本文利用Verilog HDL語言在FPGA上實(shí)現(xiàn)IC總線的規(guī)范，又簡(jiǎn)要介紹了Quartus Ⅱ設(shè)計(jì)環(huán)境和設(shè)計(jì)方法，以及FPGA的設(shè)計(jì)流程。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了I
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場(chǎng)合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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在國(guó)家重大科學(xué)工程HIRFL-CSR的CSR控制系統(tǒng)中，需要高速數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常采用存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)。同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM憑借其集成度高、功耗低、可靠性高、處理能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為最佳選擇。但是SDRAM卻具有復(fù)雜的時(shí)序，為了降低成本，所以采用目前很為流行的EDA技術(shù)，選擇可編程邏輯器件中廣泛使用的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，使用硬件描述語言VHDL，遵循先進(jìn)的自頂向下的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)對(duì)SDRAM控制器的設(shè)計(jì)。 論文引言部分簡(jiǎn)單介紹了CSR控制系統(tǒng)，指出論文的課題來源與實(shí)際意義。第二章首先介紹了存儲(chǔ)器的概況與性能指標(biāo)，其次較為詳細(xì)介紹了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM的基本時(shí)序，最后對(duì)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM進(jìn)行詳盡論述，包括性能、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)以及最為重要的一些操作和時(shí)序。第三、四章分別論述本課題的SDRAM控制器硬件與軟件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了具體芯片與FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)。第五章為該SDRAM控制器在CsR控制系統(tǒng)中的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用，即同步事例處理器。最后對(duì)FPGA技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與展望。 本論文完整論述了控制器的設(shè)計(jì)原理和具體實(shí)現(xiàn)。從測(cè)試的結(jié)果來看，本控制器無論從結(jié)構(gòu)上，還是軟硬件上設(shè)計(jì)均滿足了工程實(shí)際要求。
標(biāo)簽： SDRAM FPGA 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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文章介紹了基于單片機(jī)的太陽能LED 路燈控制器的一種實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)介紹了蓄電池快速充電的方法，以及在線檢測(cè)蓄電池的容量的方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-19
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STM32系列ARMCortexM3微控制器原理與實(shí)踐
標(biāo)簽： ARMCortexM3 STM 32 微控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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目前，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號(hào)處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究?jī)?nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲(chǔ)器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測(cè)試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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主要講述靜電放電、射頻輻射電磁場(chǎng)、電快速瞬變脈 沖群、雷擊浪涌、由射頻場(chǎng)引起的傳導(dǎo)干擾、工頻磁場(chǎng)、 電壓跌落和衰減振蕩波等八項(xiàng)抗擾度試驗(yàn)，其中前七項(xiàng)試 驗(yàn)在通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)見到；后一項(xiàng)試驗(yàn)（衰減振蕩 波抗擾度試驗(yàn)）則在電力系統(tǒng)設(shè)備的抗擾度試驗(yàn)中經(jīng)常可 以見到。考慮到國(guó)內(nèi)在引進(jìn)生產(chǎn)家用電器的企業(yè)中經(jīng)常采 用的高頻噪聲模擬器，本章予以補(bǔ)充介紹。此外，汽車工 業(yè)在我國(guó)的迅速發(fā)展，拉動(dòng)了與之配套的汽車電子與電器 行業(yè)的迅速發(fā)展。對(duì)后者的質(zhì)量控制與檢測(cè)問題便成為業(yè) 內(nèi)人士所關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。
標(biāo)簽： 抗擾度 標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試方法
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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多功能車輛總線一類設(shè)備是一個(gè)在列車通信網(wǎng)(TCN，TrainCommunication Network)中普遍使用的網(wǎng)絡(luò)接口單元。目前我國(guó)的新式列車大多采用列車通信網(wǎng)傳輸列車中大量的控制和服務(wù)信息。但使用的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品主要為國(guó)外進(jìn)口，因此迫切需要研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品。 論文以一類設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)為核心，采取自頂向下的模塊設(shè)計(jì)方法。將設(shè)備控制器分為同步層和數(shù)據(jù)處理層來分別實(shí)現(xiàn)對(duì)幀的發(fā)送與接收處理和對(duì)幀數(shù)據(jù)的提取與存儲(chǔ)處理。 同步層包含幀的識(shí)別模塊、曼徹斯特譯碼模塊、曼徹斯特編碼與幀封裝三個(gè)模塊。幀識(shí)別模塊檢測(cè)幀的起始位并對(duì)幀類型進(jìn)行判斷。譯碼模塊根據(jù)采集的樣本值來判斷曼徹斯特編碼的值，采樣的難點(diǎn)在于非理想信號(hào)帶來的采樣誤差，論文使用結(jié)合位同步的多點(diǎn)采樣法來提高采樣質(zhì)量。