随着各种非线性电力电子设备的大量应用,电网中的谐波污染日益严重。为了保证电力系统的安全经济运行,保证电气设备和用电人员的安全,治理电磁环境污染、维护绿色环境,研究实时、准确的电力谐波分析系统,对电网中的谐波进行实时检测、分析和监控,都具有重要的理论和工程实际意义。 目前实际应用的电力谐波分析系统大多是以单片机为核心组成。单片机运行速度慢,实时性较差,不能满足实际应用中对系统实时性越来越高的要求。另外,单片机的地址线和数据线位数较少,这使得由单片机构成的电力谐波分析系统外围电路庞大,系统的可靠性和可维护性上都大打折扣。 本文首先研究了电力谐波的产生,危害及国内外研究现状,对电力谐波检测中常用的各种算法进行分析和比较;然后介绍了FPGA芯片的特性和SOPC系统的特点,并分析比较了传统测量谐波装置和基于FPGA的新型谐波测量仪器的特性。综述了可编程元器件的发展过程、主要工艺发展及目前的应用情况。 然后,对整个谐波处理器系统的框架及结构进行描述,包括系统的功能结构分配,外围硬件电路的结构及软件设计流程。其后,针对系统外围硬件电路、FFTIP核设计和SOPC系统的组建,进行详细的分析与设计。系统采用NiosⅡ处理器核和FFT运算协处理器相结合的结构。FFT运算用专门的FFT运算协处理器核完成,使得系统克服的单片机系统实时性差和速度慢的缺点。FFTIP核采用现在ASIC领域的一种主流硬件描述语言VHDL进行编写,采用顺序的处理结构和IEEE浮点标准运算,具有系统简单、占用硬件资源少和高运算精度的优点。谐波分析仪系统组建采用SOPC系统。SOPC系统具有可对硬件剪裁和添加的特点,使得系统的更简单,应用面更广,专用性更强的优点。最后,给出了对系统中各模块进行仿真及系统生成的结果。
上传时间: 2013-04-24
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传统的数控系统采用的大多是专用的封闭式结构,它能提供给用户的选择有限,用户无法对现有数控设备的功能进行修改以满足自己的特殊要求;各种厂商提供给用户的操作方式各不相同,用户在培训人员、设备维护等方面要投入大量的时间和资金。这些问题严重阻碍了CNC制造商、系统集成者和用户采用快速而有创造性的方法解决当今制造环境中数控加工和系统集成中的问题。随着电子技术和计算机技术的高速发展,数控技术正朝向柔性化、智能化和网络化的方向发展。针对数控系统已存在的问题和未来发展的趋势,本文致力于建立一个适合现场加工特征的开放结构数控平台,使系统具备软硬件可重构的柔性特征,同时把监控诊断和网络模块融入数控系统的框架体系之内,满足智能化和网络化的要求。 本文在深入研究嵌入式系统技术的基础上,引入可重构的设计方法,选择具体的硬件平台和软件平台进行嵌入式可重构数控系统平台的研发。硬件结构以MOTOROLA的高性能32位嵌入式处理器MC68F375和ALTERA的现场可编程门阵列(FPGA)芯片为核心,配以系统所需的外围模块;软件系统以性能卓越的VxWorks嵌入式实时操作系统为核心,开发所需要的应用软件,将VxWorks嵌入式实时操作系统扩展为一个完整、实用的嵌入式数控系统。该系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点,而且具有良好的可移植性和软硬件可裁减性,便于根据实际需求进行功能的扩展和重构。 本论文的主要研究工作如下: (1)深入研究了以高性能微处理器MC68F375为核心的主控制板的硬件电路设计,以及存储、采集、通讯和网络等模块的设计。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重构设计方法,设计出基于FPGA的电机运动控制、机床IO控制、键盘阵列和液晶显示控制等接口模块电路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式实时操作系统在硬件平台上的移植和任务调度原理,合理分配控制系统的管理任务,开发系统的底层驱动程序和应用程序。 最后,本文总结了系统的开发工作,并对嵌入式可重构数控系统的进一步研究提出了自己的一些想法,以指引后续研究工作。
上传时间: 2013-04-24
