FPGA能够减少电子系统的开发风险和开发成本,缩短上市时间,降低维护升级成本,广泛地应用在电子系统中.随着集成电路向着片上系统(SoC)的发展,需要设计出FPGA IP核用于SoC芯片的设计.该论文的工作围绕FPGA IP核的设计进行,在FPGA结构设计优化和FPGAIP接口方案设计两方面进行了研究.设计改进了适用于数据通路的FPGA新结构——FDP.设计改进了可编程逻辑单元(LC);对可编程连线作为"2层2类"的层次结构进行组织,进行了改进并确定了各种连线的通道宽度;结合对迷宫布线算法的分析以及benchmark电路实验的方法,提出了用于分段式网格连线的开关盒和连接盒新结构,提高连线的面积利用效率.在FPGA IP核的接口方案上,基于边界扫描测试电路提出了FPGA IP核的测试方案;结合扩展边界扫描测试电路得到的编程功和自动下载电路,为FPGA IP核提供了具有两种不同编程方法的编程接口.采用SMIC 0.35um 3层金属CMOS工艺,实现了一个10万系统门规模的FDP结构,并和编程、测试接口一起进行版图设计,试制了FDP100k芯片.FDP100k中包括了32×32个LC,128个可编程IO单元.在FDP100k的芯片测试中,对编程寄存器、各种可编程资源进行测试,并完成电路实现、性能参数测试以及IP核接口的测试,结果表明FPGA IP核的整体功能正确.
标签： FPGAIP
上传时间： 2013-04-24
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随着新的控制算法的应用和电子技术的发展，移动机器人正朝着高速度、高精度、开放化、智能化、网络化方向发展，对控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速度、高精度的位置控制和轨迹跟踪，必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统。 导航是移动机器人最具挑战性的能力之一，机器人感知、定位、认知及运动控制的性能是决定导航成功的关键因素。根据课题“仿生导航系统”的要求，本文选择“主控制器+运动控制器+英特网远程无线监控”结构进行导航移动机器人控制系统的设计。首先分析导航移动机器人体系结构，建立机器人运动学模型，最后详细阐述控制系统的全部开发过程，包括控制系统需求分析、总体设计、功能模块的划分及软硬件的设计与实现，并对无线通信及英特网通讯做了一些基础研究，开发了无线通讯模块软件和上位机软件。 在控制系统的硬件设计方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制单元、基于HCTL-1100 的运动控制单元、基于 6N137 的光电隔离单元、基于 LMD18200 的功率放大单元、传感器接口单元及上位机无线通讯单元的电路设计。软件方面，在μC/OS-Ⅱ实时操作系统的多任务环境下，利用其任务调度功能，合理地协调和组织了控制系统的各项硬件资源，提高了整个系统的实时性和可靠性。上位机采用的无线通讯、Internet 通讯以及可视化监控程序界面，让用户可以方便直观地远程观察和控制机器人。 该控制系统的研制为仿生传感器性能测试提供了一个良好的实验平台，经过实验，验证了系统的可行性，系统的各项功能及控制精度满足设计要求。
上传时间： 2013-05-22
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随着我国电力工业的迅猛发展，电网上非线性负载的日益增多，导致线路电压、电流经常出现非正弦状态，从而造成电网谐波“污染”。电网谐波恶化了电能质量指标，降低了电网的可靠性，增加了电网的损失。所以，电器设备在出厂前需要对其进行检测，看其是否会影响电网的电能质量。那么可靠的电力参数测量设备的研制就变得非常重要。通过充分调研并翻阅大量资料，针对课题要求，提出了以ARM作为处理器，结合外围电路，借由μC/OS-Ⅱ操作系统对硬件进行控制，来完成电参数采集及其处理的思路。 本论文完成了装置的硬件电路设计和软件开发。硬件方面采用Philips公司的LPC2132作为处理器，结合外围电路，建立起基本的采样、通信和人机接口硬件平台。软件方面，首先分析了电参数测量的算法，并进行了必要的仿真。在完成μC/OS-Ⅱ在LPC2132上移植的基础上，进行多任务设计，完成数据采集、电量参数计算、USB串口通信和人机接口等功能。
上传时间： 2013-06-08
