高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機(jī)，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動(dòng)態(tài)性能差，這些缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點(diǎn)，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)應(yīng)用在高輸出電壓大功率場(chǎng)合的開關(guān)電源進(jìn)行研究，對(duì)主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗浴⒐に嚱Y(jié)構(gòu)等方面做出詳細(xì)討論，提出實(shí)現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會(huì)產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會(huì)使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓?fù)洌梢岳酶邏鹤儔浩髦新└泻头植茧娙葑鳛橹C振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對(duì)這兩種工作模式進(jìn)行詳細(xì)討論。針對(duì)CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計(jì)方法，可以保證所有開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析與設(shè)計(jì)的正確性。 針對(duì)DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算特定電壓空間矢量作用時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時(shí)，在整個(gè)SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計(jì)算不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量計(jì)算誤差，對(duì)高精度實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算量大，對(duì)系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對(duì)常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計(jì)算非常簡(jiǎn)單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時(shí)，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時(shí)性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對(duì)優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計(jì)輸入方法與原理圖設(shè)計(jì)輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計(jì)輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計(jì)與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是近年來國(guó)外先進(jìn)國(guó)家研究發(fā)展最快的短程無線通信技術(shù)之一，能夠廣泛地應(yīng)用于工業(yè)短距離無線控制裝置、近距離移動(dòng)無線控制設(shè)備、機(jī)器人控制、辦公自動(dòng)化及多媒體娛樂設(shè)備等局部范圍內(nèi)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域中。在我國(guó),由于對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的研究還處于研究開發(fā)的初級(jí)階段, 還沒有形成藍(lán)牙數(shù)據(jù)短距離無線通信的一套開放性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。 在無線音頻傳輸領(lǐng)域內(nèi)，傳統(tǒng)的基于模擬調(diào)制方式的無線音頻傳輸由于抗干擾能力較差，傳輸?shù)囊纛l質(zhì)量會(huì)受到較大的影響，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的藍(lán)牙音頻產(chǎn)品僅支持單聲道語音傳輸。所以，對(duì)基于藍(lán)牙技術(shù)的高品質(zhì)多通道音頻傳輸技術(shù)的研究將具有一定的技術(shù)創(chuàng)新性，在無線音頻傳輸領(lǐng)域也具有較為廣闊的市場(chǎng)前景。 本文以嵌入式藍(lán)牙技術(shù)與音頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)為研究開發(fā)課題，參考國(guó)外藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),利用功能模塊單元與嵌入式技術(shù),目標(biāo)是研制一種基于嵌入式開發(fā)應(yīng)用的高品質(zhì)雙聲道藍(lán)牙無線音頻傳輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對(duì)雙聲道線性模擬音源的數(shù)字化MP3編解碼處理，結(jié)合基于嵌入式應(yīng)用的簡(jiǎn)化后的HCI層藍(lán)牙應(yīng)用協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙信道帶寬內(nèi)的高品質(zhì)雙聲道音頻信號(hào)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。 在硬件設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)思想。發(fā)送端和接收端由音頻處理模塊、控制傳輸模塊和無線模塊三部分構(gòu)成。其中，音頻處理模塊以MAS3587音頻處理芯片為核心，負(fù)責(zé)音頻信號(hào)的AD采樣、MP3壓縮和解壓縮以及DA還原等工作；控制傳輸模塊以MSP430F169為核心，負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的高速傳輸以及藍(lán)牙接口協(xié)議控制；無線模塊采用藍(lán)牙單芯片解決方案（集成藍(lán)牙射頻、基帶和鏈路管理等），負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的射頻發(fā)送和接收。模塊與模塊之間采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口方式連接。音頻處理模塊和控制傳輸模塊之間采用DMA方式的通用并口（PIO）；控制傳輸模塊與藍(lán)牙模塊之間采用DMA方式的通用異步串口（UART）。 在軟件設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)主要由藍(lán)牙協(xié)議解釋、傳輸控制和芯片驅(qū)動(dòng)三部分構(gòu)成。在藍(lán)牙協(xié)議解釋上，系統(tǒng)采用了基于HCI層的ACL數(shù)據(jù)包透明傳輸方式；在傳輸控制上，采用了基于通用并口（PIO）和異步串口（UART）的DMA方式高效率批量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；芯片驅(qū)動(dòng)主要指對(duì)MAS3587的基本配置。 對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)采用了目前流行的音頻測(cè)試虛擬儀器軟件Adobe Audition 1.5。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括掃頻測(cè)試、音樂測(cè)試、聽覺測(cè)試、距離測(cè)試以及抗干擾測(cè)試等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輸入音源在經(jīng)過MP3編碼、發(fā)射、接收及MP3解碼后，音頻質(zhì)量基本上沒受影響，實(shí)際雙聲道音質(zhì)接近于CD音質(zhì)，而無線傳輸?shù)目煽啃赃h(yuǎn)高于模擬無線音頻傳輸，幾乎沒有斷音與錯(cuò)音，充分體現(xiàn)了嵌入式藍(lán)牙無線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： 嵌入式 傳輸 藍(lán)牙技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-27
