嵌入式系統(tǒng)近年持續(xù)迅猛發(fā)展,已經(jīng)成為后PC技術(shù)時代信息化的中堅力量。由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高及面向行業(yè)應(yīng)用的突出特點,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、消費電子、國防軍事及自動化控制等領(lǐng)域。 ARM(Advaneed RIS Cmachines)公司的32位RISC處理器,以其高速度、低功耗、低成本、功能強和特有的16/32位雙指令集等諸多優(yōu)異性能,已成為移動通信、手持計算、多媒體數(shù)字消費等嵌入式解決方案中的首選處理器。在眾多的ARM處理器中,Samsung公司的S3C44B0X處理器以其低價格、低功耗及強大的網(wǎng)絡(luò)支持等優(yōu)點在市場上占有重要份額。 uClinux是從Linux衍生出來的優(yōu)秀嵌入式操作系統(tǒng),專門針對沒有MMU的處理器設(shè)計,支持眾多嵌入式處理器類型。uClinux繼承了Linux的許多優(yōu)秀性能,有良好的網(wǎng)絡(luò)支持,完善的驅(qū)動支持,高度的模塊化,開放的源碼。uClinux已成為許多嵌入式系統(tǒng)研究領(lǐng)域的首選操作系統(tǒng)之一。 本課題以嵌入式手持式電能質(zhì)量分析儀前期實驗開發(fā)板為研究目標(biāo),根據(jù)嵌入式體系結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的原理,構(gòu)建了基于Samsung公司S3C44B0X ARM7 TDMI處理器的硬件開發(fā)平臺,并根據(jù)該硬件平臺的結(jié)構(gòu)特點移植了uClinux操作系統(tǒng),同時針對uClinux實時性能不高和嵌入式平臺硬件資源有限的缺點,結(jié)合uClinux多進程和共享內(nèi)存機制設(shè)計了數(shù)據(jù)采集程序,實現(xiàn)了對三路0~2.5V模擬信號的高性能采集,增強了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的實時性,提高了工作效率,為后續(xù)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 論文從嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的角度出發(fā),分析了嵌入式體系結(jié)構(gòu)、uClinux運行機制和內(nèi)核特點;闡述了Bootloader設(shè)計及操作系統(tǒng)移植的要點;介紹了接口驅(qū)動及上層應(yīng)用程序的設(shè)計方法等問題。
標(biāo)簽: Clinux ARM 嵌入式 應(yīng)用研究
上傳時間: 2013-07-23
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隨著計算機與信息技術(shù)的發(fā)展,生物特征識別技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內(nèi)容,一直以來是國內(nèi)外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)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(dāng)長。為了克服這個缺點,本文構(gòu)建了浮點DSP和FPGA協(xié)同處理構(gòu)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(shè)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(shè)計了各硬件模塊的驅(qū)動程序,為應(yīng)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(shè)計經(jīng)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(chǔ)上本文提出了便于FPGA實現(xiàn)“粗匹配”算法。此外,還設(shè)計了用于和DSP通信的接口模塊設(shè)計。 3.完成了系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計。在使用uC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計了各系統(tǒng)任務(wù),通過調(diào)用驅(qū)動程序控制和協(xié)調(diào)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(shè)計了指紋庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),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(shè)計使本系統(tǒng)便于進行二次開發(fā),快速應(yīng)用于各種場合。