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在数字化、信息化的时代,数字集成电路应用得非常广泛。随着微电子技术和工艺的发展,数字集成电路从电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路(VLSIC)逐步发展到今天的专用集成电路(ASIC)。但是ASIC因其设计周期长,改版投资大,灵活性差等缺陷制约着它的应用范围。可编程逻辑器件的出现弥补了ASIC的缺陷,使得设计的系统变得更加灵活,设计的电路体积更加小型化,重量更加轻型化,设计的成本更低,系统的功耗也更小了。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPID等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 本论文撰写的是用FPGA来实现无人小飞机系统中基带信号的处理过程。整个信号处理过程全部采用VHDL硬件描述语言来设计,并用Modelsim仿真系统功能进行调试,最后使用了Xilinx 公司可编程的FPGA芯片XC2S100完成,满足系统设计的要求。 本文首先研究和讨论了无线通信系统中基带信号处理的总体结构,接着详细阐述了各个模块的设计原理和方法,以及FPGA结果分析,最后就关键技术和难点作了详细的分析和研究。本文的最大特色是整个系统全部采用FPGA的方法来设计实现,修改灵活,体积小,功耗小。本系统的设计包括了数字锁相环、纠错编解码、码组交织、扰码加入、巴克码插入、帧同步识别、DPSK调制解调及选择了整体的时序,所有的组成部分都经过了反复地修改和调试,取得了良好的数据处理效果,其关键之处与难点都得到了妥善地解决。本文分别在发射部分(编码加调制)和接收部分(解调加解码)相独立和相联系的情况下,获得了仿真与实测结果。
上传时间: 2013-07-05
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FPGA是一种可通过用户编程来实现各种数字电路的集成电路器件。用FPGA设计数字系统有设计灵活、低成本,低风险、面市时间短等好处。本课题在结合国际上FPGA器件方面的各种研究成果基础上,对FPGA器件结构进行了深入的探讨,重点对FPGA的互连结构进行了分析与优化。FPGA器件速度和面积上相对于ASIC电路的不足很大程度上是由可编程布线结构造成的,FPGA一般用大量的可编程传输管开关和通用互连线段实现门器件的连接,而全定制电路中仅用简单的金属线实现,传输管开关带来很大的电阻和电容参数,因而速度要慢于后者。这也说明,通过优化可编程连接方式和布线结构,可大大改善电路的性能。本文研究了基于SRAM编程技术的FPGA器件中逻辑模块、互连资源等对FPGA性能和面积的影响。论文中在介绍FPGA器件的体系构架后,首先对开关矩阵进行了研究,结合Wilton开关矩阵和Disioint开关矩阵的特点,得到一个连接更加灵活的开关矩阵,提高了FPGA器件的可布线性,接着本课题中又对通用互连线长度、通用互连线间的连接方式和布线通道的宽度等进行了探讨,并针对本课题中的FPGA器件,得出了一套适合于中小规模逻辑器件的通用互连资源结构,仿真显示新的互连方案有较好的速度和面积性能,在互连资源的面积和性能上达到一个很好的折中。 接下来课题中对FPGA电路的可编程逻辑资源进行了研究,得到了一种逻辑规模适中的粗粒度逻辑块簇,该逻辑块簇采用类似Xilinx 公司的FPGA产品的LUT加触发器结构,使逻辑块簇内部基本逻辑单元的联系更加紧密,提高了逻辑资源的功能和利用率。随后我们还研究了IO模块数目的确定和分布式SRAM结构中编程电路结构的设计,并简单介绍了SRAM单元的晶体管级设计原理。最后,在对FPGA构架研究基础上,完成了一款FPGA电路的设计并设计了相应的电路测试方案,该课题结合CETC58研究所的一个重要项目进行,目前已成功通过CSMC0.6μm 2P2M工艺成功流片,测试结果显示其完全达到了预期的性能。
上传时间: 2013-04-24
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确保产品之制造性, R&D在设计阶段必须遵循Layout相关规范, 以利制造单位能顺利生产, 确保产品良率, 降低因设计而重工之浪费. “PCB Layout Rule” Rev1.60 (发文字号: MT-8-2-0029)发文后, 尚有订定不足之处, 经补充修正成“PCB Layout Rule” Rev1.70. PCB Layout Rule Rev1.70, 规范内容如附件所示, 其中分为: (1) ”PCB LAYOUT 基本规范”:为R&D Layout时必须遵守的事项, 否则SMT,DIP,裁板时无法生产. (2) “锡偷LAYOUT RULE建议规范”: 加适合的锡偷可降低短路及锡球. (3) “PCB LAYOUT 建议规范”:为制造单位为提高量产良率,建议R&D在design阶段即加入PCB Layout. (4) ”零件选用建议规范”: Connector零件在未来应用逐渐广泛, 又是SMT生产时是偏移及置件不良的主因,故制造希望R&D及采购在购买异形零件时能顾虑制造的需求, 提高自动置件的比例. (5) “零件包装建议规范”:,零件taping包装时, taping的公差尺寸规范,以降低抛料率.
