燃料電池電動汽車DC/DC變換器的諸如工作電壓、電流、效率、體積、重量、溫度這些參數(shù)指標中溫度參數(shù)是一個尤為重要的參數(shù)。如何對DC/DC變換器內(nèi)部多點溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測從而為DC/DC變換器提供可靠的溫度參數(shù)就成為本課題的直接來源和選題依據(jù)。 USB總線具有即插即用、使用方便、易于擴展以及抗干擾能力強等其它總線無法比擬的優(yōu)點。如今USB已經(jīng)成為PC上的標準接口,并迅速占領(lǐng)了計算機中、低速外設的市場。而且隨著計算機功能的不斷強大,虛擬儀器技術(shù)也在不斷發(fā)展。它代表了測量與控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。本課題的研究目的就是希望將USB總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)應用到測量系統(tǒng)中,充分利用實驗室現(xiàn)有的資源,設計一個基于USB總線和LabVIEW的多路溫度測試儀。 在了解DC/DC變換器內(nèi)部主電路的拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,考慮測試系統(tǒng)抗干擾技術(shù),選用擴展了USB功能的微控制器芯片STM32F103和高精度溫度傳感器PT1000完成了基于恒流源的多通道溫度檢測電路原理圖與印刷電路板設計。在學習USB協(xié)議和電子芯片數(shù)據(jù)手冊的基礎(chǔ)上編寫了測試儀的下位機固件程序。通過LabVIEW中的NI—VISA開發(fā)驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)上位機與USB設備的通信功能。在LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中編寫用戶界面并建立合理的報表生成系統(tǒng),有效存儲數(shù)據(jù)提供用戶查詢。 直接在LabVIEW環(huán)境下通過NI—VISA開發(fā)能驅(qū)動用戶USB系統(tǒng)應用程序,完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動程序的復雜性,大大縮短了開發(fā)周期,節(jié)省了開發(fā)成本。設計完畢后對系統(tǒng)進行了軟硬件聯(lián)調(diào),通道標定和現(xiàn)場試驗,并進行了精度分析。實驗結(jié)果表明課題在這一研究過程中取得了預期的良好結(jié)果。
上傳時間: 2013-06-07
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該包內(nèi)含有詳細的USB制作資料,包含原理圖,固件程序,
上傳時間: 2013-06-14
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隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應用,人們對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實時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總線接口規(guī)范,以其使用方便、易于擴展、速度快等優(yōu)點而被廣泛地應用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。現(xiàn)場可編程門陣列最大的特點是結(jié)構(gòu)靈活,開發(fā)周期較短,適合于實時信號處理,已被廣泛應用于通信、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,設計了一種基于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,對數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進行了簡單地介紹。 @@ 其次,對以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56,簡稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了硬件設計和分析,并在此設計的基礎(chǔ)上給出相應的原理圖、PCB。硬件設計主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設計以及硬件邏輯設計。 @@ 再次,根據(jù)系統(tǒng)需求,對系統(tǒng)軟件部分進行了設計,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機中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設備驅(qū)動程序;三是充分了解FX2的主要功能特點,并編寫出應用程序。 @@ 最后,對系統(tǒng)的軟硬件進行了調(diào)試,給出了調(diào)試結(jié)果和分析,對出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明,系統(tǒng)符合設計要求。 @@關(guān)鍵詞:USB2.0;FPGA;SOPC;數(shù)據(jù)采集;固件;
上傳時間: 2013-06-21
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通信與信息技術(shù)行業(yè)飛速發(fā)展,已成為我國支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展,社會對具備實際動手能力人才的需求也不斷增加,高校通信教學改革勢在必行。在最初的通信原理實驗設備中每個實驗獨立占用一塊硬件資源,隨著EDA技術(shù)的發(fā)展,實驗設備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨立的一項實驗內(nèi)容,加入到通信原理實驗設備中。FPGA技術(shù)具備集成度高、速度快和現(xiàn)場可編程的優(yōu)勢,適合高集成度和高速的時序運算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實驗設備的優(yōu)缺點,采用FPGA技術(shù)設計出集驗證性和設計性于一體,具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實驗系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個開放性的硬件、軟件平臺,從培養(yǎng)學生實際動手能力出發(fā),利用FPGA在通用的硬件上實現(xiàn)所有實驗內(nèi)容。學生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實驗內(nèi)容,還可以實現(xiàn)電子設計開發(fā)和驗證。