本文對基于DSP和FPGA運動控制器的設計進行了研究。主要內容如下： （1）深入研究國內外運動控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀和前景。 （2）規(guī)劃運動控制器的硬件和軟件整體研發(fā)方案。 （3）對運動控制器的各個功能模塊進行硬件設計。 （4）對運動控制算法和數(shù)字濾波算法進行設計，編寫控制軟件。 （5）對運動控制系統(tǒng)的性能進行分析和訪真，調節(jié)控制器參數(shù)，使運動控制系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。 （6）構建實驗系統(tǒng)，編寫人機界面軟件，驗證運動控制器的性能。
上傳時間： 2013-06-13
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隨著微電子技術的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強大，F(xiàn)PGA內部可用邏輯資源飛速增長，近來推出的FPGA都針對數(shù)字信號處理的特點做了特定設計，集成了存儲器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實現(xiàn)特定的信號處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設計工程師提供了新的選擇。實時圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結構來完成整個復雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長處，對于算法實現(xiàn)簡單、運算量大、實時性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實現(xiàn)，DSP則用來處理經過預處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運行算法結構復雜，乘加運算多的算法。整個系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應用，完成了Stratix芯片的選型。設計了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設計圖。并對電路板進行調試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設計，并調試成功，應用到FPGA的調試下載配置中，取得了良好的實驗與經濟效果。（3）充分利用FPGA的設計開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學濾波和自適應閾值的FPGA實現(xiàn)，并給出了詳細的實現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經過試驗調試，達到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設計，經過調試，實現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學習了C6701DSP芯片的工作特性以及內部功能結構，完成了DSP外圍存儲器的擴展、時鐘信號發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設計。
上傳時間： 2013-07-22
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該論文介紹二次雷達的基本概念、發(fā)展歷史、工作流程和運作機理以及單脈沖二次雷達的系統(tǒng)原理,并且對傳統(tǒng)的單脈沖二次雷達應答信號處理器的硬件結構進行改進,提出一種全新的應答處理器硬件結構,即FPGA+DSP的混合結構.這種硬件結構的特點是結構靈活,有較強的通用性.該論文圍繞FPGA+DSP這種數(shù)字信號處理的硬件結構,闡述了它在單脈沖二次雷達應答數(shù)字信號處理器中的應用,使用VHDL語言設計FPGA程序,并且給出主要模塊的仿真結果.FPGA主要完成距離計數(shù)、方位計數(shù)、脈沖分解、產生應答數(shù)據(jù)送給DSP、與PC104交換報表等功能.長時間的成功試驗表明,基于FPGA和DSP技術的二次雷達應答信號處理器在3毫秒內可以同時處理四個重疊應答,計算所接收的每一個脈沖的到達方向,得到真實脈沖并且給出脈沖置信度.系統(tǒng)達到了預期的目的.該課題的另外一個重要意義是對傳統(tǒng)的二次監(jiān)視雷達應答信號處理器進行了改進,使單脈沖二次雷達系統(tǒng)的應答處理能力在可靠性、穩(wěn)定性和系統(tǒng)精度三個方面有質的飛躍.
上傳時間： 2013-04-24
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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域具有重要的應用價值。 論文從步行康復訓練器的設計與制作出發(fā)，主要進行機器人的運動控制系統(tǒng)設計和研究。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為核心進行運動控制系統(tǒng)平臺的設計。 論文詳細研究了以DSP和FPGA為核心實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的軟、硬件設計，利用DSP實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)總體結構與相關功能模塊，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)進行了功能仿真和時序仿真。 結果表明，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。
標簽： FPGA DSP 機器人 運動控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-22
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隨著微電子技術和電力電子技術的飛速發(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)方法進行了詳細討論。 為提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通過對FPGA的編程設計，在FPGA中實現(xiàn)了PCI總線目標設備接口控制器、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。 基于改進的數(shù)字PID控制器和前饋控制，設計開發(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)了控制卡的驅動程序，并詳細介紹了驅動程序的開發(fā)流程。
上傳時間： 2013-08-01
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該文主要介紹基于DSP(TMS320LF2407A)和CPLD(MAX3128A)伺服運動控制平臺的設計.文中在討論了永磁同步電機的控制策略的基礎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.詳細闡述由TMS320LF2407A和MAX3128A構建的傳動控制系統(tǒng)平臺.以上述平臺為基礎,設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)超調和抗擾性的矛盾,將IP調節(jié)器引入系統(tǒng).通過試驗證明IP調節(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.工程實踐證明了設計的正確性.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.文中詳細分析了設計數(shù)字操作器的硬件模塊及框圖和軟件流程,實際應用表明數(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用.