上传时间: 2013-04-24
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随着集成电路的设计规模越来越大,FPGA为了满足这种设计需求,其规模也越做越大,传统平面结构的FPGA无法满足实际设计需求。首先是硬件设计上的很难控制,其次就是计算机软件面临很大挑战,所有复杂问题全部集中到布局布线(P&R)这一步,而实际软件处理过程中,P&R所占的时间比例是相当大的。为了缓解这种软件和硬件的设计压力,多层次化结构的FPGA得以采用。所谓层次化就是可配置逻辑单元内部包含多个逻辑单元(相对于传统的单一逻辑单元),并且内部的逻辑单元之间共享连线资源,这种结构有利于减少芯片面积和提高布通率。与此同时,FPGA的EDA设计流程也多了一步,那就是在工艺映射和布局之间增加了基本逻辑单元的装箱步骤,该步骤既可以认为是工艺映射的后处理,也可认为是布局和布线模块的预处理,这一步不仅需要考虑打包,还要考虑布线资源的问题。装箱作为连接软件前端和后端之间的桥梁,该步骤对FPGA的性能影响是相当大的。 本文通过研究和分析影响芯片步通率的各种因素,提出新的FPGA装箱算法,可以同时减少装箱后可配置逻辑单元(CLB)外部的线网数和外部使用的引脚数,从而达到减少布线所需的通道数。该算法和以前的算法相比较,无论从面积,还是通道数方面都有一定的改进。算法的时间复杂度仍然是线性的。与此同时本文还对FPGA的可配置逻辑单元内部连线资源做了分析,如何设计可配置逻辑单元内部的连线资源来达到即减少面积又保证芯片的步通率,同时还可以提高运行速度。 另外,本文还提出将电路分解成为多块,分别下载到各个芯片的解决方案。以解决FPGA由于容量限制,而无法实现某些特定电路原型验证。该算法综合考虑影响多块芯片性能的各个因数,采用较好的目标函数来达到较优结果。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,人们对无线数据和多媒体业务的需求迅猛增加,促进了宽带无线通信新技术的发展和应用。正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiolexing,OFDM)技术已经广泛应用于各种高速宽带无线通信系统中。然而 OFDM 系统相比单载波系统更容易受到频偏和时偏的影响,因此如何有效地消除频偏和时偏,实现系统的时频同步是 OFDM 系统中非常关键的技术。 本文讨论了非同步对 OFDM 系统的影响,分析了当前用于 OFDM 系统中基于数据符号的同步算法,并简单介绍非基于数据符号同步技术。基于数据符号的同步技术通过加入训练符号或导频等附加信息,并利用导频或训练符号的相关性实现时频同步。此算法由于加入了附加信息,降低了带宽利用率,但同步精度相对较高,同步捕获时间较短。 随着电子芯片技术的快速发展,电子设计自动化 (Electronic DesignAutomation,EDA) 技术和可编程逻辑芯片 (FPGA/CPLD) 的应用越来越受到大家的重视,为此文中对 EDA 技术和 Altera 公司制造的 FPGA 芯片的原理和结构特点进行了阐述,还介绍了在相关软件平台进行开发的系统流程。 论文在对基于数据符号三种算法进行较详细的分析和研究的基础上,尤其改进了基于导频符号的同步算法之后,利用 Altera 公司的 FPGA 芯片EP1S25F102015 在 OuartusⅡ5.0 工具平台上实现了 OFDM 同步的硬件设计,然后进行了软件仿真。其中对基于导频符号同步的改进算法硬件设计过程了进行了详细阐述。