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正反转控制

  • 基于FPGA的自动增益控制视频放大器设计

      采用自动增益控制(AGC)技术实现的宽频带放大器在雷达系统及其他相关电子领域有着广泛的应用。  本文详细讨论了基于FPGA和可编程增益放大器(PGA)实现的自动增益控制宽带视频放大器的设计及实现方法。首先给出了自动增益控制宽带放大器取样反馈、数字控制部分的多种实现方案,并根据实际应用情况及性能指标要求进行了方案论证。接着,分别介绍了模拟通道部分、数字取样模块、FPGA逻辑控制模块及数模转换模块,包括它们的芯片选择、实现方法和注意事项等。最后,对FPGA逻辑控制模块进行了功能分解,并以XilinxISE和Modelsim为开发平台完成了其子模块的程序设计及相关阶段的仿真。  本文实现的电路板可对带宽达40M的信号进行平稳的放大并输出较平坦的信号波形。同时,该电路板具有自动增益及固定增益选择能力。当选择自动增益方式时,增益的改变通过增益同步脉冲触发,触发脉冲可由系统内部周期产生或外部提供。

    标签: FPGA 自动增益控制 放大器设计 视频

    上传时间: 2013-06-05

    上传用户:acon

  • 基于FPGA的工业X-CT二代扫描控制系统研究

    工业X-CT(X-ray Computed Tomography)无损检测技术是以不损伤或者破坏被检测对象的一种高新检测技术,被誉为最佳的无损检测手段,在无损检测领域日益受到人们的青睐。近年来,各国都在投入大量的人力、物力对其进行研究与开发。 目前,工业CT主要采用第二代和第三代扫描方式。在工业CT第三代扫描方式中,扫描系统仅作“旋转”运动,控制系统比较简单。对此,我国已取得了可喜的成绩。然而,对工业CT系统中的二代扫描运动控制系统,即针对“平移+旋转”运动的控制系统的研究,我国已有采用,但与发达国家相比,还存在较大的差距。二代扫描方式与其它扫描方式相比,具有对被检物的尺寸没有要求,且能够对感兴趣的检测区域进行局部扫描的独特优点。同时X光源的射线出束角较小(一般小于20°),因此在工业X-CT系统主要采用二代扫描运动控制。有鉴于此,本论文结合有关科研项目,开展了工业X-CT二代扫描控制系统的研究。 论文首先介绍了工业X-CT系统的工作原理和各种扫描运动控制方式的特点,阐述了开展二代扫描控制的研究目的和意义。其次,根据二代扫描控制的特点,提出了“在优先满足工业X-CT二代扫描控制的基础上,力求实现对工业X-CT扫描运动的通用控制,使其能同时支持一、三代扫描方式”的设计思想。据此,研究确立了基于单片机AT89LV52及FPGA芯片EP1C3T100C8的运动控制架构,以实现二代扫描控制系统的设计方案。论文详细介绍了可编程逻辑器件FPGA的工作原理和开发流程,并对其相关开发环境QuartusII4.1作了阐述。结合运动控制系统的硬件设计,详细介绍了各功能模块的具体设计过程,给出了相关的设计原理框图和实际运行波形。并制作了相应的PCB板,调试了整个硬件控制系统。最后,论文还详细研究了利用VisualC++6.0来完成上位机控制软件的设计,给出了运动控制主界面及扫描运动控制功能软件设计的流程图。 论文对整个运动控制系统采用的经济型的开环控制技术所带来的不利影响,分析研究了增加步进电机的细分数以提高扫描精度的可能性,并对所研究的控制系统在调试过程中出现的一些问题及解决方案作了简要的分析,提出了一些完善方法。

