PID算法自從問(wèn)世以來(lái),一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展,PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法,針對(duì)特定的控制領(lǐng)域,出現(xiàn)了一些新的控制算法,模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟,為集成控制芯片開(kāi)拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性,同時(shí)節(jié)省了外圍的電路,使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題,對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析,對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù),利用Matlab仿真軟件,對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明,模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作,使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問(wèn)題,能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀,提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上,選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片,利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想,在Altera公司提供的QuartusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中,利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法,同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析,該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問(wèn)題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問(wèn)題,提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性,減少了系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)周期,節(jié)省了外圍設(shè)備的電路,降低了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本。
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隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,各種電子設(shè)備對(duì)時(shí)間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導(dǎo)航、導(dǎo)彈控制、潛艇定位、各種觀測(cè)、通信等方面,時(shí)鐘同步技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用,得到了廣泛的推廣。對(duì)于分布式采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō),中心主站需要對(duì)來(lái)自于不同采集設(shè)備的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析,得到各個(gè)采集點(diǎn)對(duì)同一事件的采集時(shí)間差異,通過(guò)對(duì)該時(shí)間差異的分析,最終做出對(duì)事件的準(zhǔn)確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個(gè)采集設(shè)備不具有統(tǒng)一的時(shí)鐘基準(zhǔn),那么得到的各個(gè)采集時(shí)間差異就不能反映出實(shí)際情況,中心主站也無(wú)法準(zhǔn)確地對(duì)事件進(jìn)行分析和判斷,甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。因此,時(shí)鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運(yùn)作的必要前提。 目前國(guó)內(nèi)外時(shí)鐘同步領(lǐng)域常用的技術(shù)有GPS授時(shí)技術(shù),鎖相環(huán)技術(shù)和IRIG-B 碼等。GPS授時(shí)技術(shù)雖然精度高,抗干擾性強(qiáng),但是由于需要專用的GPS接收機(jī),若單純使用GPS 授時(shí)技術(shù)做時(shí)鐘同步,就需要在每個(gè)采集點(diǎn)安裝接收機(jī),成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號(hào)在頻率和相位上與輸入?yún)⒖夹盘?hào)同步的技術(shù),輸出信號(hào)的時(shí)鐘準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入?yún)⒖夹盘?hào)。IRIG-B 碼是一種信息量大,適合傳輸?shù)臅r(shí)間碼,但是由于其時(shí)間精度低,不適合應(yīng)用于高精度時(shí)鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析,本文結(jié)合這三種常用技術(shù),提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時(shí)鐘同步控制技術(shù)。該技術(shù)既保留了GPS 授時(shí)的高精確度和高穩(wěn)定性,又具備IRIG-B時(shí)間碼易傳輸和低成本的特性,為分布式采集系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設(shè)計(jì)采用了Ublox公司的精確授時(shí)GPS芯片LEA-5T,通過(guò)對(duì)GPS芯片串行時(shí)間信息解碼,獲得準(zhǔn)確的UTC時(shí)間,并實(shí)現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個(gè)采集設(shè)備的精確時(shí)間打碼。為了能夠使整個(gè)分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘,本論文采用了數(shù)模混合的鎖相環(huán)技術(shù),將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號(hào)作為參考基準(zhǔn),生成了與秒信號(hào)高精度同步的100MHZ 高頻時(shí)鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分,將B 碼的準(zhǔn)時(shí)標(biāo)志與GPS 秒信號(hào)同步,提高了IRIG-B 碼的時(shí)間精度。在分布式采集系統(tǒng)中,IRIG-B時(shí)間碼能直接通過(guò)串口或光纖將各個(gè)采集點(diǎn)時(shí)間與UTC時(shí)間統(tǒng)一,節(jié)約了各點(diǎn)布設(shè)GPS 接收機(jī)的高昂成本。最后,通過(guò)PC104總線對(duì)時(shí)鐘同步控制卡進(jìn)行了數(shù)據(jù)讀取和測(cè)試,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,提出了改進(jìn)方案。實(shí)驗(yàn)表明,改進(jìn)后的時(shí)鐘同步控制方案具有很高的時(shí)鐘同步精度,對(duì)時(shí)鐘同步技術(shù)有著重大的推進(jìn)意義!