不仅如此,对于基于 PN 序列帧的同步算法和基于循环前缀 (Cycle Prefix,CP) 的极大似然 (Maximam Likelihood,ML)估计同步算法也有具体的仿真实现。 最后,文章还对它们进行了比较,基于导频符号同步设计的同步精度比较高,但是耗费芯片的资源多,另一个缺点是没有频偏估计,因此运用受到一定限制。基于 PN 序列帧的同步设计使用了最少的芯片资源,但要提取 PN 序列中的信号数据有一定困难。基于循环前缀的同步设计占用了芯片 I/O 脚稍显多。这几种同步算法各有优缺点,但可以根据不同的信道环境选用它们。
上传时间: 2013-04-24
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《电磁兼容和印刷电路板》集理论和实践于一体,适合于那些涉及逻辑设计和PCB布局设计的工程技术人员,测试工程师和技师,从事机械、加工、制造和兼容调试工作的人员,EMC顾问以及负责对硬件工程设计进行监察的人员阅读参考。
上传时间: 2013-07-06
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IPC-A-610D是目前全球范围内应用最为广泛的电子组装标准。 IPC-A-610D用全彩照片和插图形象地罗列了电子组装行业通行的工艺标准,是所有质保和组装部门必备的法典。 该标准内容涵盖无铅焊接、元器件极性和通孔的焊接标准、表面贴装和分立导线组件、机械组装、清洁、标记、涂覆以及层压板要求。 IPC-A-610对所有的质检员、操作员和培训人员来说都具有很大的借鉴意义。 D版本中新增了超过730幅关于可接受性标准的插图,其清晰度和准确度都经过了严格的审核。
上传时间: 2013-05-17
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感应加热电源以其环保、节能等优点在工业生产中得到了广泛的应用,逆变控制电路是直接影响感应加热电源能否安全、高效运行的关键因素。目前的感应加热装置很多采用模拟电路控制,而模拟控制电路触点多,焊点多,系统可靠性低,对一些元件的工艺性要求高,电路中控制参数不容易进行修改,灵活性较差。近年来随着微处理机的发展,数字式控制精确,软件设计灵活,因而整个控制系统容易实现,在感应加热领域中运用数字式控制已是一个发展方向。 本文在模拟逆变控制系统的基础上,在可编程逻辑器件(FPGA)上进行了数字式并联逆变控制系统的研究。 首先,本文针对感应加热并联逆变控制的数字化进行了详细的研究。在参阅国内外相关文献的基础上,结合已有模拟并联逆变控制电路的工作原理,设计了全数字锁相环、它激转自激扫频启动模块等逆变控制功能模块,并对各个模块进行了相关的数学分析和功能仿真,结果证明可以达到预定的功能指标和设计要求。 然后,分析了感应加热电源的整体工作流程,针对模拟控制电路中控制参数不易进行修改、灵活性较差等问题,设计了数据采集、存储、显示等功能模块,有利于系统的调试,参数修改等实际操作。 最后,以模拟逆变控制策略为基础,分析了数字控制器的控制要求和策略。由硬件状态机实现数字控制器的设计,完成对整个逆变控制系统的整体控制操作。通过自上而下的总体设计,将各个部分组合起来,构成一个SOC系统。在FPGA集成软件中进行了各部分和整体的仿真验证,结果证明该设计可以完成逆变控制的各项需求和预定的人机交互操作。
上传时间: 2013-07-09
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