    标签: FPGA X-CT 工业 扫描控制

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:stella2015

  • 采用FPGA实现基于ATCA架构的2.5Gbps串行背板接口

    当前,在系统级互连设计中高速串行I/O技术迅速取代传统的并行I/O技术正成为业界趋势。人们已经意识到串行I/O“潮流”是不可避免的,因为在高于1Gbps的速度下,并行I/O方案已经达到了物理极限,不能再提供可靠和经济的信号同步方法。基于串行I/O的设计带来许多传统并行方法所无法提供的优点,包括:更少的器件引脚、更低的电路板空间要求、减少印刷电路板(PCB)层数、PCB布局布线更容易、接头更小、EMI更少,而且抵抗噪声的能力也更好。高速串行I/O技术正被越来越广泛地应用于各种系统设计中,包括PC、消费电子、海量存储、服务器、通信网络、工业计算和控制、测试设备等。迄今业界已经发展出了多种串行系统接口标准,如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太网、10G以太网XAUI、串行ATA等等。 Aurora协议是为私有上层协议或标准上层协议提供透明接口的串行互连协议,它允许任何数据分组通过Aurora协议封装并在芯片间、电路板间甚至机箱间传输。Aurora链路层协议在物理层采用千兆位串行技术,每物理通道的传输波特率可从622Mbps扩展到3.125Gbps。Aurora还可将1至16个物理通道绑定在一起形成一个虚拟链路。16个通道绑定而成的虚拟链路可提供50Gbps的传输波特率和最大40Gbps的全双工数据传输速率。Aurora可优化支持范围广泛的应用,如太位级路由器和交换机、远程接入交换机、HDTV广播系统、分布式服务器和存储子系统等需要极高数据传输速率的应用。 传统的标准背板如VME总线和CompactPCI总线都是采用并行总线方式。然而对带宽需求的不断增加使新兴的高速串行总线背板正在逐渐取代传统的并行总线背板。现在,高速串行背板速率普遍从622Mbps到3.125Gbps,甚至超过10Gbps。AdvancedTCA(先进电信计算架构)正是在这种背景下作为新一代的标准背板平台被提出并得到快速的发展。它由PCI工业计算机制造商协会(PICMG)开发,其主要目的是定义一种开放的通信和计算架构,使它们能被方便而迅速地集成,满足高性能系统业务的要求。ATCA作为标准串行总线结构,支持高速互联、不同背板拓扑、高信号密度、标准机械与电气特性、足够步线长度等特性,满足当前和未来高系统带宽的要求。 采用FPGA设计高速串行接口将为设计带来巨大的灵活性和可扩展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片内置了最多24个RocketIO收发器,提供从622Mbps到3.125Gbps的数据速率并支持所有新兴的高速串行I/O接口标准。结合其强大的逻辑处理能力、丰富的IP核心支持和内置PowerPC处理器,为企业从并行连接向串行连接的过渡提供了一个理想的连接平台。 本文论述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA设计传输速率为2.5Gbps的高速串行背板接口,该背板接口完全符合PICMG3.0规范。本文对串行高速通道技术的发展背景、现状及应用进行了简要的介绍和分析,详细分析了所涉及到的主要技术包括线路编解码、控制字符、逗点检测、扰码、时钟校正、通道绑定、预加重等。同时对AdvancedTCA规范以及Aurora链路层协议进行了分析, 并在此基础上给出了FPGA的设计方法。最后介绍了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT设计工具,可在标准ATCA机框内完成单通道速率为2.5Gbps的全网格互联。