這對培養(yǎng)學生的實踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型,把基于FPGA的通信原理實驗系統(tǒng)劃分為信號源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中,模擬信號源采用DDS技術(shù),能夠生成非常高的頻率精度,可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器,形成多頻段、多波形的軟件無線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術(shù),具備良好的載波跟蹤特性,利用對載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號。 本文首先介紹了通信原理實驗系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義;然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個章節(jié)中提煉出各模塊的實驗內(nèi)容,分別列出各實驗的數(shù)字化實現(xiàn)模型;繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片,并給出硬件設計方案;最后,給出各模塊在FPGA上具體實現(xiàn)過程、系統(tǒng)測試結(jié)果及分析。測試和實際運行結(jié)果表明設計方法正確,且功能和技術(shù)指標滿足設計要求。 關(guān)鍵詞:通信原理,實驗系統(tǒng),F(xiàn)PGA,DDS,多體制調(diào)制解調(diào),全數(shù)字COSTAS環(huán),位同步
標簽: FPGA 通信原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-07
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同步是移動通信領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù),是保障通信初始和進行的必要過程,對系統(tǒng)的性能影響重大。縱觀移動通信系統(tǒng)的發(fā)展史,同步技術(shù)自始至終都是人們研究的熱點。 @@ WCDMA作為第三代移動通信無線接口標準之一,已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到了商用。小區(qū)搜索是WCDMA的重要物理層過程,是實現(xiàn)下行移動臺和基站間同步的重要手段。 @@ 作為ASIC領(lǐng)域的一種半定制電路,現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)既解決了全定制電路不能修改的不足,又解決了原有可編程器件容量有限的問題。FPGA以其強大的現(xiàn)場可編程能力和開發(fā)速度優(yōu)勢,逐漸成為ASIC電路中設計周期最短、開發(fā)費用最低、風險最小的器件之一。 @@ 因此,研究WCDMA同步算法及其在FPGA中的實現(xiàn)與驗證是具有理論和現(xiàn)實意義的。本文首先介紹了WCDMA物理層基礎(chǔ),接著詳細討論了WCDMA主同步、輔同步和導頻同步的原理,介紹了前兩步同步的改進型算法和證明,并和傳統(tǒng)相關(guān)算法在資源和實現(xiàn)復雜度方面進行了比較,給出了下行同步的浮點仿真結(jié)果和分析。之后,深入討論了下行同步的FPGA (V4-SX-35)實現(xiàn)方案、運算流程和模塊間的接口設計。最后,介紹了下行同步的FPGA驗證方法。 @@ 本文較為深入的討論了WCDMA下行同步的算法和FPGA實現(xiàn)方案,給出了理論分析和仿真、實驗結(jié)果。并在低復雜度和資源開銷條件下,完成了FPGA的硬件設計和片上測試,達到了系統(tǒng)的性能指標。 @@關(guān)鍵詞:WCDMA;同步;小區(qū)搜索;FPGA
上傳時間: 2013-04-24
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“計算機組成原理”是計算機專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)的計算機組成原理實驗是在指令格式、尋址方式、運算器、控制器、存儲器等都相對固定的情況下進行,學生主要進行功能實現(xiàn)和驗證,缺少自主設計和創(chuàng)新過程。 為改變這種狀況,須更新現(xiàn)有的計算機組成原理實驗系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體,使用EDA開發(fā)工具,用硬件描述語言實現(xiàn)不同的硬件邏輯,再與硬件的輸入輸出接口線路相連,最終組成一臺可用于組成實驗教學的完整計算機系統(tǒng)。這期間學生將掌握組成原理實驗系統(tǒng)的各個部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實驗系統(tǒng)能夠讓學生完成有關(guān)計算機組成原理的部件實驗和整機實驗:部件實驗包括加法器、乘法器、除法器、算術(shù)邏輯運算單元、控制器、存儲器等;整機實驗可以獨立實現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學生鞏固課堂知識并增強設計能力。 為實現(xiàn)上述目的,依據(jù)EDA技術(shù)的開發(fā)流程和方法,建立了一個完整的體系,其中包括控制模塊、內(nèi)存模塊、運算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時序部件、數(shù)據(jù)控制部件、狀態(tài)值控制部件,以及為幫學生調(diào)試而專門設計的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下,使用Altera公司FPGA芯片,采用VHDL,語言設計并實現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過仿真測試,所實現(xiàn)的各功能模塊作為獨立部件時能完成各自功能:而將這些部件組合起來的整機系統(tǒng),可以執(zhí)行程序段和進行各種運算處理,達到了設計要求。
標簽: FPGA 計算機組成原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-01
