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基于FPGA技术的振动控制器

FPGA 振动控制器信号处理

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分享作者 zhengtiantong

发布日期 2024-03-11

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传统的振动控制器采用DSP进行数字信号处理，由于其串行数据处理方式限制了控制器的数据处理速度。FPGA能以并行方式工作，故基于FPGA技术的振动控制器能够以并行的方式实现信号处理的功能，将极大的提高系统的工作效率。片上可编程系统技术的诞生，为FPGA技术在各种嵌入式系统中的应用提供了具体实施方案，今天的专用FPGA，如Xilinx公司的Virtex 4或ALTERA公司的Stratix II等蕴藏着巨大的潜力，其架构非常适合以高度并行的方式实现DSP功能，从而可以获得极高的性能。以Nios和MicroBlaze为代表的RISC处理器IP核以及用户以HDL语言开发的逻辑部件可以最终综合到一片FPGA芯片中，实现真正的可编程片上系统。此外，可编程能力使得用户在实现所需要的功能时，可通过选择适当的并行度在器件面积和性能之间做出折衷。本文提出了一种基于FPGA技术的振动控制器设计的方案，利用NiosII嵌入式软核处理器作为整个系统的控制核心，根据需要定制了具体的外围接口模块。在文中，我们首先对整个系统平台进行了构架，给出了振动控制器的功能模块划分和具体的硬件逻辑设计。在此基础上，我们设计了振动控制器的调试环境以及高频数据存储电路扩展接口。对于采样得到的振动信号，我们采用FIR数字滤波器进行处理。文中对FIR数字滤波器的结构、性能和实现方法进行了详细的研究，基于此使用了ALTERA公司开发的FIR数字滤波器的IP核实现了本系统中的低通滤波器。

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