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十多年來，隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復(fù)雜度的提高、對(duì)軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴(yán)峻的危機(jī)和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對(duì)該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復(fù)用和代碼的重用，因此難以滿足市場(chǎng)對(duì)嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究?jī)?nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實(shí)時(shí)框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點(diǎn)一最大限度實(shí)現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個(gè)特點(diǎn)： 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時(shí)，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關(guān)注的重點(diǎn)是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時(shí)，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實(shí)現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來，為它們單獨(dú)設(shè)計(jì)組件。開發(fā)人員在應(yīng)用該框架進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計(jì)時(shí)，只需要關(guān)注功能需求的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于實(shí)時(shí)性、調(diào)度等非功能需求的實(shí)現(xiàn)可以通過調(diào)用ARTIC提供的時(shí)間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實(shí)現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個(gè)控制線程組成的特點(diǎn)，應(yīng)用基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個(gè)主動(dòng)對(duì)象的緝合。相對(duì)于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ǎ疚奶岢龅闹鲃?dòng)對(duì)象的最大特點(diǎn)在于：它提供對(duì)事件隊(duì)列、控制線程和表示主動(dòng)對(duì)象動(dòng)態(tài)行為狀態(tài)機(jī)等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因?yàn)樗艘粋€(gè)微小的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS) 報(bào)包裝，在某些場(chǎng)合可以作為一個(gè)簡(jiǎn)易的RTOS使用。為了驗(yàn)證ARTIC的性能，本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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任意波形發(fā)生器已成為現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一，代表了信號(hào)源的發(fā)展方向。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是二十世紀(jì)七十年代初提出的一種全數(shù)字的頻率合成技術(shù)，其查表合成波形的方法可以滿足產(chǎn)生任意波形的要求。由于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)器功能的特性，能有效地實(shí)現(xiàn)DDS技術(shù)，極大的提高函數(shù)發(fā)生器的性能，降低生產(chǎn)成本。 本文首先介紹了函數(shù)波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地?cái)⑹隽擞肍PGA完成DDS模塊的設(shè)計(jì)過程，接著分析了整個(gè)設(shè)計(jì)中應(yīng)處理的問題，根據(jù)設(shè)計(jì)原理就功能上進(jìn)行了劃分，將整個(gè)儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)。最后就這三個(gè)部分分別詳細(xì)地進(jìn)行了闡述。 在實(shí)現(xiàn)過程中，本設(shè)計(jì)選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計(jì)和與控制芯片的接口設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)，本文利用Altera的設(shè)計(jì)工具QuartusⅡ并結(jié)合Verilog—HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果，并對(duì)誤差進(jìn)行了一定分析，結(jié)果表明，可輸出步進(jìn)為0.01Hz，頻率范圍0.01Hz～20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波，或0.01Hz～20KHz的任意波。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)任意波形發(fā)生器的方法是可行的。
