隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革，開(kāi)始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。本文即從未來(lái)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要出發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有1路以太網(wǎng)接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1個(gè)CAN總線擴(kuò)展卡、1個(gè)RS485擴(kuò)展卡、1個(gè)RS422擴(kuò)展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一個(gè) 240×320TFT LCD 顯示觸摸屏的功能強(qiáng)大的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE建立了一個(gè)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 在深入研究和分析CANopen協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協(xié)議棧，大大提高了嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器在現(xiàn)場(chǎng)總線上的通信和控制能力，為新型的網(wǎng)絡(luò)控制算法研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在探討了TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧，掌握了Windows CE 平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò) Socket 通信編程，使控制器能夠通過(guò)以太網(wǎng)接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器硬件與軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將控制器應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的中央數(shù)控單元中，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)等數(shù)控設(shè)備小型化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的需要。并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，構(gòu)建了三層(信息層、控制層和設(shè)備層)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備真正的網(wǎng)絡(luò)互連，為網(wǎng)絡(luò)控制研究提供了一個(gè)高性能的平臺(tái)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備逐漸向著小型化、集成化方向發(fā)展；人們?cè)谝笤O(shè)備性能不斷提升的同時(shí)，還要求設(shè)備功耗低、體積小、重量輕、可靠性高。同樣在我軍武器裝備的研制過(guò)程中，也對(duì)各武器裝備都提出了新的要求，特別是針對(duì)單兵配備的便攜設(shè)備，對(duì)體積、功耗、擴(kuò)展性的要求更是嚴(yán)格。 在某手持式設(shè)備的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，需要設(shè)計(jì)一塊接口板，要求實(shí)現(xiàn)高達(dá)8個(gè)串行口擴(kuò)展以及能源管理和數(shù)字輸入輸出接口等功能，該接口板與處理器模塊的連接總線采用LPC總線，整個(gè)手持設(shè)備除了對(duì)功能有基本的要求以外，對(duì)體積及功耗都提出了極高的要求。針對(duì)項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較，決定采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)LPC接口及UART控制器功能。 論文的主要目標(biāo)是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于各模塊中的關(guān)鍵的功能部分，文中對(duì)其實(shí)現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。整個(gè)設(shè)計(jì)全部采用硬件描述語(yǔ)言(HDL)實(shí)現(xiàn)，并且采用了分模塊的設(shè)計(jì)風(fēng)格，具有很好的重用性。 為了在硬件平臺(tái)上驗(yàn)證設(shè)計(jì)，還實(shí)做了FPGA驗(yàn)證平臺(tái)，并用C語(yǔ)言編寫(xiě)了測(cè)試程序。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，該方案完全實(shí)現(xiàn)了接口板的功能要求，并且滿足體積和功耗上的要求，取得了良好的效果。 論文通過(guò)采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的核心，以一種新的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)電路功能；旨在通過(guò)這種方式，不斷提高設(shè)備的性能并拓展設(shè)計(jì)者思想。
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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近年來(lái)，LED(light emitting diode，發(fā)光二極管)電子顯示屏作為一種高科技產(chǎn)品日益引起人們的重視。它可以實(shí)時(shí)顯示或循環(huán)播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、觀賞性強(qiáng)、顯示內(nèi)容修改方便、亮度高、顯示穩(wěn)定且壽命長(zhǎng)等多種優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)廣告、體育比賽、交通信息報(bào)導(dǎo)等諸多領(lǐng)域。 LED顯示屏的核心技術(shù)主要集中在控制器中。目前，大部分異步顯示屏采用的是8位或16位的微控制器，由于受到微處理器的處理速度、體系架構(gòu)、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制，已難以在要求顯示較多像素、顯示內(nèi)容幀頻較高、動(dòng)態(tài)顯示效果復(fù)雜的情況下得到良好的動(dòng)態(tài)視覺(jué)效果。 針對(duì)以上情況，本文研究開(kāi)發(fā)了一種全新的，由32位高性能ARM微處理器組成的LED顯示屏控制系統(tǒng)，就控制平臺(tái)、硬件結(jié)構(gòu)和軟件開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)給出了驅(qū)動(dòng)部分和控制部分的詳細(xì)分析與設(shè)計(jì)。 本文根據(jù)LED顯示屏在列車車廂和火車、汽車車站旅客導(dǎo)向系統(tǒng)中為應(yīng)用背景，結(jié)合LPC2138的功能特點(diǎn)和LED顯示屏的功能需求。詳細(xì)介紹了顯示屏控制系統(tǒng)中包括電源模塊、復(fù)位模塊、RS485通訊電路等主要模塊的設(shè)計(jì)。成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)掃描、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)通訊等LED顯示屏所需的功能。 結(jié)合控制系統(tǒng)RS485通訊協(xié)議和系統(tǒng)顯示的要求，分析了LED顯示屏通訊和控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)流程。并詳細(xì)分析了顯示屏的靜、動(dòng)態(tài)圖文顯示軟件流程結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)從上位機(jī)接受數(shù)據(jù)到信息顯示的整個(gè)軟件處理流程。 最后本文分析了LED顯示屏控制系統(tǒng)研發(fā)中所遇到的幾個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，包括：提高RS485總線可靠性和抗干擾問(wèn)題、系統(tǒng)在頻繁更換內(nèi)容死機(jī)的問(wèn)題、顯示內(nèi)容較多時(shí)視覺(jué)效果的處理問(wèn)題，并給出了解決方法。 經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，本文所述LED顯示屏控制系統(tǒng)性能良好，工作穩(wěn)定可靠，易于維護(hù)升級(jí)，具有很高的性價(jià)比。