    标签: FPGA ATCA Gbps 2.5

    上传时间: 2013-05-29

    上传用户:frank1234

  • 基于FPGA的逆变器控制芯片研究

    逆变控制器的发展经历从分立元件的模拟电路到以专用微处理芯片(DSP/MCU)为核心的电路系统,并从数模混合电路过渡到纯数字控制的历程。但是,通用微处理芯片是为一般目的而设计,存在一定局限。为此,近几年来逆变器专用控制芯片(ASIC)实现技术的研究越来越受到关注,已成为逆变控制器发展的新方向之一。本文利用一个成熟的单相电压型PWM逆变器控制模型,围绕逆变器专用控制芯片ASIC的实现技术,依次对专用芯片的系统功能划分,硬件算法,全系统的硬件设计及优化,流水线操作和并行化,芯片运行稳定性等问题进行了初步研究。首先引述了单相电压型PWM逆变器连续时间和离散时间的数学模型,以及基于极点配置的单相电压型PWM逆变器电流内环电压外环双闭环控制系统的设计过程,同时给出了仿真结果,仿真表明此系统具有很好的动、静态性能,并且具有自动限流功能,提高了系统的可靠性。紧接着分析了FPGA器件的特征和结构。在给出本芯片应用目标的基础上,制定了FPGA目标器件的选择原则和芯片的技术规格,完成了器件选型及相关的开发环境和工具的选取。然后系统阐述了复杂FPGA设计的设计方法学,详细介绍了基于FPGA的ASIC设计流程,概要介绍了仅使用QuartusII的开发流程,以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII结合使用的开发流程。在此基础上,进行了芯片系统功能划分,针对:DDS标准正弦波发生器,电压电流双环控制算法单元,硬件PI算法单元,SPWM产生器,三角波发生器,死区控制器,数据流/控制流模块等逆变器控制硬件算法/控制单元,研究了它们的硬件算法,完成了模块化设计。分析了全数字锁相环的结构和模型,以此为基础,设计了一种应用于逆变器的,用比例积分方法替代传统锁相系统中的环路滤波,用相位累加器实现数控振荡器(DCO)功能的高精度二阶全数字锁相环(DPLL)。分析了“流水线操作”等设计优化问题,并针对逆变器控制系统中,控制系统算法呈多层结构,且层与层之间还有数据流联系,其执行顺序和数据流的走向较为复杂,不利于直接采用流水线技术进行设计的特点,提出一种全新的“分层多级流水线”设计技术,有效地解决了复杂控制系统的流水线优化设计问题。本文最后对芯片运行稳定性等问题进行了初步研究。指出了设计中的“竞争冒险”和饱受困扰之苦的“亚稳态”问题,分析了产生机理,并给出了常用的解决措施。

    标签: FPGA 逆变器 控制芯片

    上传时间: 2013-05-28

    上传用户:ice_qi

  • FPGA技术在全数字化超声诊断仪中的应用研究

    数字超声诊断设备在临床诊断中应用十分广泛,研制全数字化的医疗仪器已成为趋势。尽管很多超声成像仪器设计制造中使用了数字化技术,但是我们可以说现代VLSI 和EDA 技术在其中并没有得到充分有效的应用。随着现代电子信息技术的发展,PLD 在很多与B 型超声成像或多普勒超声成像有关的领域都得到了较好的应用,例如数字通信和相控雷达领域。 在研究现代超声成像原理的基础上,我们首先介绍了常见的数字超声成像仪器的基本结构和模块功能,同时也介绍了现代FPGA 和EDA 技术。随后我们详细分析讨论了B 超中,全数字化波束合成器的关键技术和实现手段。我们设计实现了片内高速异步FIFO 以降低采样率,仿真结果表明资源使用合理且访问时间很小。正交检波方法既能给出灰度超声成像所需要的回波的幅值信息,也能给出多普勒超声成像所需要的回波的相移信息。我们设计实现了基于直接数字频率合成原理的数控振荡器,能够给出一对幅值和相位较平衡的正交信号,且在FPGA 片内实现方案简单廉价。数控振荡器输出波形的频率可动态控制且精度较高,对于随着超声在人体组织深度上的穿透衰减,导致回波中心频率下移的声学物理现象,可视作将回波接收机的中心频率同步动态变化进行补偿。 还设计实现了B 型数字超声诊断仪前端发射波束聚焦和扫描控制子系统。在单片FPGA 芯片内部设计实现了聚焦延时、脉宽和重复频率可动态控制的发射驱动脉冲产生器、线扫控制、探头激励控制、功能码存储等功能模块,功能仿真和时序分析结果表明该子系统为设计实现高速度、高精度、高集成度的全数字化超声诊断设备打下了良好的基础,将加快其研发和制造进程,为生物医学电子、医疗设备和超声诊断等方面带来新思路。