標(biāo)簽： FPGA 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實(shí)時(shí)性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機(jī)總線接口規(guī)范，以其使用方便、易于擴(kuò)展、速度快等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，開發(fā)周期較短，適合于實(shí)時(shí)信號(hào)處理，已被廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領(lǐng)域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于USB2.0技術(shù)和FPGA技術(shù)相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先，對(duì)數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單地介紹。 @@ 其次，對(duì)以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56，簡(jiǎn)稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)和分析，并在此設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上給出相應(yīng)的原理圖、PCB。硬件設(shè)計(jì)主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設(shè)計(jì)以及硬件邏輯設(shè)計(jì)。 @@ 再次，根據(jù)系統(tǒng)需求，對(duì)系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分三部分：一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序；二是在PC機(jī)中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；三是充分了解FX2的主要功能特點(diǎn)，并編寫出應(yīng)用程序。 @@ 最后，對(duì)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了調(diào)試，給出了調(diào)試結(jié)果和分析，對(duì)出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明，系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。 @@關(guān)鍵詞：USB2.0；FPGA；SOPC；數(shù)據(jù)采集；固件；
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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矩陣運(yùn)算是描述許多工程問題中不可缺少的數(shù)學(xué)關(guān)系，矩陣運(yùn)算具有執(zhí)行效率好、速度快、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，并且隨著動(dòng)態(tài)可配置技術(shù)的發(fā)展，靈活性也有了很大的提高。因此，尋找矩陣運(yùn)算的高速實(shí)現(xiàn)方法是具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，能夠?yàn)楦咚龠\(yùn)算應(yīng)用提供技術(shù)支持。 為了提高研究成果的實(shí)用性與商用性，本文主要針對(duì)某種體積小、運(yùn)算速度和性能要求很高的特殊場(chǎng)合設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于FPGA的矩陣運(yùn)算功能。通過系統(tǒng)地研究FPGA功能結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理、DSP接口、IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)，深入學(xué)習(xí)浮點(diǎn)數(shù)及矩陣的基礎(chǔ)運(yùn)算以及硬件編程語言等內(nèi)容，根據(jù)矩陣運(yùn)算的特點(diǎn)和原理，討論了硬件設(shè)計(jì)方面重點(diǎn)對(duì)具體核心器件結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及有關(guān)FPGA的設(shè)計(jì)流程和控制器Verilog HDL硬件編程語言代碼方面內(nèi)容，確定了基于FPGA浮點(diǎn)運(yùn)算及矩陣運(yùn)算單元的Verilog HDL設(shè)計(jì)方法，在Quartus II平臺(tái)上對(duì)其仿真、記錄運(yùn)算結(jié)果，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了深入分析與總結(jié)。 本設(shè)計(jì)通過幾種矩陣算法利用FPGA和MATLAB分別進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，證明了本設(shè)計(jì)中矩陣運(yùn)算速率的實(shí)用性與高效性，提高了系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)可靠性，為今后在工程、軍事、通訊等生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對(duì)特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時(shí)節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問題，對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計(jì)開發(fā)成本。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
上傳用戶：thinode
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種電子設(shè)備對(duì)時(shí)間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導(dǎo)航、導(dǎo)彈控制、潛艇定位、各種觀測(cè)、通信等方面，時(shí)鐘同步技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用，得到了廣泛的推廣。對(duì)于分布式采集系統(tǒng)來說，中心主站需要對(duì)來自于不同采集設(shè)備的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，得到各個(gè)采集點(diǎn)對(duì)同一事件的采集時(shí)間差異，通過對(duì)該時(shí)間差異的分析，最終做出對(duì)事件的準(zhǔn)確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個(gè)采集設(shè)備不具有統(tǒng)一的時(shí)鐘基準(zhǔn)，那么得到的各個(gè)采集時(shí)間差異就不能反映出實(shí)際情況，中心主站也無法準(zhǔn)確地對(duì)事件進(jìn)行分析和判斷，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。因此，時(shí)鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運(yùn)作的必要前提。 目前國(guó)內(nèi)外時(shí)鐘同步領(lǐng)域常用的技術(shù)有GPS授時(shí)技術(shù)，鎖相環(huán)技術(shù)和IRIG-B 碼等。GPS授時(shí)技術(shù)雖然精度高，抗干擾性強(qiáng)，但是由于需要專用的GPS接收機(jī)，若單純使用GPS 授時(shí)技術(shù)做時(shí)鐘同步，就需要在每個(gè)采集點(diǎn)安裝接收機(jī)，成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號(hào)在頻率和相位上與輸入?yún)⒖夹盘?hào)同步的技術(shù)，輸出信號(hào)的時(shí)鐘準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入?yún)⒖夹盘?hào)。