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激光打標(biāo)是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標(biāo)刻。激光打標(biāo)以其“打標(biāo)速度快、性能穩(wěn)定、打標(biāo)質(zhì)量好”等優(yōu)勢(shì),獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標(biāo)系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的,運(yùn)動(dòng)控制卡必須插在計(jì)算機(jī)的PCI插槽內(nèi),且不支持熱捅拔,影響了控制卡的穩(wěn)定性;以單片機(jī)為主控制器的激光打標(biāo)控制卡雖然成本低、運(yùn)行可靠,但由于其運(yùn)算速度慢、存儲(chǔ)容量有限,限制了它的應(yīng)用范圍。 運(yùn)動(dòng)控制卡是激光打標(biāo)系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計(jì)了一種新型的基于USB總線,以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標(biāo)控制卡,它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強(qiáng)、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力與運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制能力相結(jié)合,具有信息處理能力強(qiáng)、開(kāi)放程度高、使用方便的特點(diǎn)。 本文首先介紹了激光打標(biāo)的原理,激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對(duì)USB總線技術(shù)作了簡(jiǎn)要介紹后,詳細(xì)討論了激光打標(biāo)控制卡的硬件電路設(shè)計(jì),包括USB接口電路,F(xiàn)PGA主控單元電路,D/A單元電路,存儲(chǔ)器電路,I/O接口電路等。接著對(duì)USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細(xì)設(shè)計(jì),通過(guò)軟硬件調(diào)試,控制卡實(shí)現(xiàn)了USB通信,輸出兩路模擬信號(hào),SRAM數(shù)據(jù)讀寫,數(shù)字量輸入輸出等功能。
標(biāo)簽: FPGA USB 激光打標(biāo)
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煙葉烘烤是煙葉生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),為保證煙葉烘烤的質(zhì)量,需要有效的控制溫度和濕度讓其按照“三段式”工藝曲線進(jìn)行變化。本文通過(guò)對(duì)三段式工藝的分析,構(gòu)建了以FPGA為控制核心,采用數(shù)字式溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度測(cè)量的烤煙自動(dòng)控制系統(tǒng)。 整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是基于CYCLONEⅡ系列的FPGA器件EP2C8Q208C8進(jìn)行的。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的配置電路、驅(qū)動(dòng)電路、顯示控制電路、語(yǔ)音提示和溫濕度測(cè)量電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),并給出了各個(gè)模塊的電路原理圖。由于溫濕度測(cè)量是系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的重要部分,所以本文重點(diǎn)討論了溫度傳感器DS18820和濕度傳感器HS1101的性能特點(diǎn)、工作原理、處理次序和設(shè)計(jì)流程。針對(duì)煙葉烘烤過(guò)程中烤房溫濕度的測(cè)量和控制中,存在的強(qiáng)時(shí)變、大時(shí)滯、非線性的問(wèn)題,采用了模糊控制算法進(jìn)行控制,并給出了模糊控制器設(shè)計(jì)的方法。另外,為方便用戶調(diào)用煙葉烘烤中經(jīng)驗(yàn)曲線,提出了使用EEPROM對(duì)烘烤經(jīng)驗(yàn)曲線參數(shù)進(jìn)行處理。而且討論了如何通過(guò)I2C總線與EEPROM進(jìn)行讀寫操作進(jìn)而實(shí)現(xiàn)參數(shù)的保存和讀取。系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果表明烤煙自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上達(dá)到了實(shí)際的要求,具有一定的先進(jìn)性。
標(biāo)簽: FPGA 自動(dòng)控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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LED顯示屏是LED點(diǎn)陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來(lái),以其亮度高、視角廣、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比高的特點(diǎn),在交通、廣告、新聞發(fā)布、體育比賽、電子景觀等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數(shù)據(jù)的關(guān)鍵,是整個(gè)LED視頻顯示系統(tǒng)的核心。本文研究的是對(duì)全彩色同步LED屏的控制,控制LED屏同步顯示在上位機(jī)顯示系統(tǒng)中某固定位置處的圖像。根據(jù)已有的LED顯示屏及其驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn),提出了一種可行的方案并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分:視頻信號(hào)的獲取,視頻信號(hào)的處理。 經(jīng)過(guò)分析比較,決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源,視頻源經(jīng)過(guò)DVI解碼芯片TFP401A的解碼后,可以獲得圖像的數(shù)字信息,這些信息包括紅、綠、藍(lán)三基色的數(shù)據(jù)以及行同步、場(chǎng)同步、使能等控制信號(hào)。這些信號(hào)將在視頻信號(hào)處理模塊中被使用。 信號(hào)處理模塊在接收視頻信號(hào)源后,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最后輸出數(shù)據(jù)給驅(qū)動(dòng)電路。在信號(hào)處理模塊中,采用了可編程邏輯器件FPGA來(lái)完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程(ISP)等特點(diǎn),所以特別適合于本設(shè)計(jì)。利用FPGA的可編程性,在FPGA內(nèi)部劃分了各個(gè)小模塊,各小模塊中通過(guò)少量的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系,這樣就將比較大的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成許多小的系統(tǒng),使得設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單,容易驗(yàn)證。本文分析了驅(qū)動(dòng)電路所需要的數(shù)據(jù)的特點(diǎn),全彩色灰度級(jí)的實(shí)現(xiàn)方式,決定把系統(tǒng)劃分為視頻源截取、RGB格式轉(zhuǎn)化、位平面分離、讀SRAM地址發(fā)生器、寫SRAM地址發(fā)生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實(shí)現(xiàn)等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試。改進(jìn)了時(shí)序、優(yōu)化了布局布線,使得系統(tǒng)性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎(chǔ)上,課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設(shè)計(jì)視頻信號(hào)處理模塊,在Quartus II和modelsim平臺(tái)下,用Verilog HDL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。
