵌入式微處理器S3C44B0X的結(jié)構(gòu)特點；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設(shè)計，包括硬件設(shè)計和CPLD軟件設(shè)計。其中控制器硬件平臺擴(kuò)展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進(jìn)入驅(qū)動電路模塊，從而實現(xiàn)控制機(jī)器人運動的目的。在CPLD設(shè)計過程中，引入JTAG調(diào)試接口，方便系統(tǒng)程序的下載和調(diào)試，通過自上而下、分塊設(shè)計的思想給出了QUARTUSⅡ設(shè)計環(huán)境下的軟件代碼。本系統(tǒng)利用不同任務(wù)間的切換來實現(xiàn)通信過程，而不再采用無操作系統(tǒng)的工程文件的形式，這樣不但有利于項目的調(diào)試，也有利于對其它接口的擴(kuò)展。最后對該控制器進(jìn)行了測試和分析。
標(biāo)簽： CPLD ARM 四足機(jī)器人 嵌入式控制器
上傳時間： 2013-07-19
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