通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時支持短距離和長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌冢粡V泛應(yīng)用于微機和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?，而更重要的就是它們都具有不可移植性，因此要利用這些芯片來實現(xiàn)PC機和FPGA芯片之間的通信，勢必會增加接口連線的復(fù)雜程度以及降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對UART的特點以及FPGA設(shè)計具有可移植性的優(yōu)勢，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設(shè)計方法，其中主要包括狀態(tài)機的描述形式以及自頂向下的設(shè)計方法，利用硬件描述語言來編制UART的各個子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內(nèi)部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點而且同時也使整個系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設(shè)計的LIART支持標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設(shè)計有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個獨立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長度以及奇偶校驗方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級、較強的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內(nèi)部自診斷的能力，模塊內(nèi)分開的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復(fù)用技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場合，因此可以達到資源利用的最大化。 在具體的設(shè)計過程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開發(fā)環(huán)境中對各個功能模塊進行綜合優(yōu)化、仿真驗證以及下載實現(xiàn)。各項數(shù)據(jù)結(jié)果表明，本課題中所設(shè)計的UART滿足預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。
上傳時間： 2013-08-02
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隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，國內(nèi)高速公路、城市道路、停車場建設(shè)越來越多，對交通控制、安全管理的要求也日益提高，智能交通系統(tǒng)( IntelligentTransportation Systems，簡稱ITS)已成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的主要方向，而車牌識別系統(tǒng)(License Plate Recognition System，簡稱LPRS)技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心，起著舉足輕重的作用，可以被廣泛地應(yīng)用于高速公路自動收費(ElectronicToll Collection，簡稱ETC)、停車場安全管理、被盜車輛的追蹤、車流統(tǒng)計等。 目前，車牌識別系統(tǒng)大多都是基于PC平臺的，其優(yōu)勢是實現(xiàn)容易，但是成本高、實時性不強、穩(wěn)定性不高等缺點使其不能廣泛推廣。為了克服以上的缺點，且滿足識別速度和識別率的要求，本文在原有車牌識別硬件系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上做了一定的改進(原系統(tǒng)在圖像采集、接口通信、系統(tǒng)穩(wěn)定、脫機工作等方面存在一定問題)，與團隊成員一起設(shè)計出了新的車牌識別硬件系統(tǒng)，采用單DSP+FPGA和雙DSP+FPGA雙板子的方式來共同實現(xiàn)(本人負責(zé)單DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制，另一成員負責(zé)雙DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制)。 本文所涉及的該車牌硬件系統(tǒng)，主要工作由以下幾個部分組成： 1.團隊共同完成了新車牌識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計，采用兩個板子實現(xiàn)。其中，本人負責(zé)單DSP+FPGA板子繪制。 2.團隊一起完成了整個系統(tǒng)的硬件電路調(diào)試。主要分為如下模塊進行調(diào)試：電源，DSP，F(xiàn)PGA，SAA7113H視頻解碼器，LCD液晶顯示和UART接口等。 3.負責(zé)完成了整個系統(tǒng)的DSP應(yīng)用程序設(shè)計。采用DSP/BIOS操作系統(tǒng)來構(gòu)建系統(tǒng)的框架，添加了多個任務(wù)對象進行管理系統(tǒng)的調(diào)度；用CSL編寫了DSP上的底層驅(qū)動：完成了車牌識別算法在DSP上的移植與優(yōu)化。 4.參與完成了部分FPGA程序的開發(fā)，主要包括圖像采集、存儲、傳輸幾個模塊等。 最終，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、快速的車牌識別，各模塊工作穩(wěn)定，能脫機實現(xiàn)圖像采集、傳輸、識別、結(jié)果輸出和顯示為一體化的功能；為以后進行高性能的車牌識別算法開發(fā)提供了一個很好的硬件平臺。