IRIG-B 碼是一種信息量大，適合傳輸?shù)臅r(shí)間碼，但是由于其時(shí)間精度低，不適合應(yīng)用于高精度時(shí)鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析，本文結(jié)合這三種常用技術(shù)，提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時(shí)鐘同步控制技術(shù)。該技術(shù)既保留了GPS 授時(shí)的高精確度和高穩(wěn)定性，又具備IRIG-B時(shí)間碼易傳輸和低成本的特性，為分布式采集系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設(shè)計(jì)采用了Ublox公司的精確授時(shí)GPS芯片LEA-5T，通過對(duì)GPS芯片串行時(shí)間信息解碼，獲得準(zhǔn)確的UTC時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個(gè)采集設(shè)備的精確時(shí)間打碼。為了能夠使整個(gè)分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，本論文采用了數(shù)模混合的鎖相環(huán)技術(shù)，將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號(hào)作為參考基準(zhǔn)，生成了與秒信號(hào)高精度同步的100MHZ 高頻時(shí)鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分，將B 碼的準(zhǔn)時(shí)標(biāo)志與GPS 秒信號(hào)同步，提高了IRIG-B 碼的時(shí)間精度。在分布式采集系統(tǒng)中，IRIG-B時(shí)間碼能直接通過串口或光纖將各個(gè)采集點(diǎn)時(shí)間與UTC時(shí)間統(tǒng)一，節(jié)約了各點(diǎn)布設(shè)GPS 接收機(jī)的高昂成本。最后，通過PC104總線對(duì)時(shí)鐘同步控制卡進(jìn)行了數(shù)據(jù)讀取和測(cè)試，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了改進(jìn)方案。實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的時(shí)鐘同步控制方案具有很高的時(shí)鐘同步精度，對(duì)時(shí)鐘同步技術(shù)有著重大的推進(jìn)意義！
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種，它的出現(xiàn)是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來獨(dú)立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們更愿意自己設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)．芯片，而且希望ASIC的設(shè)計(jì)周期盡可能短，最好是在實(shí)驗(yàn)室里就能設(shè)計(jì)出合適的ASIC芯片，并且立即投入實(shí)際應(yīng)用之中。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地運(yùn)用于通信領(lǐng)域、消費(fèi)類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個(gè)大模塊之一，它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口，將外部信號(hào)引入FPGA內(nèi)部進(jìn)行邏輯功能的實(shí)現(xiàn)并把結(jié)果輸出給外部電路，并且根據(jù)需要可以進(jìn)行配置來支持多種不同的接口標(biāo)準(zhǔn)。FPGA允許使用者通過不同編程來配置實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，在IO端口中它可以通過選擇配置方式來兼容不同信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的I/O緩沖器電路。總體而言，可選的I/O資源的特性包括：IO標(biāo)準(zhǔn)的選擇、輸出驅(qū)動(dòng)能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時(shí)間控制等。 本文是關(guān)于FPGA中多標(biāo)準(zhǔn)兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該課題是成都華微電子系統(tǒng)有限公司FPGA大項(xiàng)目中的一子項(xiàng)，目的為在更新的工藝水平上設(shè)計(jì)出能夠兼容單端標(biāo)準(zhǔn)的I/O電路模塊；同時(shí)針對(duì)以前設(shè)計(jì)的I/O模塊不支持雙端標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，要求新的電路模塊中擴(kuò)展出雙端標(biāo)準(zhǔn)的部分。文中以低壓雙端差分標(biāo)準(zhǔn)(LVDS)為代表構(gòu)建雙端標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，與單端標(biāo)準(zhǔn)比較，LVDS具有很多優(yōu)點(diǎn)： (1)LVDS傳輸?shù)男盘?hào)擺幅小，從而功耗低，一般差分線上電流不超過4mA，負(fù)載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。 (2)LVDS信號(hào)擺幅小，從而使得該結(jié)構(gòu)可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號(hào)電壓可以從0V到2.4V變化，單端信號(hào)擺幅為400mV，這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內(nèi)變化，也就是說LVDS允許收發(fā)兩端地電勢(shì)有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝，輔助Xilinx公司FPGA開發(fā)軟件ISE，設(shè)計(jì)完成了可以用于Virtex系列各低端型號(hào)FPGA的IOB結(jié)構(gòu)，它有靈活的可配置性和出色的適應(yīng)能力，能支持大量的I/O標(biāo)準(zhǔn)，其中包括單端標(biāo)準(zhǔn)，也包括雙端標(biāo)準(zhǔn)如LVDS等。它具有適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結(jié)構(gòu)特征，這些特點(diǎn)可以改進(jìn)和簡(jiǎn)化系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)，為最終的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中對(duì)包括20種IO標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的各電器參數(shù)按照用戶手冊(cè)描述進(jìn)行仿真驗(yàn)證，性能參數(shù)已達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)簽： FPGA 標(biāo)準(zhǔn) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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