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  • FPGA在電機控制器中的應用研究

    隨著國民經濟的飛速發展,傳統的電機已無法滿足當前工程的要求,其作用也由過去簡單的起停控制、提供動力上升到要求對其速度、位置、轉矩等進行精確的控制,并能實現快速加速、減速、反轉以及準確停止等,使被驅動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現代電子技術及控制理論飛速發展的今天,電機控制技術也得到了飛快的發展,電機控制器也由模擬分立元件構成的電路向數模混合、全數字方向發展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應用。 論文首先對無刷直流電機系統進行了綜合性論述。對系統的組成、及系統中主要部分:如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進行了較詳細的說明;并且提出了與本研究相關的控制機理和實施方案。 其次,論文對FPGA芯片的特點及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進行了較詳細的論述;同時對超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點和應用進行了研究;并提出了應用FPGA芯片對電機速度進行控制的系統構成及工作原理。 論文還對FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機控制的方案進行了論述,利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機控制器的設計、制造和調試,并在此基礎上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進行調速控制的方法;兩種控制器共同工作,組合方便、功能強大,適合在高精度、高效、寬變速控制的應用場合下,可對電機實現精度更高、策略更復雜的控制。 論文最后還對在具體產品中的應用效果及行了簡單分析。

    標簽: FPGA 電機控制器 中的應用

    上傳時間: 2013-08-04

    上傳用戶:小鵬

  • 基于ARM的煤礦井下水泵電機網絡監控系統的研究

    目前國內井下水泵電機多數采用傳統的人工進行控制,即人工加繼電器進行控制的方法。這種方法控制線路復雜,設備運行的自動化程度低,可靠性差,工人勞動強度大,應急能力差等缺點。針對當前國家對煤礦企業安全生產要求的不斷提高和企業自身發展所遇到的實際問題,研制了基于ARM的煤礦井下水泵電機網絡監控系統,不僅可以完成水位檢測、軸溫檢測、流量檢測、水泵起動、停止及其過程控制,而且還可以進行數據傳輸、處理等工作。它具有以下特點:水位實時在線檢測與顯示;水泵啟動與停止控制;多臺水泵實時“輪班工作制”;根據涌水量大小和用電“避峰就谷”原則,控制投入運行的水泵臺數;與監控中心聯網,實行集中控制。 本文所設計的監控系統由監控中心、監控終端和遠程訪問三部分組成,分別介紹了監控系統的硬件設計、電機保護算法設計、系統通訊網絡的設計和監控系統軟件的設計。 監控系統的硬件設計主要針對監控終端的硬件設計,它采用S3C440X作為監控終端的處理芯片。根據監測的主要參數如水泵電機電流、電壓、水泵開停狀態、電機溫度、井底水倉水位、水泵出口流量的實際特點,通過ARM芯片的快速處理運算能力,實時計算出水泵的三相有功功率和無功功率、功率因數等參量,井底水倉的水位和水泵出水口的流量、水泵的三相電壓和電流準確值。把處理運算的結果通過以太網傳到監控中心進行存儲、顯示和打印,同時監控中心根據傳上來的結果進行判斷,然后根據判斷的情況確定是否需要給監控終端發送控制命令。 電機保護算法設計方面,主要針對系統數據采集的特點,對相電流、相電壓進行交流信號采樣。對采樣后的數據運用快速傅立葉變換(FFT)進行數值計算,獲得了高精度的測量。 系統通訊網絡的設計主要針對系統兩層通訊網絡的協議進行分析與設計。監控中心軟件采用基于Basic的可視化的程序設計語言Visual Basic6.0進行開發。客戶端利用計算機網絡技術,使用B/S模式遠程實現對系統運行數據的傳輸,以便可以查詢實時數據和歷史數據,實現資源共享。