標(biāo)簽: FPGA DSP 自動 指紋識別系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-05
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器,用于采集導(dǎo)彈過載模擬試車臺的各種參數(shù),來評價導(dǎo)彈在飛行過程中的性能,由于試車臺是高速旋轉(zhuǎn)體,其工作環(huán)境惡劣,受電磁干擾大,而且設(shè)備要求高,如果遇到設(shè)備故障或設(shè)備事故,其損失相當(dāng)巨大,保證設(shè)備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,選用了基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計,其優(yōu)點是FPGA技術(shù)在數(shù)據(jù)采集器中可以進行模塊化設(shè)計,增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應(yīng)性,并且可以將整個PCM通信系統(tǒng)設(shè)計成可編程序系統(tǒng),用戶只要稍加變更程序,則系統(tǒng)的被測路數(shù)、幀結(jié)構(gòu)、碼速率、標(biāo)度等均可改變以適應(yīng)任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究,研制了一套集采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個模塊的具體建模與設(shè)計,系統(tǒng)采用的是FPGA技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理,采用VHDL實現(xiàn)了數(shù)字復(fù)接器和分接器、編解碼器、調(diào)制與解調(diào)模塊的建模與設(shè)計。采用基于NiosII實現(xiàn)串口通訊,構(gòu)建了實時性和準(zhǔn)確性通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實驗結(jié)果證明,采用FPGA技術(shù)實現(xiàn)PCM信號的編碼、傳輸、解碼,能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合,并且誤碼率較低,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標(biāo)簽: FPGA PCM 通信實現(xiàn) 多路
上傳時間: 2013-04-24
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ZigBee是近年來出現(xiàn)的一種新型無線通信技術(shù),其具有近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的特點,在家用系統(tǒng)控制、樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有廣闊的市場空間。ZigBee的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層由IEEE802.15.4工作組制定,高層(網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)安全性及互邊互通應(yīng)用)由ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)。 隨著ZigBee技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用,越來越多的ZigBee設(shè)備終端將出現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場,這就提出了將這些ZigBee設(shè)備與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)連接起來要求,為此需要設(shè)計一個無線的ZigBee網(wǎng)關(guān)來進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),因此對ZigBee網(wǎng)關(guān)的研究和設(shè)計具有重要的意義。 本系統(tǒng)選用基于ARM 920T內(nèi)核的S3C2410作為ZigBee網(wǎng)關(guān)的主處理器,并且選用符合802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的CC2420作為ZigBee網(wǎng)關(guān)的無線收發(fā)器。為了降低開發(fā)成本以及方便程序升級,網(wǎng)關(guān)選用開源嵌入式Linux操作系統(tǒng),基于2.6.內(nèi)核進行開發(fā)。本文主要對網(wǎng)關(guān)軟件部分進行了深入研究。軟件部分主要由2個程序組成:無線收發(fā)器的驅(qū)動程序和網(wǎng)關(guān)程序。其中網(wǎng)關(guān)程序主要包含Zigbee協(xié)議棧模塊和網(wǎng)關(guān)通信模塊。