本文首先從數(shù)控系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，然后對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡在整個(gè)系統(tǒng)中承擔(dān)功能進(jìn)行了分析。根據(jù)數(shù)字型號(hào)處理器件的快速運(yùn)算能力和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列器件的靈活、通用性提出了基于DSP器件和FPGA器件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的規(guī)劃。 本文重點(diǎn)詳細(xì)闡述了四軸運(yùn)動(dòng)控制卡硬件電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有部分PC總線的介紹與比較，設(shè)計(jì)選擇了PCI總線作為上位PC與運(yùn)動(dòng)控制卡的通信總線，并且選擇PCI9052芯片來(lái)設(shè)計(jì)PCI接口模塊；基于DSP器件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)選擇了TMS320LF2407芯片為核心，進(jìn)行運(yùn)算控制單元的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其主要內(nèi)部資源進(jìn)行了分配。最后，根據(jù)硬件的原理圖，完成了具體電路板的制作。 對(duì)軟件設(shè)計(jì)，文章主要對(duì)插補(bǔ)算法在DSP上的實(shí)現(xiàn)作了一些探討。介紹了兩種加速模式：梯形加速模式和s曲線加速模式。就逐點(diǎn)比較法直線和圓弧插補(bǔ)算法以及數(shù)字積分插補(bǔ)原理也進(jìn)行了分析。最終，提出總體程序流程控制、速度控制算法、插補(bǔ)算法等的程序設(shè)計(jì)框架，并進(jìn)行了具體程序設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA DSP 四軸 運(yùn)動(dòng)控制卡
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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該課題通過(guò)對(duì)開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)的全面調(diào)研和對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入研究,并針對(duì)國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì),吸收了世界開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運(yùn)動(dòng)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(qiáng)大的、具有很大柔性的四軸多功能運(yùn)動(dòng)控制卡.該論文主要內(nèi)容如下:首先,通過(guò)對(duì)制造業(yè)、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制卡等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,基于對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制方案的基礎(chǔ)上,確定了基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案,并規(guī)劃了板卡的總體結(jié)構(gòu).其次,針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制中的一些具體問(wèn)題,如高速、高精度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、實(shí)時(shí)控制以及多軸聯(lián)動(dòng)等,在FPGA上設(shè)計(jì)了功能相互獨(dú)立的四軸運(yùn)動(dòng)控制電路,仔細(xì)規(guī)劃并定義了各個(gè)寄存器的具體功能,設(shè)計(jì)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(gè)功能各異的計(jì)數(shù)器電路等,完全實(shí)現(xiàn)了S-曲線升降速運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)降速點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、A/B相編碼器倍頻計(jì)數(shù)電路等特殊功能.再次,介紹了DSP在運(yùn)動(dòng)控制中的作用,合理規(guī)劃了DSP指令的形成過(guò)程,并對(duì)DSP軟件的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了框架性的設(shè)計(jì).然后,根據(jù)光電隔離原理設(shè)計(jì)了數(shù)字輸入/輸出電路;結(jié)合DAC原理設(shè)計(jì)了四路模擬輸出電路;實(shí)現(xiàn)了PCI接口電路的設(shè)計(jì);并針對(duì)常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象,提出了有效的抗干擾措施.最后,利用運(yùn)動(dòng)控制卡強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能,并針對(duì)激光雕刻行業(yè)進(jìn)行大幅圖形掃描時(shí)需要實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)了激光控制功能,并基于FPGA內(nèi)部的16KBit塊RAM,開(kāi)辟了大量數(shù)據(jù)區(qū)以便進(jìn)行大幅圖形的實(shí)時(shí)處理.