    標簽: ARM 煤礦井下 水泵電機 網絡監控系統

    上傳時間: 2013-06-25

    上傳用戶:q123321

  • 基于ARM的小區供水嵌入式智能控制系統研究與開發

    隨著變頻調速技術的快速發展,基于變頻調速的恒壓供水系統越來越多的應用到了小區供水中。與恒速供水系統相比,變頻調速恒壓供水系統取得了較好的節能效果,但是由于其壓力設定值一般是按系統最大能量需求時設定的,并且該設定值一旦設定后不能依據系統的能量需求自動做實時調整,使系統在大部分時間內供給的能量大于需求的能量。因此,該供水方式并沒有把變頻調速的節能潛力全部發揮出來。本文針對變頻調速恒壓供水系統這一不足,提出了變頻調速實時恒壓供水方式,它能依據系統的能量需求實時的調整壓力設定值,能更好的發揮變頻調速的節能潛力。 本文首先依據泵理論和水動力學對供水系統進行了深入的分析和研究,詳細探討了供水系統的節能原理,從而為后續章節中控制策略的選擇奠定了基礎。 然后針對供水系統的精確數學模型難以建立的問題,本文采用了專家系統。該專家系統能依據用戶能量需求的不同,實時給出泵出口的壓力設定值;在此基礎上通過模糊-PID控制使供水系統迅速進入穩定狀態,同時使系統具有快速性、穩定性和良好的魯棒性。通過MATLAB仿真工具對整個控制系統進行了仿真,仿真結果表明該控制系統與常規PID控制相比具有更好的控制品質。 最后以ARM7LPC-2129為硬件基礎,實現了以上各個部分的功能。另外還采用VB開發了上位機監控界面;開發了基于ARM的CAN接口,為供水系統的網絡化提供技術支持;使用ARM7LPC-2129的通用輸入輸出口,實現了供水系統中電機的組合運行或單機啟停控制;泵運行狀態和火災顯示等輔助功能的實現。

    標簽: ARM 嵌入式 智能控制 系統研究

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:moshushi0009

  • 基于ARM和uClinux的嵌入式系統的設計和實現

    隨著Internet的發展和后PC時代的到來,嵌入式系統成為當前IT產業的焦點之一,呈現了巨大的市場需求。具有良好的網絡支持和多任務處理能力的嵌入式系統為數據通信提供了新的解決方案。 本文的主要任務是實現接口模塊的網絡傳輸功能。該任務來自于某軍事預研項目中的定位與指揮系統部分。為了提高終端和接口模塊之間的數據傳輸速度,本文采用帶有完整網絡支持的嵌入式系統來實現數據傳輸。同時為了將本次的設計成果應用于以后的項目開發中,本課題還進行了文件系統,系統實時性等多方面的改進,實現了一個通用的功能完善的嵌入式軟件平臺。 本文選用某S3C4480開發板作為系統硬件平臺,嵌入式操作系統選用了專門為無MMU的處理器設計的操作系統uClinux。 本文的主要工作有: ●分析系統功能需求,提出系統方案設計; ●構建網絡傳輸功能所需的系統平臺,完成uClinux,Blob的移植工作,并實現斷電可保存的jffs2文件系統; ●為了實現網絡傳輸功能,為網絡設備RTL8019AS編寫驅動;同時為了增強系統的人機交互性能,本文對4x4鍵盤編寫了驅動程序; ● uClinux在實時性方面的缺陷對數據的實時傳送有一定影響,所以做了基于RTLinux的外部擴展的實時性的改造,并對任務切換時間進行了測試; ●網絡傳輸程序設計。首先完成了遵循定位與指揮系統中接口通信協議規定的通信數據的打包和解包。然后對比測試了TCP和UDP的傳輸速度。考慮到UDP協議傳輸的速度優勢,在應用層做出了可靠性改造,經過對停等協議和滑動窗口協議的分析和比較,最終采用基于停等協議的改造方法,并完成了具體測試。

    標簽: uClinux ARM 嵌入式系統

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:TI初學者

  • OFDMMIMO系統接收機關鍵技術研究與FPGA實現

    近年來,移動通信技術在全球范圍內得到了迅猛的發展及應用,各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關鍵技術日新月異。由于正交頻分復用(OFDM)技術可以高效地利用頻譜資源并有效地對抗頻率選擇性衰落,多入多出(MIMO)利用多個天線實現多發多收,在不增加帶寬和發送功率的情況下,可以成倍提高信道容量,因此OFDM-MIMO技術被廣泛認為是后三代通信系統(B3G)的關鍵技術,是當今移動通信領域研究的熱點。 本文對OFDM-MIMO通信系統接收機的關鍵技術--數字下變頻,OFDM同步、解調進行了相關研究,在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上,完成了數字下變頻,OFDM同步和解調的FPGA設計與實現。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試,驗證了該設計的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點,然后對同步技術和數字下變頻技術作了相應的介紹。同步是OFDM系統設計中的一項關鍵技術,即是針對系統中存在的時間偏差、頻率偏差進行定時恢復、頻偏的估計與補償,來減少各種同步偏差對系統性能的影響。數字下變頻是軟件無線電的核心技術之一,其基本功能是從高速中頻數字信號中提取所需的窄帶信號,將其下變頻為基帶信號,降低數據率,以供后續DSP器件作進一步處理。 在數字下變頻器的設計和實現方面,本文先介紹了數字下變頻器的原理和基本結構,然后根據系統要求對其進行了設計,并在實現上作了一些簡化,節約了硬件資源。 在對時間同步的設計和實現方面,本文采用了利用PN序列進行時間同步的算法。在實現上根據系統實際情況將數據分為四路分別與本地PN碼做滑動相關運算,更有效的利用了同步數據,達到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設計和實現方面,本文采用重復的PN碼兩兩相關來估計頻偏值,并聯合一個二階負反饋環路進行補償。該算法利用環路自身噪聲帶寬抑制噪聲,提高頻率估計精度,并同時利用負反饋擴大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細研究分析的基礎上對其進行了FPGA設計與實現。