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設(shè)計的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來越多的用戶與設(shè)計公司開始使用FPGA進行系統(tǒng)開發(fā)，因此，PFAG的市場需求也越來越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來越先進，在如此良性循環(huán)下，不久的將來，F(xiàn)PGA可以主領(lǐng)集成電路設(shè)計領(lǐng)域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設(shè)計的首選。 @@ 隨著FPGA的開發(fā)技術(shù)日趨簡單化、軟件化，從面向硬件語言的VHDL、VerilogHDL設(shè)計語言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設(shè)計語言，硬件設(shè)計語言開始向高級語言發(fā)展。作為一個軟件設(shè)計人員，會很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z言?，F(xiàn)在軟件的設(shè)計中，算法處理的瓶頸就是速度的問題，如果采用專用的硬件電路，可以解決這個問題，本文在第一章第二節(jié)詳細介紹了軟硬結(jié)合的開發(fā)優(yōu)勢。另外，在第一章中還介紹了知識產(chǎn)權(quán)核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Core中軟核的設(shè)計與開發(fā)，許多FGPA的開發(fā)公司開始爭奪軟核的開發(fā)市場。 @@ 數(shù)字電路設(shè)計中最長遇到的就是通信的問題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設(shè)計中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進行通信，但是由于集成電路資源的問題，不可能所有的外部設(shè)備都要用并行總線進行通信，因此其外部通信就需要進行串行傳輸。又因為需要連接的外部設(shè)備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個小型CPU的內(nèi)部構(gòu)造，以及這三個通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 @@ 在硬件的設(shè)計開發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開發(fā)流程也相對的復(fù)雜。本文由于篇幅的問題，只對總的開發(fā)流程作了簡要的介紹，并且將其中最復(fù)雜但是又很重要的靜態(tài)時序分析進行了詳細的論述。在通信協(xié)議的開發(fā)中，需要注意接口的設(shè)計、時序的分析、驗證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計作為一個開發(fā)范例，從協(xié)議功能的研究到最后的驗證測試，將FPGA 的開發(fā)流程與關(guān)鍵技術(shù)等以實例的方式進行了詳細的論述。在SPI通信協(xié)議的開發(fā)中，不僅對協(xié)議進行了詳細的功能分析，而且對架構(gòu)中的每個模塊的設(shè)計都進行了詳細的論述。@@關(guān)鍵詞：FPGA；SPI；I2C；UART；靜態(tài)時序分析；驗證環(huán)境
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代DSP、FPGA等數(shù)字芯片的信號處理能力不斷提高，基于軟件無線電技術(shù)的現(xiàn)代通信與信息處理系統(tǒng)也得到了更為廣泛的應(yīng)用。軟件無線電的基本思想是以一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件系統(tǒng)作為其應(yīng)用平臺，把盡可能多的無線及個人通信和信號處理的功能用軟件來實現(xiàn)，從而將無線通信新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開發(fā)逐步轉(zhuǎn)移到軟件上來。另一方面，現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理速度、處理精度和動態(tài)范圍的要求也越來越高，需要每秒完成幾千萬到幾百億次運算。因此研制具備高速實時信號處理能力的通用硬件平臺越來越受到業(yè)界的重視。 @@ 目前的高速實時信號處理系統(tǒng)一般均采用DSP+FPGA的架構(gòu)，其中DSP主要負責(zé)完成系統(tǒng)通信和基帶信號處理算法，而FPGA主要完成信號預(yù)處理等前端算法，并提供系統(tǒng)常用的各種外部接口邏輯。本文的主要工作就在于完成通用型高速實時信號處理系統(tǒng)的FPGA軟件設(shè)計。 @@ 本文提出了一種基于多DSP與FPGA的通用高速實時信號處理系統(tǒng)的架構(gòu)。綜合考慮各方面因素，作者選擇使用兩片ADSP-TS201浮點DSP以混合耦合模型構(gòu)成系統(tǒng)信號處理核心；以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系統(tǒng)所需的各種接口，包括與ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外設(shè)接口。