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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本文以符號(hào)多項(xiàng)式理論為基礎(chǔ)，從理論上論證了任意長(zhǎng)度比特組合的CRC校驗(yàn)碼的并行算法，提出了并行CRC計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，并且以8位二進(jìn)制序列(即一個(gè)字節(jié))為例，介紹了利用此數(shù)學(xué)模型計(jì)算校驗(yàn)碼的方法，最后給出了與此算法相對(duì)應(yīng)的VHDL模型。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，表明文中所提并行CRC算法的關(guān)鍵路徑延遲和硬件面積都得到了優(yōu)化，以Top-Down設(shè)計(jì)方法給出了一種HDLC協(xié)議控制器的設(shè)計(jì)方案，用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行了行為級(jí)描述，采用Xilinx公司的FPGA產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA HDLC 協(xié)議控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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擴(kuò)頻通信具有較強(qiáng)的抗干擾、抗偵查和抗衰落能力,可以實(shí)現(xiàn)碼分多址,目前廣泛應(yīng)用于通信抗干擾、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、保密通信、測(cè)距和定位等各個(gè)方面。另外,隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字接收機(jī)和軟件無(wú)線電也已經(jīng)是現(xiàn)代通信研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 本文正是順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì),在某工程項(xiàng)目的通信分系統(tǒng)中建立CDMA直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。 本文作者承擔(dān)了多點(diǎn)無(wú)線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的研究,建立了一個(gè)完整的仿真系統(tǒng)。提出了適合于本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)算法,同時(shí)還建立了基于軟件無(wú)線電平臺(tái)的系統(tǒng)的全FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),包括各個(gè)模塊的測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)合測(cè)試。 文章的主要內(nèi)容如下： 1.簡(jiǎn)述了擴(kuò)頻通信及軟件無(wú)線電的發(fā)展及現(xiàn)狀。 2. 對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)中采用的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)包括擴(kuò)頻碼的研究和選取,擴(kuò)頻碼同步的研究,包括捕獲算法和跟蹤算法的研究,以及自適應(yīng)門(mén)限的研究。 3.詳細(xì)討論了該多點(diǎn)無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),提出了適合于本系統(tǒng)的算法。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)參數(shù),接著分為物理層和鏈路層詳細(xì)闡述了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中給出了大量的仿真結(jié)果圖。仿真結(jié)果證明算法的正確性,仿真性能也能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。 4.介紹了該多點(diǎn)無(wú)線通信系統(tǒng)的硬件平臺(tái)與系統(tǒng)調(diào)試。首先介紹了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和硬件框圖,介紹了系統(tǒng)的相關(guān)器件及其配置,接著介紹了FPGA的開(kāi)發(fā)流程、開(kāi)發(fā)工具、設(shè)計(jì)原則及遇到的相關(guān)問(wèn)題,最后介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與性能分析,給出了系統(tǒng)的調(diào)試方案和調(diào)試結(jié)果。 本文所討論的多點(diǎn)無(wú)線通信系統(tǒng)已經(jīng)在某工程項(xiàng)目的通信分系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理論及實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 多點(diǎn) 無(wú)線擴(kuò)頻 通信系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)信號(hào)處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來(lái)越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在整個(gè)波前處理機(jī)的工作流程中，對(duì)CCD傳來(lái)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，那么后續(xù)的處理過(guò)程都無(wú)從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺(tái)，對(duì)波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國(guó)內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型，并通過(guò)分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢(shì)，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能，同時(shí)也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)該注意的問(wèn)題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過(guò)程中，針對(duì)高速電路設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問(wèn)題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性問(wèn)題，包括反射、串?dāng)_等，說(shuō)明了高速PCB的信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性問(wèn)題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì)，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計(jì)方案和SDRAM控制器的設(shè)計(jì)，介紹了SDRAM的基本操作和工作時(shí)序，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測(cè)試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：實(shí)時(shí)性、高速性。硬件設(shè)計(jì)的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理算法程序，保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)；性價(jià)比高。自行研究設(shè)計(jì)的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時(shí)圖像處理的需求。