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USB(UniversalSerialBus,通用串行總線)是當今消費電子產(chǎn)品和儀器設備中應用最廣的接口協(xié)議之一,然而目前國內(nèi)的USB芯片只有極少數(shù)幾款,產(chǎn)品研究善處于起步階段,絕大部分產(chǎn)品主要由國外的IC設計芯片廠商如Cypress、NEC等一些國際著名公司提供。因而,如果能夠自主開發(fā)設計USB芯片以替代國外同類產(chǎn)品,將會有很好的市場前景和利潤空間。 本論文課題是針對基于FPGA(FieldProgrammableGateArray,現(xiàn)場可編程門陣列器件)的數(shù)字電子產(chǎn)品應用設計一種實際可復用的USB接口引擎軟核。該軟核主要是用于處理USB標準協(xié)議包的通信處理,通過外接MCU(MultipointControlUnit,微控制器)就可以實現(xiàn)完整的USB接口通訊功能。它的功能相當于一些USB引擎的專用芯片如:Philips的PDIUSBD12等,其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、復用設計方便。 功能仿真和綜合測試結(jié)果顯示本論文所設計的接口引擎軟核符合設計要求,并且軟核的性能和市場上同類產(chǎn)品基本一致。本論文的創(chuàng)新之處在于:1、從可配置性角度出發(fā)設計了低速、全速、高速三種可選模式;2、支持最多31個可配置端點;3、采用了可綜合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel,寄存器傳輸級)代碼設計規(guī)則,同時也開發(fā)了可綜合的驗證測試代碼;4、完全由硬件實現(xiàn)USB通信功能。
上傳時間: 2013-07-18
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PCF8583的工作原理及在單片機接口中的實現(xiàn):時鐘/日歷芯片PCF8583是一種實時時鐘集成電路,硬件方面介紹了PCF8583的結(jié)構(gòu)、功能廈工作原理;軟件方面,因為PCF8583是通過I C總線方式
上傳時間: 2013-06-10
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USB(UniversalSerialBus,通用串行總線)作為一種新興的計算機外設總線標準,由于它有使用方便、真正的熱插拔、高性能和系統(tǒng)造價低廉等優(yōu)點,其迅速得到了大規(guī)模的應用。同時,隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展與進步,基于EDA技術(shù)的芯片設計正在成為電子系統(tǒng)設計的主流。 本文首先簡述了USB協(xié)議;然后給出了基于USB、FPGA和51單片機通用的數(shù)字信號處理實驗平臺方案;接著詳細討論了串行AD、串行DA與FPGA,存儲器與FPGA,51與FPGA,PDIUSBD12與51等硬件模塊的設計;并對相應模塊分別進行基于VHDL和C51的軟件設計;最后討論了USB驅(qū)動程序和相關(guān)動態(tài)連接庫的使用以及應用程序的開發(fā)。 該通用的數(shù)字信號處理實驗平臺不僅可以進行完成AD采集數(shù)據(jù)、DA輸出、USB與PC機通信實驗,也還可以進行一些復雜的數(shù)字信號處理實驗,如濾波和譜分析等。
標簽: FPGA USB 實驗 系統(tǒng)開發(fā)
上傳時間: 2013-04-24
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在機器人學的研究領(lǐng)域中,如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學者十分關(guān)注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后,本論文的主要目標是針對四關(guān)節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學模型,建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺,實現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā),首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實驗室機器人的本體結(jié)構(gòu),并對其抽象簡化得到了它的運動學數(shù)學模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后,我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證,并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu):第一級CPU為上位計算機,它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算;第二級CPU為高性能的DSP處理器,它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片,實現(xiàn)了對機器人多個關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動;第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器,它實現(xiàn)了機器人關(guān)節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制,以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外,我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機.與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信,這樣既保證了兩者之間連接方便,又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設計包括兩個部分:一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng),它主要負責機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算,同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互;二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序,它主要負責接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號,實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動,同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點,它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設定作業(yè)的控制,也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間: 2013-06-11
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