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电脑绣花机是当代最先进的绣花机械，随着人们对刺绣品质量的追求以及刺绣品需求量的增加，高性能的电脑绣花机越来越受到市场的推崇，用户对CAN(现场总线)、远程控制、海量USB存储、彩色LCD显示等技术在新型电脑绣花机中的应用有了新的需求。然而，国内电脑绣花机监控系统平台由于存在技术上的困难或成本上的障碍而使这些功能难以实现。随着电脑的不断发展和电子产品成本的不断降低，采用先进架构和体系的处理器，加上相应的实时操作系统进行任务管理，就能大大提高电脑绣花机监控系统的性能。本文设计了一种电脑绣花机监控系统，在详细分析电脑绣花机工作原理和功能需求的基础上，采用ARM处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统构建了监控系统平台，实现了实时操作系统任务管理、网络通信、USB设备读写、花样图案预览等功能，具体工作如下： (1)在介绍电脑绣花机的工作原理以及分析电脑绣花机监控系统性能需求的基础上，构建了基于ARM7核的嵌入式处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统的监控系统平台，并给出了系统的整体设计方案。 (2)根据电脑绣花机监控系统的整体设计方案，设计实现了系统的硬件电路，处理器采用ST公司生产的具有ARM7核的STR710FZ2T6，利用STR710FZ2T6的外部存储器接口的三个BANK，分别设计实现了以太网通信接口、USB设备读写接口以及彩色LCD实现接口等。 (3)在系统的接口电路设计方面，采用以太网控制芯片CS8900A使其通过ISA总线与系统处理器相连，构建了以太网通信接口，负责远程传输数据(花样文件)控制信息等；利用LJSB主从控制器SL811HS，在处理器STR710FZ2rr6的控制下设计实现了对海量USB设备读写的USB接口，负责读写在U盘上的花样文件以及其它的数据信息；利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13设计实现了监控系统的LCD显示接口，系统处理器通过控制QD-13向LCD写入要显示的图案以及文字数据；组建了一个基于CAN通信的安全检测模块，主要包括电源检测以及断线检测等。监控系统的CAN节点利用系统处理器自带的CAN模块结合TI的CAN收发器sn65hvd230实现，电源检测节点、断线检测节点以及运动控制系统交互的CAN节点的控制器采用Microchip公司的带有CAN模块的18系列单片机PIC18F4680，CAN收发器采用该公司的MCP2551芯片。 (4)设计实现了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的软件，包括两个部分，一是功能接口的驱动程序，另一个是操作系统中的应用程序软件。驱动程序负责控制相应功能接口的运行，操作系统中的应用程序软件实现具体的功能应用，例如TCP/IP协议栈以及USB协议的实现等。 (5)整合了系统各个功能模块，并做出监控系统的PCB板，利用ADS开发环境进行系统的整体调试，给出了系统的运行效果，实验表明监控系统工作稳定，性能良好。 最后，文章分析了电脑绣花机的监控系统需要改进的地方，并对电脑绣花机监控系统未来发展趋势作出了展望。
上传时间： 2013-05-25
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近年来，随着控制系统规模的扩大和总线技术的发展，对数据采集和传输技术提出了更高的要求。目前，很多设备需要实现从单串口通信到多路串口通信的技术改进。同时，随着以太网技术的发展和普及，这些设备的串行数据需要通过网络进行传输，因而有必要寻求一种解决方案，以实现技术上的革新。 本文分别对串行通信和基于TCP/IP协议的以太网通信进行研究和分析，在此基础上，设计一个嵌入式系统一基于APM处理器的多路串行通信与以太网通信系统，来实现F8-DCS系统中多路串口数据采集和以太网之间的数据传输。主要作了如下工作：首先，分析了当前串行通信的应用现状和以太网技术的发展动态，通过比较传统的多路串口通信系统的优缺点，设计出了一种采用CPID技术和CAN总线技术相结合的新型技术，并结合F8-DCS系统数据量大和实时性高的特点，对串行通讯帧同步的方法进行了详细的研究。然后，根据课题的实际需求，对系统进行总体设计和功能模块划分，并详细介绍了基于ARM7处理器的多路串口通信接口、以太网通信接口以及二者之间的数据传输接口的电路设计。在软件设计上，对系统的启动代码、串行通信协议、串口驱动以及多串口与网口间双向数据传输等进行了详细的论述。最后，将上述技术应用于某大型火电厂主机F8-DCS系统I/O通讯网络的测试与分析，达到了设计要求。