    標簽: OFDMMIMO FPGA 接收機

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:heminhao

  • 高吞吐量LDPC碼編碼構造及其FPGA實現

    低密度校驗碼(LDPC,Low Density Parity Check Code)是一種性能接近香農極限的信道編碼,已被廣泛地采用到各種無線通信領域標準中,包括我國的數字電視地面傳輸標準、歐洲第二代衛星數字視頻廣播標準(DVB-S2,Digital Video Broadcasting-Satellite 2)、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統中的核心技術之一。 當今LDPC碼構造的主流方向有兩個,分別是結合準循環(QC,Quasi Cyclic)移位結構的單次擴展構造和類似重復累積(RA,Repeat Accumulate)碼構造。相應地,主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高,但是需要較多的寄存器和ROM資源;基于迭代譯碼的編碼算法實現簡單,但是吞吐量不高,且不容易構造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構造和編碼算法之后,結合編譯碼器綜合實現的復雜度考慮,提出了一種切實可行的基于二次擴展(Dex,Duplex Expansion)的QC-LDPC碼構造方法,以實現高吞吐量的LDPC碼收發端;并且充分利用該類碼校驗矩陣準循環移位結構的特點,結合RU算法,提出了一種新編碼器的設計方案。 基于二次擴展的QC-LDPC碼構造方法,是通過對母矩陣先后進行亂序擴展(Pex,Permutation Expansion)和循環移位擴展(CSEx,Cyclic Shift Expansion)實現的。在此基礎上,為了實現可變碼長、可變碼率,一般編譯碼器需同時支持多個亂序擴展和循環移位擴展的擴展因子。本文所述二次擴展構造方法的特點在于,固定循環移位擴展的擴展因子大小不變,支持多個亂序擴展的擴展因子,使得譯碼器結構得以精簡;構造得到的碼字具有近似規則碼的結構,便于硬件實現;(偽)隨機生成的循環移位系數能夠提高碼字的誤碼性能,是對硬件實現和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復用,使得實現復雜度近似與碼長成正比。考慮到吞吐量的要求,新編碼器結構完全拋棄了RU算法中串行的前向替換(FS,Forward Substitution)模塊,同時簡化了流水線結構,由原先RU算法的6級降低為4級;為了縮短編碼延時,設計時安排每一級流水線計算所需的時鐘數大致相同。 這種碼字構造和編碼聯合設計方案具有以下優勢:相比RU算法,新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活,吞吐量也更大;相比基于生成矩陣的編碼算法,新方案節省了50%以上的寄存器和ROM資源,單位資源下的吞吐量更大;相比類似重復累積碼結構的基于迭代譯碼的編碼算法,新方案使高性能LDPC碼的構造更為方便。以上結果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗證。 通過在實驗板上實測表明,上述基于二次擴展的QC-LDPC碼構造和相應的編碼方案能夠實現高吞吐量LDPC碼收發端,在實際應用中具有很高的價值。 目前,LDPC碼正向著非規則、自適應、信源信道及調制聯合編碼方向發展。跨層聯合編碼的構造方法,及其對應的編碼算法,也必將成為信道編碼理論未來的研究重點。