開發(fā)和測試主要語言采用標(biāo)準(zhǔn)C語言,驅(qū)動部分測試部分采用Bash腳本。 本文首先介紹了無線通信的背景知識和ZigBee協(xié)議棧,然后詳細(xì)闡述了采用Linux來進行無線收發(fā)器驅(qū)動程序設(shè)計的關(guān)鍵點,同時對基于Linux的嵌入式ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)議棧進行了移植,并且給出了ZigBee網(wǎng)關(guān)通信程序的設(shè)計方法以及程序的編譯、調(diào)試和測試方法,實現(xiàn)了將ZigBee設(shè)備的數(shù)據(jù)及其狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)給上位數(shù)據(jù)服務(wù)器的過程,最后還提出了作者對未來工作方向的一些改進思路和方法。
標(biāo)簽: ZigBee ARM 嵌入式無線 網(wǎng)關(guān)
上傳時間: 2013-07-17
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本板的特色在于為之量身定制了一款多功能調(diào)試軟件,不僅含有串口調(diào)試功能、而且該軟件強大之處支持USB數(shù)據(jù)收發(fā)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)、51/AVR單片機波特率計算、數(shù)碼管字型碼生成、進制轉(zhuǎn)換、點陣生成、校驗值(奇偶校驗/校驗和/CRC冗余循環(huán)校驗)/BMP轉(zhuǎn)16進制等功能,還帶有自動升級功能,買家手上的調(diào)試助手永遠(yuǎn)是最新的,享受我們提供的軟件服務(wù)。
標(biāo)簽: 單片機 多功能 調(diào)試助手
上傳時間: 2013-07-08
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本課題是江蘇省“十一五”工業(yè)攻關(guān)項目“總線化智能多參數(shù)高精度檢測及控制儀表開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化(BE2006090)”。本項目要求多環(huán)境參數(shù)測控、多總線接口,選擇具有豐富接口的高速處理器作為本項目的核心。為滿足多參數(shù)測控精度和多網(wǎng)絡(luò)接口通訊可靠性,嵌入式設(shè)計是應(yīng)用系統(tǒng)的理想選擇。本文所研究的多參數(shù)測控裝置是以三星公司生產(chǎn)的32位ARM微處理器S3C2410為核心的嵌入式系統(tǒng),該系統(tǒng)能實時地獲取水環(huán)境參數(shù),為水環(huán)境和多總線接口提供基本的數(shù)據(jù)和控制信息。 本文詳細(xì)地介紹了MODBUS和CAN-BUS總線協(xié)議和通訊原理,闡述了水產(chǎn)養(yǎng)殖幾個重要環(huán)境參數(shù)一溶解氧、溫度、PH值的檢測算法原理、以及傳感器調(diào)理電路和溫度、溶解氧的控制策略,進行了測控系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和各個模塊的原理設(shè)計,實現(xiàn)了操作系統(tǒng)的移植,編寫了驅(qū)動程序。在基于QT/E環(huán)境下實現(xiàn)了系統(tǒng)的測控和總線通訊部分上層軟件設(shè)計。提出并實施了系統(tǒng)測試方案,成功地完成了測控系統(tǒng)的硬件、軟件測試、以及通信功能測試和現(xiàn)場在線測試。 本論文的研究開發(fā)工作是在實踐的基礎(chǔ)上完成的,實驗結(jié)果證明該系統(tǒng)充分利用了S3C2410芯片提供的資源,具有高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點,在各個方面的性能比傳統(tǒng)的水環(huán)境參數(shù)測控系統(tǒng)有很大提高,通過測試實現(xiàn)了預(yù)期的各種功能,完全達到預(yù)期要求。
標(biāo)簽: ARM 網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境 參數(shù)
上傳時間: 2013-06-28
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生化分析儀是醫(yī)療機構(gòu)進行臨床診斷所必須的儀器之一。它通過對血液等人體體液的分析來測定諸如葡萄糖、膽固醇等生化指標(biāo),這些常規(guī)生化指標(biāo)可以幫助醫(yī)生診斷疾病。生化分析儀在臨床診斷和化學(xué)檢驗中具有重要作用。 目前的半自動生化分析儀多以8位單片機為中央處理器,限制了儀器的性能。本文將嵌入式技術(shù)應(yīng)用于生化分析儀的研制當(dāng)中,選用了32位的ARM9處理器$3C2410A,嵌入Linux操作系統(tǒng),搭建ARM+Linux的平臺,設(shè)計了智能型半自動生化分析儀。 本文介紹了生化分析儀的原理——朗伯.比爾定律及其核心部件——光電比色計。對半自動生化分析儀的整體架構(gòu)進行了說明。 