上传时间： 2013-07-31
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光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating)传感器是近几年光纤传感技术领域的研究热点，光纤光栅传感器可以工作在强电磁场、高温有腐蚀性的以及有爆炸危险性的恶劣环境中，且易于将多个光纤光栅串联在一起构成光纤光栅阵列，实现分布式传感，这是其他传感元件所不及的。 本文设计了光纤光栅传感网络可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔解调测试系统。系统主要分光路和电路两部分，在光路部分，研究了光纤光栅解调技术，分析和比较了几种常见的波长解调方法，由于F-P腔调谐范围宽，可以实现多点测量，因此决定采用可调谐F．P腔法进行信号解调。对可调谐 F-P腔解调法做了理论分析和研究，并通过Matlab仿真对影响F-P滤波效果的腔长和反射率两个参数进行了优化设计。在电路部分，首先设计整形电路将光电探测器的输出信号整形成矩形脉冲信号，设计了计算中心波长的方法，最后搭建了硬件电路来验证中心波长的计算方法。硬件电路以 Philips公司的 LPC2214 为核心处理器。该硬件电路包括电源电路，复位电路，串口电路，JTAG 调试接口，数码管显示等。软件方面，设计了相关的软件程序和模拟信号源，最后利用模拟信号源作为该解调测试系统的信号进行实验验证，得出实验数据，经过分析验证了该解调测试系统的可行性。
上传时间： 2013-05-26
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485接口EMC设计标准电路,原理图设计
上传时间： 2013-07-16
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本文设计的井下网络分站作为“煤矿安全自动检测、监控及管理系统”的一个重要的组成部分，以ARM微控制器为核心，以操作系统μC/OS-Ⅱ为操作平台，采用TCP/IP协议栈实现了分站的网络通信功能，很好的解决了当前煤矿企业安全监控系统通信协议不一致的问题。 在硬件方面，严格按照《煤矿安全监控系统通用技术要求》完成了监控分站的总体硬件设计，并通过驱动网卡芯片RTL8019AS实现了以太网连接。选用PHILIPS的32位ARM芯片LPC2214作为分站的控制芯片，它带有16KB的静态RAM和256KB的高速FLASH，包含8路10位A/D，还有多个串行接口，可使用的GPIO高达76个(使用了外部存储器)，很好了满足了分站外接传感器的多样化要求。在人机对话方面，系统扩展了128×64的液晶和1×4的键盘。在通信方面，采用TCP/IP协议与地面主机进行通信，将各种参数传送到地面主机进行复杂的运算处理。 在软件方面，介绍了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的移植过程，并在此基础上分析了TCP/IP协议栈的实现；制定了统一的数据交换格式；通信过程中采用了标准的TCP/IP协议；详细介绍了几个主要程序模块的编程思路，如LCD显示、外部输入频率信号的计数及数据存储，并给出了在实际编程过程中遇到的问题及解决方法。 本监控分站根据《本质安全型“i”》标准将外部接入设备和分站作了电气隔离，该分站具有2路A/D数据采集；6路光电隔离数字量输入；2路光电隔离数字量输出对外部设备进行远程管理和控制；人机接口提供人机交互界面，提供按键操作和数据显示；RS485通信接口负责与外界设备进行通信；网络通信接口负责为各种监测监控系统提供兼容的接入接口；非易失性铁电存储器作为数据存储区以保证掉电后存储数据不丢失。
上传时间： 2013-04-24