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機與信息技術的發(fā)展，生物特征識別技術受到了廣泛的關注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內容，一直以來是國內外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術在嵌入式系統(tǒng)上的應用。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長。為了克服這個缺點，本文構建了浮點DSP和FPGA協(xié)同處理構架的硬件平臺，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，還設計了各硬件模塊的驅動程序，為應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到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設計經驗。 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上本文提出了便于FPGA實現(xiàn)“粗匹配”算法。此外，還設計了用于和DSP通信的接口模塊設計。 3．完成了系統(tǒng)應用程序設計。在使用uC/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)的基礎上設計了各系統(tǒng)任務，通過調用驅動程序控制和協(xié)調各硬件模塊，實現(xiàn)了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設計了指紋庫數(shù)據(jù)結構，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、快速的進行指紋識別，各模塊工作穩(wěn)定。同時，模塊化的軟硬件設計使本系統(tǒng)便于進行二次開發(fā)，快速應用于各種場合。
標簽： FPGA DSP 自動 指紋識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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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，超聲檢測技術以其快速、準確、無污染、低成本等特點，成為國內外應用廣泛、發(fā)展迅速、使用頻率最高的一種無損檢測技術。其中超聲儀器的發(fā)展水平直接影響著超聲檢測技術的發(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雜數(shù)字信號處理算法的支持，因此開發(fā)與設計一種高性能、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構對超聲的強烈散射，造成嚴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重下降。目前，對粗晶材料的檢測仍然是超聲檢測技術的一大難題。采用信號處理技術提高超聲檢測能力和信噪比是無損檢測領域的重要研究課題。本文在設計具備復雜信號處理能力的便攜式探傷儀的基礎上，進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。
上傳時間： 2013-04-24
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電能是一種使用最為廣泛的能源，其應用程度已成為一個國家發(fā)展水平的主要標志之一。隨著計算機、電力電子和信息技術等高新產業(yè)的發(fā)展和普及，電能質量已成為電力部門及其用戶日益關注的問題，對電能質量監(jiān)測和分析也具有重要的現(xiàn)實意義。本文主要對電能質量監(jiān)測分析的相關理論和技術進行了研究，設計了基于DSP和ARM的雙CPU電能質量監(jiān)測儀的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。 本文首先對電能質量當前國內外的研究現(xiàn)狀進行了分析，對電能質量相關分析方法進行了闡述，提出了電能質量監(jiān)測儀的設計思路。本文采用雙CPU的硬件結構方式，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)電路硬件跟蹤電網頻率。軟件系統(tǒng)方面采用了模塊化設計，以便于軟件功能的改進和升級。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系，并通過PSCAD/EMTDC仿真驗證理論分析的準確性；對于暫態(tài)電能質量擾動采用小波變換進行檢測，并通過Matlab仿真驗證檢測效果。 本文最后對電能質量的實測數(shù)據(jù)進行分析，指出當前電能質量中存在的問題，并給出了相應的改善措施。對電能質量監(jiān)測儀進行了誤差分析，并結合誤差的原因提出了軟件校正方法。
上傳時間： 2013-04-24
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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)轉動而產生的兩路激光束之間的相位差，由此計算出旋轉的角速度。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)光纖陀螺的構成和工作原理。在整個系統(tǒng)中，DSP和PGGA分別擔任同的角色，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)進行濾波處理，最后的處理結果作為轉速的信息送給捷聯(lián)慣導系統(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；陀螺轉速信息的濾波輸出以及閉環(huán)的調節(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。
上傳時間： 2013-04-24
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