EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究

随着微电子技术和电力电子技术的发展，伺服运动控制系统已经从模拟控制发展到全数字控制，其性能不断提高，在工业机器人、数控机床等设备中获得了广泛应用.基于现场总线网络的伺服运动控制系统以其高可靠性、快速性和稳定性成为伺服运动控制系统的发展趋势。德国倍福公司提出的EtherCAT工业以太网技术在数据链路层采用了实时调度的软件核，并提供了过程数据传输的独立通道，提高了系统的实时性：该网络还具有灵活的拓扑结构，简单的系统配置，较低的构建成本等特点，适合应用于运动控制领域。目前，该网络受到了运动控制开发商的广泛关注。本文以海洋研究领域的造波机系统开发为背景，利用EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片TMS320F28335开发了EtherCAT从站设备，构建了一主一从的EtherCAT网络结构实现了伺服系统精确的位置控制。论文首先对伺服运动控制系统的概念、特点进行了介绍，对其各个组成部分进行了详细分析，并结合实践经验给出了自己的观点，就目前广泛应用于网络运动控制中的两种总线网络进行了介绍。其次，详细分析了EtherCAT网络的原理、技术特点及主从站关键技术。结合本文的系统设计，介绍了1公司最新推出的用于1业控制的DSP片-TMS320F28335，分析了系统设计中用到的几个运动控制模块与通讯模块，并给出了相应寄存器配置。最后在对EtherCAT网络和DSP芯片TMS320F28335研究基础上，开发了EtherCAT从站设备，避免了造波机系统中脉冲+方向位置控制方式长线传输的缺点，给出了开发系统的总体框架及主从站实现的关键细节，并给出了相应的实验结论。本设计充分发挥了EtherCAT工业以太网络实时数据传输的功能和TMS320F28335 DSP芯片运动控制功能，实现了运动系统高精度的位置控制。

标签： ethercat 伺服运动控制系统

上传时间： 2022-06-01

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硕士论文：基于FPGA的PCIE数据采集卡设计

广东工业大学硕士学位论文 (工学硕士) 基于FPGA的PCIE数据采集卡设计数据采集处理技术与传感器技术、信号处理技术和PC机技术共同构成检测 技术的基础，其中数据采集处理技术作为实现自动化检测的前提，在整个数字化 系统中处于尤为重要的地位。对于核磁共振这样复杂的系统设备，实现自动化测 试显得尤为必要，又因为核磁共振成像系统的特殊性，对数据的采集有特殊要求， 需要根据各种脉冲序列的不同要求设置采样点数和采样间隔，根据待采信号的不 同带宽来设置采样率，将系统成像的数据采集下来进行处理，最后重建图像和显 示。因此本文基于现有的采集技术开发专门应用于核磁共振成像的数据采集卡。 该采集卡从软件与硬件两个方面对基于FPGA的PCIE数据采集卡进行了研 究，并完成了实物设计。软件方面以FPGA为核心芯片完成数据采集卡的接口控 制以及数据处理。通过Altera的GXB IP核对数据进行捕捉，同时根据实际需要 设计了传输协议，由数据处理模块将捕捉到的数据通过CIC滤波器进行抽取滤 波，然后将信号存入DDR2 SDRAM存储芯片中。在传输接口设计上采用PCIE 总线接口的数据传输模式，并利用FPGA的IP核资源完成接口的逻辑控制。 硬件部分分为FPGA外围配置电路、DDR2接口电路、PCIE接口电路等模 块。该采集卡硬件系统由Flash对FPGA进行初始化，通过FPGA配置PCIE总 线，根据FPGA中PCIE通道引脚的要求进行布局布线。DDR2接口电路模块依 据DDR2芯片驱动和接收端的电平标准、端接方式确定DDR2与FPGA之间通 信的各信号走线。针对各个模块接口电路的特点分别进行眼图测试，分析了板卡 的通信质量，对整个原理图布局进行了设计优化。 通过测试，该数据采集卡实现了通过CPLD对FPGA进行加载，并在FPGA 内部实现了抽取滤波等高速数字信号处理，各种接IsI和控制逻辑以及通过大容量 的DDR2 SDRAM缓存各种数据处理结果正确。经系统成像，该采集卡采集下来 的数字信息可通过图像重建准确成像，为核磁共振成像系统的工程实现打下了良 好的成像基础。 

标签： 核磁共振 信号处理 FPGA PCIE DDR2

上传时间： 2022-06-21

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CCD机器视觉系统硬件设计

能够支持运动目标检测和跟踪的图像处理系统目前非常少见。这种系统一方面需要能够灵活转动的摄像器件，另一方面需要高速度的图像实时处理。此外，运动目标检测和跟踪算法一般都非常复杂，需要连续几帧甚至十几帧的图像，而且多为彩色的高分辩率图像。这就更需要图像处理系统功能强大，具有实时采集与处理能力。本文采用CCD摄像头采集图像数据，利用ADV7181B对图像数据解码处理，FPGA对采集来的数据信息进行预处理，储存和传输数据时采用双RAM的乒乓机构，实现数据的实时高速传输，在DSP中对数据进行最终处理，处理的结果上传到ARM中，ARM把运动规划等程序下载到第二块FPGA中来实现电机的精确控制。系统中着重介绍了图像处理要用到的各个功能模块和各模块间的连接接口，由于嵌入式系统必然涉及到高速电路板的设计，加之图像采集过程对信号的高要求，所以采用Cadence这款在高速电路板设计仿真中的独特优势的设计软件，来完成PCB板的设计，搭建好硬件平台，为以后的运动图像分析算法验证，芯片架构设计打好基础。在设计高速电路板的过程中涉及到了很多信号完整性和电源完整性的问题。最终积累了一定的嵌入式系统硬件设计的经验。