    标签: FPGA 全数字 中的应用 超声诊断仪

    上传时间: 2013-06-18

    上传用户:hfmm633

  • 精彩单片机控制教程

    非常精彩的单片机控制教程,很适合初学者学习,深入浅出地阐述了用C代码进行单片机编程的控制,非常好。希望与大家共享

    标签: 单片机控制 教程

    上传时间: 2013-06-20

    上传用户:wcl168881111111

  • Sensorless PSMS FOC控制算法详解

    无传感器,永磁同步电机。FOC 控制算法详解

    标签: Sensorless PSMS FOC 控制算法

    上传时间: 2013-06-19

    上传用户:zhengjian

  • ARM嵌入式教学实验系统的研究与实现

    ARM嵌入式技术在工业和生活中正得到越来越广泛的应用,为了适应技术的发展和社会的需求,满足为社会培养创新型人才的需要,高校通信类和电子类专业开设ARM嵌入式技术相关课程及其实验课程将成为趋势。在课程中设置合理实验,可以有效提高学生的动手能力和培养创新性思维,帮助学生更快、更好地掌握理论和应用技术。 论文设计的ARM嵌入式教学实验系统包括一块适合普通高校嵌入式技术实验课程教学的实验开发板及其配套的实验。该实验系统针对一般高校所开设的ARM嵌入式技术相关课程的要求而设计,配套实验符合教学大纲及实验课时的要求。 论文设计的实验开发板主要组成模块有:最小系统,包括控制器模块、电源模块、复位模块、Flash ROM模块、SDRAM模块、JTAG接口等;扩展接口,包括LED、键盘、RS232串口、I2C接口、液晶模块、以太网模块等。实验开发板采用S3C4510B网络控制芯片用作控制和信号处理,使用网络接口芯片DM9161和隔离变压器H1102完成网络接入,使用AM29LV160和HY57V641620HG构建16位存储单元,使用AT24C01和PCF8583来构建I2C接口,使用MAX232完成TTL电平转换以扩展RS232串口,并扩展键盘和LCD实现人机交互。实验开发板的硬件设计充分考虑了一般高校实验室的条件和需求,能够较好地将成本控制在150元左右,有利于在有限的条件下为每个学生尽可能的创造动手制作PCB的实验条件。实验板的接口设计能够让学生较为方便地开展实验,并考虑了实验板扩展和二次开发的需要。 论文设计的实验系统配套实验主要有基础实验、扩展实验和设计实验。基础实验主要帮助学生熟悉嵌入式系统的片内资源和特殊功能寄存器的配置方法,对整个嵌入式系统的架构有一定的理解,能编程完成一些简单的控制功能;扩展实验主要帮助学生建立嵌入式系统开发和设计的基本理念,能够设计和实现常见的外设驱动程序,能够进行操作系统的配置和移植,能够自行对实验板进行一定程度的扩展;设计实验能够帮助学生提高嵌入式系统的设计开发能力,使学生能根据需要设计出实现一定功能的扩展模块,从而使实验板扩展成实现具体功能的工业产品。基础实验包括ADS集成环境实验、键盘实验(GPIO输入)、LED实验(GPIO输出)、定时器实验、外部中断实验、UART串口通信实验、I2C接口实验、液晶显示实验;扩展实验包括建立交叉编译环境实验、操作系统编译实验、操作系统移植实验、以太网通信实验、TFTP实验、WEB访问实验;设计实验包括TCP/IP协议栈实验、Web服务器实验。学生通过完成基础实验、扩展实验和设计实验来达到教学大纲的要求,并可以在此基础上进行更深入的创新性开发实验,可以满足一般高校嵌入式技术实验课程教学的需要。 论文介绍了嵌入式交叉编译环境的建立以及实验开发板设计完成后进行的调试。实验开发板移植的嵌入式操作系统为uClinux,采用的Bootloader为U-boot。论文还简单介绍了实验系统的扩展方案和二次开发方案,并对嵌入式新技术的发展做了粗浅的探讨。 论文所做的工作以科学发展观为指导,是对普通高校ARM嵌入式技术实验课程设计的一次有益探索。