標(biāo)簽： FPGA DSP 運(yùn)動(dòng)控制
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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本論文對(duì)DSP和FPGA在交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并完成了系統(tǒng)的規(guī)劃。論文完成的設(shè)計(jì)任務(wù)主要有：1、根據(jù)系統(tǒng)要求，詳細(xì)分析了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，給出了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，提出了一套對(duì)已有外圍設(shè)備適用的設(shè)計(jì)方案。2、根據(jù)實(shí)際情況，提出了簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)性好的軌跡插補(bǔ)算法，并給出了插補(bǔ)算法的軟件設(shè)計(jì)，并在DSP中得以實(shí)現(xiàn)。3、使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，完成了運(yùn)動(dòng)控制卡中由DSP完成的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，即在插補(bǔ)計(jì)算的同時(shí)完成加減速控制和三軸聯(lián)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制，以及其后的脈沖分配數(shù)的計(jì)算。4、根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)要求，使用FPGA芯片設(shè)計(jì)了可連續(xù)發(fā)送均勻分布脈沖的脈沖分配器，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流伺服系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制指令。并給出了VHDL在FPGA中的軟件實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： 機(jī)器人 運(yùn)動(dòng)控制卡
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著集成電路頻率的提高和多核時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)的高速電互連技術(shù)面臨著越來(lái)越嚴(yán)重的瓶頸問(wèn)題，而高速下的光互連具有電互連無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，成為未來(lái)電互連的理想替代者，也成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網(wǎng)絡(luò)論壇)論壇提出的甚短距離光互連協(xié)議，主要面向主干網(wǎng)，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級(jí)、芯片級(jí)的光互連協(xié)議具有非常重要的研究意義。 本論文將協(xié)議功能分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層來(lái)設(shè)計(jì)，鏈路層功能包括了協(xié)議原語(yǔ)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)幀格式和數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計(jì)，流量控制機(jī)制設(shè)計(jì)，協(xié)議通道初始化設(shè)計(jì)，錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制設(shè)計(jì)和空閑字符產(chǎn)生、時(shí)鐘補(bǔ)償方式設(shè)計(jì)；物理層功能包含了數(shù)據(jù)的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數(shù)據(jù)編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了定制協(xié)議的單通道模式。重點(diǎn)是數(shù)據(jù)鏈路層的實(shí)現(xiàn)，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識(shí)產(chǎn)權(quán))——RocketIO來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開(kāi)發(fā)環(huán)境)開(kāi)發(fā)流程，使用的設(shè)計(jì)工具包括:ISE，ModelSim，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對(duì)實(shí)現(xiàn)的協(xié)議進(jìn)行了軟件仿真和上扳測(cè)試，訪真和測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)現(xiàn)的單通道模式，支持的最高串行頻率達(dá)到3.5GHz，完全滿足了光互連驗(yàn)證系統(tǒng)初期的要求，同時(shí)由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質(zhì)量良好，表明對(duì)物理層IP的定制是成功的。
標(biāo)簽： FPGA 板級(jí) 光互連 協(xié)議研究