半自動生化分析儀硬件結(jié)構(gòu)上由電源、時鐘、復(fù)位電路,存儲器系統(tǒng),液路控制系統(tǒng),光路控制系統(tǒng),恒溫控制系統(tǒng)(包括溫度測量和溫度控制),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),人機交互系統(tǒng)(包括鍵盤、觸摸屏、液晶顯示器LCD和微型打印機)和其他一些接口等組成,對于這些外圍硬件模塊本文給出了詳細(xì)設(shè)計。 在半自動生化分析儀軟件設(shè)計方面,本文詳細(xì)介紹了交叉編譯調(diào)試環(huán)境的建立,引導(dǎo)裝載程序U-Boot的移植,Linux內(nèi)核的裁減與移植,設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計,文件系統(tǒng)的建立與移植,應(yīng)用程序的編寫與移植。 本生化分析儀的功能包括MiniGUI圖形用戶界面、運動控制、溫度控制、數(shù)據(jù)處理、打印功能及SQLite數(shù)據(jù)庫管理等。該新型半自動生化分析儀使用方便,性價比高,適用于國內(nèi)的中小型醫(yī)療機構(gòu)。
上傳時間: 2013-04-24
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USB2.0接口和基于ARM核的SOC系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,特別在電子消費類領(lǐng)域。包含USB2,0接口的ARM系統(tǒng)則更是市場的需求。本文介紹一種基于ARM核的USB2,0接口IP(AHB_USB2.0)的設(shè)計,主要對其中的串行接口引擎(SIE)的設(shè)計進行討論。 該 AHB_USB2.0 IP核支持USB2.0協(xié)議,并兼容USB1.1協(xié)議;支持AMBA2.0協(xié)議和UTMI 1.05協(xié)議。該IP核一側(cè)通過UTMI接口或ULPI接口的PHY與USB2.0主機端進行通信;另一側(cè)則通過AHB總線與ARM相連。 AHB_USB2.0 IP核在硬件上分為三個大模塊:ULPI模塊(ULPI)、串行接口引擎(SIE)模塊和AHB總線接口模塊(AHB)。ULPI模塊實現(xiàn)了UTMI接口轉(zhuǎn)ULPI接口。串行接口引擎(SIE)模塊為USB2.0的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議處理模塊,為整個IP核的核心部分,進一步分為四個子模塊——GLC(全局控制模塊),PIE(PHY接口處理引擎),SIF(系統(tǒng)接口邏輯)和EPB(端點緩沖模塊)。GLC模塊負(fù)責(zé)整個IP的復(fù)位控制,IP時鐘的開關(guān)提示等;PIE模塊負(fù)責(zé)處理USB的事務(wù)級傳輸,包括組包解包等;SIF模塊負(fù)責(zé)協(xié)議相關(guān)寄存器組和端點緩沖區(qū)的讀寫,跨時鐘域信號的處理和PIE所需的控制信號的產(chǎn)生;AHB模塊負(fù)責(zé)IP核與ARM通信和DMA功能的實現(xiàn)。 該IP核的軟件設(shè)計遵循USB協(xié)議,Bulk Only協(xié)議和UFI協(xié)議,由外掛ARM實現(xiàn)USB設(shè)備命令和UFI命令的解析,并執(zhí)行相應(yīng)的操作。設(shè)計了IP核與ARM之間的多種數(shù)據(jù)傳輸方法,通過軟件實現(xiàn)常規(guī)數(shù)據(jù)讀寫訪問、內(nèi)部DMA或外部DMA等多種方式的切換。 本IP已經(jīng)通過EDA驗證和FPGA測試,并且已經(jīng)在內(nèi)嵌ARM核的FPGA系統(tǒng)上實現(xiàn)了多個U盤。這個FPGA系統(tǒng)的正確工作,證明了AHB_USB2.01P核設(shè)計是正確的。
上傳時間: 2013-05-17
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近年來,移動通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展及應(yīng)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(guān)鍵技術(shù)日新月異。由于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)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(xiàn)多發(fā)多收,在不增加帶寬和發(fā)送功率的情況下,可以成倍提高信道容量,因此OFDM-MIMO技術(shù)被廣泛認(rèn)為是后三代通信系統(tǒng)(B3G)的關(guān)鍵技術(shù),是當(dāng)今移動通信領(lǐng)域研究的熱點。 本文對OFDM-MIMO通信系統(tǒng)接收機的關(guān)鍵技術(shù)--數(shù)字下變頻,OFDM同步、解調(diào)進行了相關(guān)研究,在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上,完成了數(shù)字下變頻,OFDM同步和解調(diào)的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試,驗證了該設(shè)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(shù)和數(shù)字下變頻技術(shù)作了相應(yīng)的介紹。