標(biāo)簽： DSPFPGA 圖像處理 電路板 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文在深入研究MIL-STD-1553B總線傳輸協(xié)議以及國(guó)外協(xié)議芯片設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前較流行的EDA技術(shù)，基于Xilinx公司Virtex-II系列FPGA完成了1553B總線接口協(xié)議設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板將所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。論文從專用芯片實(shí)現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結(jié)合自頂向下的設(shè)計(jì)思想，給出基于FPGA的總線接口協(xié)議設(shè)計(jì)的總體方案，并根據(jù)功能的需求完成了模塊化設(shè)計(jì)。文章重點(diǎn)介紹基于FPGA的總線控制器(BC)、遠(yuǎn)程終端(RT)、總線監(jiān)視器(MT)三種類型終端設(shè)計(jì)，詳細(xì)給出其設(shè)計(jì)邏輯框圖、引腳說(shuō)明及關(guān)鍵模塊的仿真結(jié)果，最終通過(guò)工作方式選擇信號(hào)以及其它控制信號(hào)將三種終端結(jié)合起來(lái)以達(dá)到通用接口的功能。本設(shè)計(jì)使用硬件描述語(yǔ)言(VHDL)進(jìn)行描述，在此基礎(chǔ)上使用Xilinx專用開(kāi)發(fā)工具對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合、布局布線等，最終下載到FPGA芯片XC2V2000中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 文章最后通過(guò)自行搭建的硬件平臺(tái)對(duì)所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試驗(yàn)證，選擇ADSP21161作為主處理器，對(duì)。FPGA芯片進(jìn)行初始化配置以及數(shù)據(jù)的輸入輸出控制，同時(shí)利用示波器觀測(cè)FPGA的輸出，完成系統(tǒng)的硬件測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明本文的設(shè)計(jì)方案是合理、可行的。
標(biāo)簽： 1553B 總線接口 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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當(dāng)前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險(xiǎn)與費(fèi)用增加、上市時(shí)間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計(jì)服務(wù)者和芯片集成者三個(gè)層次。SOC設(shè)計(jì)已走向基于IP集成的平臺(tái)設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的核心，在測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過(guò)查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義，接著對(duì)FPGA開(kāi)發(fā)所具備的基本知識(shí)作了簡(jiǎn)要介紹。文中對(duì)GPIB總線進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的主要思想，重點(diǎn)在于論述怎樣用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說(shuō)明。在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用基于模塊化設(shè)計(jì)思想，用VerilogHDL語(yǔ)言完成各模塊功能描述，通過(guò)Synplifv軟件的綜合，用Modelsim對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號(hào)采取類似畫(huà)電路圖的方法完成整個(gè)系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計(jì)，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，借助EDA工具對(duì)GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗(yàn)證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后，本文對(duì)基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)，展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，指出了開(kāi)展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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為了滿足外圍設(shè)備之間、外圍設(shè)備與主機(jī)之間高速數(shù)據(jù)傳輸，Intel公司于1991年提出PCI(Peripheral Component Interconnect)總線的概念，即周邊器件互連。因?yàn)镻CI總線具有極高的數(shù)據(jù)傳輸率，所以在數(shù)字圖形、圖像和語(yǔ)音處理以及高速數(shù)據(jù)采集和處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文首先對(duì)PCI總線協(xié)議做了比較深刻的分析，從設(shè)計(jì)要求和PCI總線規(guī)范入手，采用TOP-DOWN設(shè)計(jì)方法完成了PCI總線接口從設(shè)備控制器FPGA設(shè)計(jì)的功能定義：包括功能規(guī)范、性能要求、系統(tǒng)環(huán)境、接口定義和功能描述。其次從簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、方便布局的角度考慮，完成了系統(tǒng)的模塊劃分。并結(jié)合設(shè)計(jì)利用SDRAM控制器來(lái)驗(yàn)證PCI接口電路的性能。 然后通過(guò)PCI總線接口控制器的仿真、綜合及硬件驗(yàn)證的描述介紹了用于FPGA功能驗(yàn)證的硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，驗(yàn)證系統(tǒng)方案的選擇，并描述了PCI總線接口控制器的布局布線結(jié)果以及硬件驗(yàn)證的電路設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。通過(guò)編寫(xiě)測(cè)試激勵(lì)程序完成了功能仿真，以及布局布線后的時(shí)序仿真，并設(shè)計(jì)了PCB實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行測(cè)試，證明所實(shí)現(xiàn)的PCI接口控制器完成了要求的功能。 最后，介紹了利用驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具DDK軟件進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的過(guò)程。完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)及模塊劃分后，使用硬件描述語(yǔ)言(VHDL)描述系統(tǒng)，并驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-07-15
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動(dòng)領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開(kāi)關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計(jì)及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號(hào)分析。為了獲得高性能的開(kāi)關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)算精度與溢出問(wèn)題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點(diǎn)仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開(kāi)關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個(gè)主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問(wèn)題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對(duì)DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問(wèn)題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計(jì)了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計(jì)完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真，驗(yàn)證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)，采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
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