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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數(shù)字圖像的壓縮是解決圖像數(shù)據(jù)量大、存儲(chǔ)和傳輸困難的基本措施。圖像壓縮的方法很多，一般可分為有損壓縮和無(wú)損壓縮兩大類。有損壓縮允許一定程度的信息丟失，在滿足實(shí)際應(yīng)用的條件下能夠取得較高的壓縮比；無(wú)損壓縮不允許信息丟失，但是壓縮比難以提高。在醫(yī)學(xué)圖像、遙感圖像等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于圖像的壓縮比和失真度都有著較高要求，因此需要采用近無(wú)損壓縮的方法。近無(wú)損壓縮是有損壓縮和無(wú)損壓縮的一個(gè)折衷，允許一定的失真，能夠獲得高保真還原圖像的同時(shí)，得到比無(wú)損壓縮更高的壓縮比。 JPEG-LS是連續(xù)色調(diào)靜止圖像無(wú)損和近無(wú)損壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，算法復(fù)雜度低，壓縮性能優(yōu)越，但是JPEG-LS對(duì)不同圖像壓縮時(shí)壓縮比不可控制。本文在研究JPEG-LS近無(wú)損圖像壓縮算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)具體應(yīng)用背景，提出了一種基于塊的近無(wú)損壓縮方法。進(jìn)一步利用圖像局部紋理特性分析，對(duì)不同特性的區(qū)域容忍不同的信息丟失程度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像壓縮的碼率控制。針對(duì)某工程應(yīng)用中的具體要求，我們以FPGA為平臺(tái)，采用Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)改進(jìn)算法進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，這種基于塊的具有碼率控制的近無(wú)損圖像壓縮算法，在實(shí)現(xiàn)較為精確的碼率控制的同時(shí)，能夠獲得較高的還原圖像質(zhì)量，而且硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，能夠滿足對(duì)圖像的實(shí)時(shí)壓縮要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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本論文介紹了毫米波通信系統(tǒng)中常用的上變頻方案和調(diào)制方式，比較了它們的性能和特點(diǎn)，最終在發(fā)射系統(tǒng)中選擇了DQPSK調(diào)制方式。提出了一種利用數(shù)字上變頻技術(shù)進(jìn)行基帶信號(hào)的數(shù)字域上變頻調(diào)制的方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA和通用正交上變頻器AD9857相結(jié)合的方案。 本設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)以AD公司的AD9857為核心，在數(shù)字域完成了基帶數(shù)字信號(hào)內(nèi)插濾波、正交調(diào)制、D/A變換等功能；選用ALTERA公司的Cyclone系列EPlC6Q240C8完成了基帶數(shù)字信號(hào)的處理，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)AD9857的控制。軟件部分，應(yīng)用Quartus Ⅱ和硬件描述語(yǔ)言VHDL在FPGA中完成了基帶數(shù)字信號(hào)處理模塊(串并轉(zhuǎn)換模塊、差分編碼模塊)和與AD9857的通信模塊(串口通信模塊、并口通信模塊)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在70MHz中頻載波上的DQPSK調(diào)制。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，頻率分辨率高，頻率變化速率高等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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對(duì)弓網(wǎng)故障的檢測(cè)在列車(chē)提速的今天顯得尤其重要，原始故障圖像數(shù)據(jù)量的巨大使實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸故障圖像極其困難。JPEG作為一種低復(fù)雜度、高壓縮比的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)在多媒體、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。和相同圖像質(zhì)量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG是目前靜態(tài)圖像中壓縮比最高的。 FPGA以其設(shè)計(jì)靈活、高速的卓越特性，逐漸成為許多應(yīng)用中首先器件，尤其是與Verilog和VHDL等語(yǔ)言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程。 本文旨在研究并實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)采集并對(duì)特定幀進(jìn)行壓縮傳輸?shù)姆椒āＭㄟ^(guò)采用可編程邏輯器件FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)采集、顯示、壓縮和傳輸，使系統(tǒng)具有可定制、高速度等優(yōu)點(diǎn)。 