    標簽: LDPC FPGA 吞吐量 編碼

    上傳時間: 2013-07-26

    上傳用戶:qoovoop

  • 基于FPGA的擴頻通信系統的實現

    擴頻通信技術是信息時代的三大高技術通信傳輸方式之一,與常規的通信技術相比。具有低截獲率、強抗噪聲、抗干擾性,具有信息隱蔽和多址通信等特點,目前已從軍事領域向民用領域迅速發展。在民用化之后,它被迅速推廣到各種公用和專用通信網絡之中,如衛星通信、數據傳輸、定位、測距等系統中。 擴頻通信技術中,最常見的是直接序列擴頻通信(DSSS)系統,然而目前專用擴頻芯片大部分功能都已固化。缺少產品開發的靈活性。其次,目前用FPGA與DSP相結合實現的直接序列擴頻的收發系統比較多,系統復雜且成本高。另外,現代擴頻通信系統在接收和發送端需要完成許多快速復雜的信號處理,這對電路的可靠性和處理速度提出了更高的要求。因此,設計一個全部用FPGA技術實現的擴頻通信收、發系統具有較強的實際應用價值。 根據FPGA的高速并行處理能力和全硬件實現的特點,采用直接序列擴頻技術,借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具,完成了系統的軟件仿真和硬件電路設計。實驗結果表明,比用傳統的FPGA與DSP相結合實現方式,提高了處理速度,減少了硬件延時。同時采用了流水線技術,提高了系統并行處理的能力。并且系統功能可以通過程序來修改和升級,與專用擴頻芯片相比,具有很大的靈活性。所有模塊都集成在一個芯片中,提高了系統的穩定性和可靠性。

    標簽: FPGA 擴頻通信

    上傳時間: 2013-05-18

    上傳用戶:天天天天

  • 基于FPGA的全數字激光測距信號處理

    激光測距是一種非接觸式的測量技術,已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設、安全監測以及智能控制等領域。早期的激光測距系統在激光接收機中通過分立的單元電路處理激光發、收信號以測量光脈沖往返時間,使得開發成本高、電路復雜,調試困難,精度以及可靠性相對較差,體積和重量也較大,且沒有與其他儀器相匹配的標準接口,上述缺陷阻礙了激光測距系統的普及應用。 本文針對激光測距信號處理系統設計了一套全數字集成方案,除激光發射、接收電路以外,將信號發生、信號采集、綜合控制、數據處理和數據傳輸五個部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉換和AD轉換電路和濾波處理等模塊,可以直接對信號進行數字信號處理。與分立的單元電路構成的激光測距信號處琿相比,可以大大降低激光測距系統的成本,縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標準的RS232接口,可以直接與通信模塊連接,構成激光遙測實時監控系統,通過LED實時顯示測距結果。這樣使得激光測距系統只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可,提出了橋梁的位移監測技術方法,并設計出一種針對橋梁的位移監測的具有既便攜、有效又經濟實用的監測樣機。 本文基于xil inx公司提供的開發環境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發版來設計的,提出一種基于方波的利用DCM(數字時鐘管理器)檢相的相位式測距方法;采用三把側尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz,對應的測尺長度分別為5米、50米和15000米,對應的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設計了一套激光測距全數字信號處理系統。為了證明本系統的準確性,另外設計了一套利用延時的方法來模擬激光光路,經過測試,證明利用DCM檢相的相位式測距方法對于橋梁的位移監測是可行的,測量精度和測量結果也滿足設計方案要求。

    標簽: FPGA 全數字 信號處理 激光測距

    上傳時間: 2013-06-12

    上傳用戶:fanboynet

  • 基于FPGA的OQPSK調制解調器

    偏移正交相移鍵控(OQPSK:Offset Quadrature Phase Shift Keying)調制技術是一種恒包絡調制技術,具有頻譜利用率高、頻譜特性好等特點,廣泛應用于衛星通信和移動通信領域。 論文以某型偵收設備中OQPSK解調器的全數字化為研究背景,設計并實現了基于FPGA的全數字OQPSK調制解調器,其中調制器主要用于仿真未知信號,作為測試信號源。論文研究了全數字OQPSK調制解調的基本算法,包括成形濾波器、NCO模型、載波恢復、定時恢復等;完成了整個調制解調算法的MATLAB仿真。在此基礎上,采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司ISE7.1開發環境下設計并實現了各個算法模塊,并在硬件平臺上加以實現。通過實際現場測試,實現了對所偵收信號的正確解調。論文還實現了解調器的百兆以太網接口,使得系統可以方便地將解調數據發送給計算機進行后續處理。

    標簽: OQPSK FPGA 調制解調器

    上傳時間: 2013-05-19

    上傳用戶:zl123!@#

  • 從單片機初學者邁向單片機工程師

    這個我從eehome貼過來的。寫的非常的好。我們用學單片機不要停在演示的基礎上。只能讓單片機完成局部事。這樣我們永遠不會走出流水燈地獄!!!

    標簽: 單片機 初學者 單片機工程師

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:sxdtlqqjl

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