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开关磁阻电机是电机技术与现代电力电子技术、微机控制技术相结合的产物，既具有结构简单坚固、成本低、容错能力强，耐高温等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了良好的可控性能，目前己经在多个工业部门得到应用。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域有着良好的发展前景。本论文在对前人成果的广泛了解和研究基础上，以philip公司生产的LPC2101为主控芯片，充分利用其高速运算能力和面向电机控制的高效控制能力，设计并制作了SRM控制器与系统软件。本文以开关磁阻电机的调速控制策略及其控制实现方法为主要研究内容，对开关磁阻电机的数学模型、功率变换器技术、控制策略、控制方案的实现进行了全面深入的研究。 全文的研究工作分为五个部分，第一部分介绍了开关磁阻电机调速系统的构成及基本工作原理，综述了开关磁阻电机的国内外发展现状、特点及研究动向，总结了开关磁阻电机系统存在的技术问题，提出了本文的研究目的和主要研究内容。 第二部分引用并讨论了SR电动机的基本数学模型和准线性数学模型，然后基于此重点分析了与电动机运行特性密切相关的相电流波形与转子角位移的函数关系，最后根据课题所关心的控制系统设计，在理论分析的基础上提出了SR电动机控制方案并进行了原理性分析，对SR电动机各个运行阶段的特点进行分析并初步提出控制方案。 第三部分对SR电动机调速系统的硬件设计进行了详细说明，主要包括以LPC2101为核心的控制系统的研究与设计，根据SR电机的控制特点，尽可能地开发了LPC2101的硬件资源和软件资源，使控制系统具有很高的控制精度和灵活性，然后对功率变换器进行了设计和制作，分析了各种主电路形式的优缺点，采用了新型IGBT功率管作为主开关元器件，使功率变换器结构得到简化，设计了IGBT的功率驱动电路，并专门设计了电压钳位电路和诸如过压、过流保护等保护单元，保证了整个系统安全可靠地运行，然后分析了SR电动机控制系统位置传感器检测电路设计、电流及电压斩波电路设计、电流检测及保护电路设计等。 第四部分主要介绍了系统的总体控制思想，分析了各个运行阶段的控制策略，对控制策略的软件实现进行了设计，并给出了软件实现的具体流程图，直观地体现了软件编程思想。最后，对系统进行了实验研究及分析。目前，该控制系统已调试完毕，基本实现预期功能。 本文对以ARM为控制核心的开关磁阻电动机控制系统进行了研究，得出了基于有位置传感器检测的控制方案。针对SR电机的控制特点，充分利用了ARM的硬件资源，采用PID数字调节，发出相通断信号和PWM信号，并和电流、电压等保护信号相结合，实现对主功率元件的通断控制。并且设计了相应的外围硬件检测、保护、控制及人机接口电路，使控制系统结构紧凑，可靠性高；系统的控制软件设计，采用模块化的程序设计方法，增强了系统的可读性及可维护性，实现了一种电压斩波和电流斩波控制相结合的控制方式;结合系统的硬件设计，开发了相应的软件模块，使系统具有完善的保护和控制性能。 本系统经过试验，调速范围可达100～2000转/分，效率较高，性能优良，验证了控制思想和控制方法的正确性。
上传时间： 2013-04-24
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以嵌入式微处理器和嵌入式操作系统为核心的嵌入式技术，已在很多领域得到了广泛的应用。由于互联网的应用日益普及，信息共享的程度不断提高，传统的串行通讯和并行通讯方式的缺点日益凸出，嵌入式设备的网络化已经成为网络发展的必然趋势。Forrester Research的研究显示，到2010年，将有95％的连网设备不再是传统的计算机，而是带网络功能的嵌入式系统。 本文根据在PC104系统下实现网络通信功能的成功案例，构建了基于ARM7微处理器和uCLinux操作系统的实验平台，完成了网络接口设计，并实现了嵌入式系统的网络通信功能。 本文采用PHILIPS公司的LPC2210微控制器作为主控芯片，采用高度集成的以太网芯片RTL8019AS作为网络接口。选择Linux操作系统进行裁剪和移植，分析并实现了嵌入式TCP/IP协议栈。编写了底层网络驱动程序，实现了嵌入式硬件平台和PCLinux系统之间的基于网络的数据传输；同时实现了嵌入式系统同WindowsXP系统之间的基于网络的数据传输；通过对比实验，对网络数据传输协议和算法进行了研究和优化，完善了ARM嵌入式系统的网络功能。 大量的数据传输及可靠性测试实验表明，本文所设计的嵌入式系统网络功能在可靠性、可用性及操作方便性方面都达到了预期的目标，具有实际的应用价值!
上传时间： 2013-07-19
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