本文首先介紹了開(kāi)發(fā)硬件可編程邏輯門(mén)陣列FPGA及其開(kāi)發(fā)語(yǔ)言Veridlog，并介紹了FPGA的設(shè)計(jì)方法及開(kāi)發(fā)流程；接著介紹了PAL制視頻采集的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì)，其中主要包括基于I2C總線的模擬視頻解碼控制、視頻的數(shù)字化ITU-R BT.601標(biāo)準(zhǔn)介紹及視頻同步信號(hào)的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲(chǔ)、VGA顯示控制設(shè)計(jì)；隨后介紹了JPEG標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)故障檢測(cè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了針對(duì)灰度圖像壓縮的JPEG編碼器，設(shè)計(jì)中先分別對(duì)組成JPEG編碼器的二維DCT變換模塊、量化模塊、Z字掃描模塊、變換直流系數(shù)的差分脈沖編碼模塊、交流系數(shù)的游程編碼模塊、哈夫曼編碼模塊及打包模塊進(jìn)行了仿真測(cè)試，然后再對(duì)整個(gè)JPEG編碼器進(jìn)行了測(cè)試；最后設(shè)計(jì)了單幀視頻的SRAM緩存，并將緩存的源圖像采用本文設(shè)計(jì)的JPEG編碼器進(jìn)行壓縮，再設(shè)計(jì)一個(gè)僅包含發(fā)送功能的UART 將壓縮后的碼流傳輸?shù)絇C機(jī)，在PC機(jī)上通過(guò)將接收的碼流以ASCⅡ碼的形式還原為采集圖片。 本文實(shí)現(xiàn)了整個(gè)采集壓縮系統(tǒng)，同時(shí)也進(jìn)一步驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的灰度圖像JPEG編碼器的正確性。相信本文無(wú)論是對(duì)弓網(wǎng)故障的圖像檢測(cè)，還是對(duì)于JPEG編碼器的芯片設(shè)計(jì)都有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA JPEG 壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LAMOST(Large Sky Area Multi-Obiect Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡)需要對(duì)焦而上的4 000個(gè)光纖定位單元進(jìn)行精確定位，一個(gè)光纖定位單元需要兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，即需要對(duì)8 000個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。如何對(duì)這8 000個(gè)電機(jī)進(jìn)行有效的控制，是本文主要的研究?jī)?nèi)容。 本義引入EDA(Electronic Design Automation)，技術(shù)，以FPGA和CAN總線為硬件載體來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。FPGA相比較于DSP，單片機(jī)而言，具有10管腳多，資源豐富，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以存片內(nèi)集成多個(gè)電機(jī)的摔制，這樣對(duì)于提高系統(tǒng)的集成度，節(jié)約成本無(wú)疑有著很大的幫助。 在電機(jī)的控制當(dāng)中，其失步和過(guò)沖會(huì)直接影響到系統(tǒng)的精度，所以需要對(duì)電機(jī)脈沖頻率加以控制，對(duì)于在平穩(wěn)狀態(tài)下能正常工作的電機(jī)，失步往往發(fā)生在啟動(dòng)停止等脈沖頻率突然發(fā)生改變的時(shí)刻。具體實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)找出一條理想的加減速曲線，再將曲線離散化，并把離散化后的加減速分頻系數(shù)存儲(chǔ)在FPGA片內(nèi)ROM里而，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)的步數(shù)時(shí)，取出分頻系數(shù)來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。 在LAMOST觀測(cè)中，光纖定位單元的零位是個(gè)很重要的基準(zhǔn)，在每次觀測(cè)之前，電機(jī)都要回零，理論上電氣零位和機(jī)械零位在同一點(diǎn)上，如果電氣檢測(cè)到達(dá)零位則認(rèn)為已經(jīng)到達(dá)機(jī)械零位位置。但是實(shí)際中由于裝配等一些原因，可能會(huì)出現(xiàn)零位短路和零位斷路的情況。零位斷路是指電機(jī)處于機(jī)械零位，但是電氣不能檢測(cè)到；零位短路是指電機(jī)不在機(jī)械零位，但是電氣已經(jīng)檢測(cè)到處于零位。這兩種情況會(huì)造成越界和機(jī)械零位一直被擠壓的后果，有可能會(huì)損壞光纖定位單元，為了防止這些情況出現(xiàn)，軟件程序中加入了計(jì)數(shù)器，從而從有效地保護(hù)了光纖定位單元，同時(shí)將這些狀況向上反饋，以便維護(hù)和檢修。 在本文完成之時(shí)，能夠控制驅(qū)動(dòng)336個(gè)光纖定位單元的小系統(tǒng)已經(jīng)在北京天文臺(tái)興隆觀測(cè)站實(shí)際投入運(yùn)行，并于2007年5月28日獲得首條光譜，取得了不錯(cuò)的效果。
標(biāo)簽： 步進(jìn)電機(jī)控制 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文介紹了單片機(jī)在鍋爐溫度控制上的應(yīng)用，主要是以87C51 單片機(jī)作為控制器核心，結(jié)合溫度傳感變送器、A/D 轉(zhuǎn)換器、LED 顯示器、D/A 轉(zhuǎn)換器，模擬多路開(kāi)關(guān)等，組成一個(gè)八通道的鍋爐溫度控
標(biāo)簽： 單片機(jī) 中的應(yīng)用 鍋爐 溫度控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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模糊控制 C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) 利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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