标签： ccd 机器视觉系统

上传时间： 2022-06-22

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基于STM32单片机的人体心率采集系统

【摘要】针对目前便携式人体心率采集系统的研究，本文提出了一种通过搭建以STM32ZET6为控制核心，以脉搏传感器SON1205为外部检测模块，通过C语言在KEIL5编程软件下，设计心率检测算法来实现对人体心率的检测，本系统还能够通过无线传输模块NRF2401实现将采集到的人体心率等信息进行实时的传输，从而可以实现一种远程监控，同时，系统还能够将检测到的人体心率通过液晶模块显示。实验表明，该系统工作稳定，误差较小，数据传输正常，能够达到我们整套系统的要求。

标签： stm32 单片机 人体心率采集系统

上传时间： 2022-07-11

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FPGA与PC间基于PCIe和千兆以太网的通信设计

1.深入研究PCIe和千兆以太网，了解PCIe和千兆以太网的技术优势，具体分析PCle和千兆以太网的传输协议，详细说明PCleTLP数据包格式和以太网标2.完成PCIe DMA数据传输系统设计。设计方案主要包括两大部分，分别是FPGA端Verilog逻辑模块开发以及PC端的驱动和C应用程序开发。FPGA端基于PCle IP Core完成了发送接收引擎模块、寄存器读写控制模块和FIFO读写控制模块的设计。定义了相应模块的接口，并分析了数据传输的时序。PC端采用WinDriver进行PCle的驱动开发，并根据WinDriver提供的驱动API函数完成C应用程序的设计。3.完成千兆以太网数据传输系统设计。设计方案也主要包括两大部分，分别是FPGA端Verilog逻辑模块开发以及PC端Winpcap应用程序开发。FPGA端基于嵌入式三态以太网MACIPCore，设计了发送接收引擎模块、FIFO读写控制模块和物理接口模块。定义了相应模块的接口，并分析了数据传输经过Locallink接口和Client用户接口上的传输时序。PC端采用Winpcap提供的网络编程完成了C应用程序的设计，实现了捕获FPGA端发送的数据包以及发送原始数据包至FPGA端的功能。4.PCIe DMA数据传输系统和千兆以太网数据传输系统在Xilinx ML507开发板上进行了性能测试。记录FPGA与PC间进行读写测试的结果，验证这两个系统的可用性和稳定性，最后分析了影响系统传输速率的原因以及系统目前仍存在的不足。

标签： fpga pc pcie 以太网 通信

上传时间： 2022-07-11

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基于ARM的全数字B型超声诊断仪的设计与研究

超声理论与技术的快速发展，使超声设备不断更新，超声检查已成为预测和评价疾病及其治疗结果不可缺少的重要方法。超声诊断技术不仅具有安全、方便、无损、廉价等优点，其优越性还在于它选用诊断参数的多样性及其在工程上实现的灵活性。 全数字B超诊断仪基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平台、LINUX嵌入式操作系统，是一种新型的、操作方便的、技术含量高的机型。它具有现有黑白B超的基本功能，能够对超声回波数据进行灵活的处理，从而使操作更加方便，图象质量进一步提高，并为远程医疗、图像存储、拷贝等打下基础，是一种很有发展前景、未来市场的主打产品。全数字B型超声诊断仪的基本技术特点是用数字硬件电路来实现数据量极其庞大的超声信息的实时处理，它的实现主要倚重于FPGA技术。现在FPGA已经成为多种数字信号处理（DSP）应用的强有力解决方案。硬件和软件设计者可以利用可编程逻辑开发各种DSP应用解决方案。可编程解决方案可以更好地适应快速变化的标准、协议和性能需求。 本论文首先阐述了医疗仪器发展现状和嵌入式计算机体系结构及发展状况，提出了课题研究内容和目标。然后从B超诊断原理及全数字B超诊断仪设计入手深入分析了B型超声诊断仪的系统的硬件体系机构。对系统的总体框架和ARM模块设计做了描述后，接着分析了超声信号进行数字化处理的各个子模块、可编程逻辑器件的结构特点、编程原理、设计流程以及ARM处理模块和FPGA模块的主要通讯接口。接着，本论文介绍了基于ARM9硬件平台的LINUX嵌入式操作系统的移植和设备驱动的开发，详细描述了B型超声诊断仪的软件环境的架构及其设备驱动的详细设计。最后对整个系统的功能和特点进行了总结和展望。

标签： ARM 全数字 仪的设计 超声诊断

上传时间： 2013-05-28

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CDMA的MAP协议及以下层协议的解析