此外，作者還選擇了ADSP-BF533定點DSP加入系統(tǒng)當(dāng)中以擴展系統(tǒng)音視頻信號處理能力，體現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計正逐漸成為現(xiàn)代FPGA應(yīng)用的一個熱點。結(jié)合課題需要，作者以Xilinx公司的MicroBlze軟核處理器為核心在Virtex-5片內(nèi)設(shè)計了一個嵌入式系統(tǒng)，完成了對CF卡、DDR2 SDRAM存儲器的讀寫控制，并利用片內(nèi)集成的三態(tài)以太網(wǎng)MAC硬核模塊，實現(xiàn)了系統(tǒng)與上位PC機之間的以太網(wǎng)通信鏈路。此外，為擴展系統(tǒng)功能，適應(yīng)未來可能的軟件升級，進一步提高系統(tǒng)的通用性，還將嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II移植到MicroBlaze處理器上。 @@ 最后，作者介紹了基于Xilinx RocketIO GTP收發(fā)器的高速串行傳輸設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)和基本的設(shè)計方法，充分體現(xiàn)了目前高速實時信號處理系統(tǒng)的發(fā)展要求和趨勢。 @@關(guān)鍵詞：高速實時信號處理；FPGA；Virtex-5；嵌入式系統(tǒng)；MicroBlaze
標(biāo)簽： FPGA 實時信號 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，圖像處理系統(tǒng)在日常生活、工業(yè)、軍事和醫(yī)療方面等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文圍繞視頻圖像處理器的設(shè)計以及圖像增強算法的研究，開展了以下方面的研究： 1.對基于拉普拉斯算子的灰度圖像增強算法、基于飽和度分量反饋的自適應(yīng)亮度增強算法及其改進算法進行了仿真，并分別對增強前后的灰度圖像和彩色圖像進行了比較。 2.提出了一個視頻圖像處理器的硬件實現(xiàn)方案。該方案以FPGA為核心，具有較強的圖像實時處理能力，具有1路視頻輸入端口和1路視頻輸出端口，以及PCI接口和2個UART串行接口。 3.完成了視頻圖像處理器的原理圖設(shè)計、印制板圖設(shè)計。在印制板圖設(shè)計中，應(yīng)用信號完整新分析的理論，對高速電路的布局和布線進行了優(yōu)化設(shè)計，保證了硬件電路的性能。
上傳時間： 2013-06-13
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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現(xiàn)。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊，而時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)計時，需要將UART功能集成到FPGA內(nèi)部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現(xiàn)主機設(shè)備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當(dāng)在使用藍牙設(shè)備的時候尤其是在監(jiān)控場所，接口控制器在控制數(shù)據(jù)與計算機的傳輸上就起了至關(guān)重要的作用。 論文針對信息技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)過程中的實際需要，設(shè)計了一個藍牙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，既可以單獨使用，也可集成到系統(tǒng)芯片中，并且整個設(shè)計緊湊、穩(wěn)定且可靠，其用途廣泛，具有一定的使用價值。 本設(shè)計采用TOP-DOWN設(shè)計方法，整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據(jù)UART和藍牙主機控制器接口的實現(xiàn)原理和設(shè)計指標(biāo)要求進行系統(tǒng)設(shè)計，對系統(tǒng)劃分模塊以及各個模塊的信號連接；然后進行模塊設(shè)計，設(shè)計出每個模塊的功能，并用VHDL語言編寫代碼來實現(xiàn)模塊功能；再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真；最后進行硬件驗證，在Virtex-II開發(fā)板上對系統(tǒng)進行功能驗證。實現(xiàn)了發(fā)送、接收和波特率發(fā)生等功能，驗證了結(jié)果，表明設(shè)計正確，功能良好，符合設(shè)計要求。
上傳時間： 2013-07-13