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基于TMS320F2812的SVPWM控制
標(biāo)簽: F2812 SVPWM 2812 320F
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制理論及永磁材料等技術(shù)的快速發(fā)展,以永磁同步電機(jī)作為控制對(duì)象的傳動(dòng)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注,隨著FPGA的技術(shù)的普及和廣泛應(yīng)用,使得各種先進(jìn)的控制算法得以實(shí)現(xiàn),于是數(shù)字化、智能化的永磁交流控制器成為必然的發(fā)展趨勢(shì)和當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文的主要工作就是圍繞數(shù)字化的永磁同步電機(jī)控制器研究來(lái)展開(kāi)。首先深入研究了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法及電機(jī)控制策略問(wèn)題。在對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,在PSIM仿真軟件中建立了永磁同步電機(jī)的電機(jī)模型,提出了一種永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。其次對(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),并對(duì)滑模控制理論和矢量控制進(jìn)行了深入的研究分析,將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中,改善了傳統(tǒng)PI控制器參數(shù)整定繁瑣、系統(tǒng)魯棒性差的缺點(diǎn),仿真結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越性。最后在永磁同步電機(jī)建模仿真的基礎(chǔ)上,根據(jù)永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)要求及FPGA的特點(diǎn),提出永磁同步電機(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,分別對(duì)SVPWM、Park變換、SMC、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。各模塊在Modelsim平臺(tái)上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開(kāi)發(fā)板上完成硬件驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明:永磁同步電機(jī)在低速和高速時(shí)都能穩(wěn)定運(yùn)行,從而證實(shí)了本設(shè)計(jì)方案的可行性。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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論文于單片機(jī)控制的基步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要: 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào),電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在,加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速,因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)每給一個(gè)脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,這樣就可以通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)脈沖到下一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來(lái)改變脈沖的頻率,延時(shí)的長(zhǎng)短來(lái)具體控制步進(jìn)角來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。在本設(shè)計(jì)方案中采用AT89C51型單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器改變CP脈沖的頻率從而實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速與正反轉(zhuǎn)的功能。
標(biāo)簽: zip 單片機(jī)控制 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)
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關(guān)于PID算法自動(dòng)控制的詳細(xì)介紹,并有如何針對(duì)一些具體情況的編程介紹
上傳時(shí)間: 2013-08-05
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通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協(xié)議。串行外設(shè)用到異步串行接口一般采用專用集成電路實(shí)現(xiàn)。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊,而時(shí)常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能,或者當(dāng)在FPGA上設(shè)計(jì)時(shí),需要將UART功能集成到FPGA內(nèi)部而不能使用芯片。藍(lán)牙主機(jī)控制器接口則是實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備與藍(lán)牙模塊之間互操作的控制部件。當(dāng)在使用藍(lán)牙設(shè)備的時(shí)候尤其是在監(jiān)控場(chǎng)所,接口控制器在控制數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)的傳輸上就起了至關(guān)重要的作用。 論文針對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的實(shí)際需要,設(shè)計(jì)了一個(gè)藍(lán)牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成,既可以單獨(dú)使用,也可集成到系統(tǒng)芯片中,并且整個(gè)設(shè)計(jì)緊湊、穩(wěn)定且可靠,其用途廣泛,具有一定的使用價(jià)值。 本設(shè)計(jì)采用TOP-DOWN設(shè)計(jì)方法,整體上分為UART接口和藍(lán)牙主機(jī)控制器接口兩部分。首先根據(jù)UART和藍(lán)牙主機(jī)控制器接口的實(shí)現(xiàn)原理和設(shè)計(jì)指標(biāo)要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),對(duì)系統(tǒng)劃分模塊以及各個(gè)模塊的信號(hào)連接;然后進(jìn)行模塊設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出每個(gè)模塊的功能,并用VHDL語(yǔ)言編寫代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊功能;再使用ISE8.2I自帶的仿真器對(duì)各模塊進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真;最后進(jìn)行硬件驗(yàn)證,在Virtex-II開(kāi)發(fā)板上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了發(fā)送、接收和波特率發(fā)生等功能,驗(yàn)證了結(jié)果,表明設(shè)計(jì)正確,功能良好,符合設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽: HCIUART FPGA 藍(lán)牙
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