同步是OFDM系統(tǒng)設(shè)計中的一項關(guān)鍵技術(shù),即是針對系統(tǒng)中存在的時間偏差、頻率偏差進行定時恢復(fù)、頻偏的估計與補償,來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字下變頻是軟件無線電的核心技術(shù)之一,其基本功能是從高速中頻數(shù)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(shù)據(jù)率,以供后續(xù)DSP器件作進一步處理。 在數(shù)字下變頻器的設(shè)計和實現(xiàn)方面,本文先介紹了數(shù)字下變頻器的原理和基本結(jié)構(gòu),然后根據(jù)系統(tǒng)要求對其進行了設(shè)計,并在實現(xiàn)上作了一些簡化,節(jié)約了硬件資源。 在對時間同步的設(shè)計和實現(xiàn)方面,本文采用了利用PN序列進行時間同步的算法。在實現(xiàn)上根據(jù)系統(tǒng)實際情況將數(shù)據(jù)分為四路分別與本地PN碼做滑動相關(guān)運算,更有效的利用了同步數(shù)據(jù),達到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設(shè)計和實現(xiàn)方面,本文采用重復(fù)的PN碼兩兩相關(guān)來估計頻偏值,并聯(lián)合一個二階負(fù)反饋環(huán)路進行補償。該算法利用環(huán)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(fù)反饋擴大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細(xì)研究分析的基礎(chǔ)上對其進行了FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。
上傳時間: 2013-04-24
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該課題通過對開放式數(shù)控技術(shù)的全面調(diào)研和對運動控制技術(shù)的深入研究,并針對國內(nèi)運動控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀,結(jié)合激光雕刻領(lǐng)域的具體需要,緊跟當(dāng)前運動控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢,吸收了世界開放式數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運動控制技術(shù)的最新成果,采納了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強大的、具有很大柔性的四軸多功能運動控制卡.該論文主要內(nèi)容如下:首先,通過對制造業(yè)、開放式數(shù)控系統(tǒng)、運動控制卡等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,基于對運動系統(tǒng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí),在比較了幾種常用的運動控制方案的基礎(chǔ)上,確定了基于DSP和FPGA的運動控制設(shè)計方案,并規(guī)劃了板卡的總體結(jié)構(gòu).其次,針對運動控制中的一些具體問題,如高速、高精度、運動平穩(wěn)性、實時控制以及多軸聯(lián)動等,在FPGA上設(shè)計了功能相互獨立的四軸運動控制電路,仔細(xì)規(guī)劃并定義了各個寄存器的具體功能,設(shè)計了功能完善的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個功能各異的計數(shù)器電路等,完全實現(xiàn)了S-曲線升降速運動、自動降速點運動、A/B相編碼器倍頻計數(shù)電路等特殊功能.再次,介紹了DSP在運動控制中的作用,合理規(guī)劃了DSP指令的形成過程,并對DSP軟件的具體實現(xiàn)進行了框架性的設(shè)計.然后,根據(jù)光電隔離原理設(shè)計了數(shù)字輸入/輸出電路;結(jié)合DAC原理設(shè)計了四路模擬輸出電路;實現(xiàn)了PCI接口電路的設(shè)計;并針對常見的干擾現(xiàn)象,提出了有效的抗干擾措施.最后,利用運動控制卡強大的運動控制功能,并針對激光雕刻行業(yè)進行大幅圖形掃描時需要實時處理大量的圖形數(shù)據(jù)的特別需要,在板卡第四軸完全實現(xiàn)了激光控制功能,并基于FPGA內(nèi)部的16KBit塊RAM,開辟了大量數(shù)據(jù)區(qū)以便進行大幅圖形的實時處理.
上傳時間: 2013-06-09
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