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隨著交通工具的迅猛發(fā)展，智能交通系統(tǒng)(Intelligent TransportationSystems，簡稱ITS)在交通管理中受到廣泛的關(guān)注。而在ITS中，車牌識別(LicensePlate Recognition，簡稱LPR)是其核心技術(shù)。車牌識別系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和車牌識別算法兩個部分組成。由于車牌清晰程度、攝像機性能、氣候條件等因素的影響，牌照中的字符可能出現(xiàn)不清楚、扭曲、缺損或污跡干擾，這都給識別造成一定難度。因此，在復(fù)雜背景中快速準(zhǔn)確地進行車牌定位成為車牌識別系統(tǒng)的難點。 本文研究和設(shè)計了一種集圖象采集，圖象識別，圖象傳輸?shù)扔谝惑w的實時嵌入式系統(tǒng)。該平臺包括硬件系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用程序開發(fā)兩個方面，充分利用TI公司的C6000系列DSP強大的并行運算能力、以及FPGA的靈活時序邏輯控制技術(shù)，從硬件方面實現(xiàn)系統(tǒng)的高速運行。 本文的主要工作有兩部分組成，具體如下： (1) 在硬件設(shè)計方面：實現(xiàn)由A/D、電源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所組成的車牌識別系統(tǒng)；設(shè)計并完成系統(tǒng)的原理圖和印制板圖；完成電路板調(diào)試，以及完成FPGA．在高速圖像采集中的veriIog應(yīng)用程序開發(fā)。 (2) 在軟件開發(fā)方面：完成Philips公司的SAA7113H的配置代碼開發(fā)，以及DSP底層的部分驅(qū)動程序開發(fā)。 該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)25幀每秒的數(shù)字視頻流圖像數(shù)據(jù)的輸出，并由FPGA負責(zé)完成一幅720×572數(shù)據(jù)量的圖像采集。DSP負責(zé)系統(tǒng)的嵌入式操作，包括系統(tǒng)的控制和車牌識別算法的實現(xiàn)。 目前，嵌入式車牌識別系統(tǒng)硬件平臺已經(jīng)搭建成功，系統(tǒng)軟件代碼程序也已經(jīng)開發(fā)完成。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集、嵌入式操作與車牌識別算法、UART數(shù)據(jù)通信等功能，具有速度快、穩(wěn)定性高、體積小、功耗低等特點，為車牌識別算法提供一個較好的驗證平臺。
標(biāo)簽： FPGA DSP 車牌識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：yangbo69
眾所周知，信息傳輸?shù)暮诵膯栴}是有效性和可靠性，調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展正是體現(xiàn)了這一思想。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日益完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調(diào)制作為一種新的調(diào)制技術(shù)，因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應(yīng)用。 本文對基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)進行了討論和研究。首先對16QAM調(diào)制解調(diào)原理進行了闡述，建立了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過分析提出了基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方案。最后編寫Verilog代碼實現(xiàn)了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規(guī)模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417，并通過軟件編程對其進行了相關(guān)調(diào)試。文中詳細介紹了基帶成形濾波器、載波恢復(fù)和定時同步的基本原理及其設(shè)計方法。首先用Matlab對整個16QAM系統(tǒng)進行了軟件仿真；然后用硬件描述語言Verilog HDL在QuartusⅡ環(huán)境下完成了系統(tǒng)關(guān)鍵算法的編寫、行為仿真和綜合，最后詳細闡述了異步串口(UART)的FPGA實現(xiàn)，把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
標(biāo)簽： FPGA QAM 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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本文設(shè)計實現(xiàn)了一種基于FPGA的DES加密系統(tǒng)。 概括起來，本文主要完成了以下幾方面的主要工作：完成了DES加密系統(tǒng)的整體設(shè)計。整個系統(tǒng)包括DES加密核心模塊，UART通信接口模塊和BLOCKRAM存儲模塊。以EITS2003開發(fā)板為硬件開發(fā)平臺，ISEwebpack為開發(fā)軟件，用Verilog硬件描述語言設(shè)計并且實現(xiàn)了三大模塊的具體功能及整體連接。用PC，串口調(diào)試工具，UART通信接口和EITS2003開發(fā)板測試并驗證了整個系統(tǒng)的功能。探討了DES加密系統(tǒng)在軍事通信總站內(nèi)的應(yīng)用。
標(biāo)簽： FPGA DES 加密 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-06-14
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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)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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