幀分界符中的非數(shù)據(jù)符不需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，編碼時(shí)在非數(shù)據(jù)符位關(guān)閉編碼電路使非數(shù)據(jù)符保持原來的編碼輸出。 數(shù)據(jù)處理層以主控單元(MCU，Main Control Unit)和通信存儲(chǔ)器為設(shè)計(jì)核心。MCU是控制器的核心，對(duì)接收的主幀進(jìn)行分析，判斷是從通信存儲(chǔ)器相應(yīng)端口取出應(yīng)答從幀并發(fā)送，還是準(zhǔn)備接收從幀并存入通信存儲(chǔ)器。通信存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，合適的地址分配能簡(jiǎn)化MCU的控制程序，論文固定了通信存儲(chǔ)器端口大小使MCU可以根據(jù)一個(gè)固定的公式進(jìn)行端口的遍歷從而簡(jiǎn)化了MCU程序的復(fù)雜度。數(shù)據(jù)在傳輸中由于受到干擾和沖突等問題而出現(xiàn)錯(cuò)誤，論文采用循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼結(jié)合偶檢驗(yàn)擴(kuò)展來對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)控制。 最后，使用FPGA和硬件描述語言Verilog HDL開發(fā)出了MVB一類設(shè)備。目前該一類設(shè)備已運(yùn)用在SS4G電力機(jī)車的制動(dòng)控制單元(BCU．Brake Control Unit)中并在鐵道科學(xué)研究院通過了TCN通信測(cè)試。一類設(shè)備的成功研制為列車通信網(wǎng)中總線管理器等高類設(shè)備的開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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在過去的十幾年間，F(xiàn)PGA取得了驚人的發(fā)展：集成度已達(dá)到1000萬等效門、速度可達(dá)到400～500MHz。隨著FPGA的集成度不斷增大，在高密度FPGA中，芯片上時(shí)鐘的分布質(zhì)量就變得越來越重要。時(shí)鐘延時(shí)和時(shí)鐘相位偏移已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。現(xiàn)在，解決時(shí)鐘延時(shí)問題主要使用時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償電路。 為了消除FPGA芯片內(nèi)的時(shí)鐘延時(shí)，減小時(shí)鐘偏差，本文設(shè)計(jì)了內(nèi)置于FPGA芯片中的延遲鎖相環(huán)，采用一種全數(shù)字的電路結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)DLL中的用模擬方式實(shí)現(xiàn)的環(huán)路濾波器和壓控延遲鏈改進(jìn)為數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘延遲測(cè)量電路，和延時(shí)補(bǔ)償調(diào)整電路，配合特定的控制邏輯電路，完成時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償。在輸入時(shí)鐘頻率不變的情況下，只需一次調(diào)節(jié)過程即可完成輸入輸出時(shí)鐘的同步，鎖定時(shí)間較短，噪聲不會(huì)積累，抗干擾性好。 在Smic0.18um工藝下，設(shè)計(jì)出的時(shí)鐘延時(shí)補(bǔ)償電路工作頻率范圍從25MHz到300MHz，最大抖動(dòng)時(shí)間為35ps，鎖定時(shí)間為13個(gè)輸入時(shí)鐘周期。另外，完成了時(shí)鐘相移電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可編程相移，為用戶提供與輸入時(shí)鐘同頻的相位差為90度，180度，270度的相移時(shí)鐘；時(shí)鐘占空比調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可編程占空比，可以提供占空比為50/50的時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘分頻電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)頻率分頻，提供1.5，2，2.5，3，4，5，8，16分頻時(shí)鐘。
標(biāo)簽： FPGA 應(yīng)用于 全數(shù)字 鎖相環(huán)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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感應(yīng)電機(jī)由于具有可靠性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉和體積小等優(yōu)點(diǎn)，成為生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。然而，感應(yīng)電機(jī)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的時(shí)變系統(tǒng)，這使得感應(yīng)電機(jī)的控制十分復(fù)雜，尤其是在對(duì)控制精度要求比較高的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)出高精度的感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)變得非常困難。 針對(duì)高精度感應(yīng)電機(jī)控制較困難的問題，本文分析了感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法及電機(jī)控制策略問題。在對(duì)感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在Matlab/Simulink平臺(tái)上建立了感應(yīng)電機(jī)的電機(jī)模型，提出了一種感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。對(duì)常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)及仿真研究，并將模糊控制理論應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器超調(diào)較大、響應(yīng)較慢、魯棒性差的缺點(diǎn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證模糊PI控制方案的優(yōu)越性。 在感應(yīng)電機(jī)建模仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)高精度感應(yīng)電機(jī)控制器的需求及FPGA的特點(diǎn)，本文提出感應(yīng)電機(jī)控制器的的設(shè)計(jì)方案。按照FPGA模塊化設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了合理的劃分，對(duì)SVPWM、Park變換、模糊PI控制器、反饋速度測(cè)量等重要模塊的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究。并在一些模塊算法的設(shè)計(jì)上提出了自己的思路。各模塊在Modelsim平臺(tái)上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA 感應(yīng)電機(jī) 控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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