    标签: ARM 嵌入式 教学实验系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:jjq719719

  • 基于ARMDSP的双足机器人导航控制系统的研究

    双足机器人是一个多自由度、多变量、非线性的复杂动力学系统。其控制平台的研究往往涉及嵌入式技术、传感器技术、步态规划、路径导航、人工智能、自动化控制等多种理论与技术,体现了信息科学和人工智能技术的最新成果,应用领域广大,具有重要的研究价值。其中,双足机器人导航控制系统是双足机器人控制平台研究中的重点和难点,将在自动驾驶、未知区域的探索、危险环境作业、核电站的维护等领域中发挥极大的作用。 本文以双足机器人导航控制系统的设计为研究背景,结合嵌入式系统开发的关键技术,主要论述了两个核心内容:一是双足机器人导航决策系统的设计。该系统是基于一种新式的ARM&DSP主从控制模式下的设计。该设计借助内外传感器系统的反馈,通过对多传感器信息的融合与处理,在导航决策算法的作用下,实现双足机器人在未知环境下平滑的自主导航。二是为增强双足机器人导航的人机交互性和控制系统对突发事件的处理能力,在基于MiniGUI的系统平台上设计了双足机器人的导航控制系统界面。论文的主要内容包括: 首先,设计了双足机器人的本体模型,并对双足机器人的步态规划做了理论研究,为步态控制获得理论上的支持。 然后,就双足机器人导航控制平台的搭建做了详细的介绍,并着重对主从控制器间通讯的CAN接口做了详细的设计。 接着,从两个层面设计了导航决策系统,一是根据内部传感器得到的关节信息,比对决策层中的步态规划算法,对关节的运动进行实时的补偿和调整,实现各关节动作的协调,得到标准的步态,保证每一步的稳定和准确。二是对外部传感器获得的外界环境信息进行处理,构建出供决策层使用的外部环境模型,之后在基于模糊神经网络的导航算法的指引下,实现双足机器人对外界环境做出合理、平滑的响应。 最后,介绍了导航控制界面的设计与实现。重点介绍了MiniGUI开发平台的搭建、基于MiniGUI的界面程序的设计以及程序在开发板上的移植,实现了控制界面在双足机器人导航上的应用。

    标签: ARMDSP 双足机器人 导航控制系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:527098476

  • 基于ARMDSP架构的太阳能光伏智能并网逆变器

    随着世界能源危机的到来,太阳能光伏发电在能源结构中正在发挥着越来越大的作用。而太阳能光伏发电系统的核心部件并网逆变器的性能还需要进一步提高。为了迎合市场上对高品质、高性能、智能化并网逆变器的需求,我们将ARM+DSP架构作为并网逆变器的控制系统。本系统集成了ARM和DSP的各自的强大功能,使并网逆变器的性能和智能化水平得到了显著提高。本论文是基于山东大学鲁能实习基地“光伏并网逆变器项目”,目前已经试制出样机。本人主要负责并网逆变器控制系统的软硬件设计工作。本文主要研究内容有: 1.本并网逆变器采用了内高频环逆变技术。文中详细分析了这种逆变器的优缺点,进行了充分的系统分析和论证。 2.采用MATLAB/Simulink软件对并网逆变器的控制算法进行仿真,包括前级DC-DC变换的控制算法以及后级DC-AC逆变的控制算法。通过仿真验证了所设计算法的可行性,对DSP程序开发提供了很好的指导意义。 3.本文将ARM+DSP架构作为逆变器的控制系统,并设计了相应的硬件控制系统。DSP控制板硬件系统包括AD数据采集、硬件电流保护、电源、eCAN总线,SPI总线等硬件电路。ARM板硬件系统包括SPI总线、RS232总线、RS480总线、以太网总线、LCD显示、实时时钟、键盘等硬件电路。 4.本文设计和实现了两种最大功率点跟踪控制算法:功率扰动观察法或增量电导法;孤岛检测方法采用被动式和主动式两种检测方式,被动式所采用的方法是将过/欠电压和电压相位突变检测相结合的方式,主动式采用正反馈频率偏移法;为了实现并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,使用了软件锁相环控制技术。本文分别给出了以上各种算法的控制程序流程图。 5.本文也给出了AD数据采集、eCAN总线、RS232、RS485、以太网、PWM输出等程序流程图,以及DSP和ARM之间的SPI总线通信程序流程图。并且分别给出了ARM管理机控制系统主程序流程图和DSP控制机控制系统主程序流程图。 6.最后对并网逆变器样机进行实验结果分析。结果显示:该样机基本上实现了本文提出的设计方案所应完成的各项功能,样机的性能比较理想。

    标签: ARMDSP 架构 太阳能光伏 并网逆变器

    上传时间: 2013-07-10

    上传用户:sz_hjbf