在工业控制领域,多种现场总线标准共存的局面从客观上促进了工业以太网技术的迅速发展,国际上已经出现了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多种工业以太网协议。将传统的商用以太网应用于工业控制系统的现场设备层的最大障碍是以太网的非实时性,而实现现场设备间的高精度时钟同步是保证以太网高实时性的前提和基础。 IEEE 1588定义了一个能够在测量和控制系统中实现高精度时钟同步的协议——精确时间协议(Precision Time Protocol)。PTP协议集成了网络通讯、局部计算和分布式对象等多项技术,适用于所有通过支持多播的局域网进行通讯的分布式系统,特别适合于以太网,但不局限于以太网。PTP协议能够使异质系统中各类不同精确度、分辨率和稳定性的时钟同步起来,占用最少的网络和局部计算资源,在最好情况下能达到系统级的亚微级的同步精度。 基于PC机软件的时钟同步方法,如NTP协议,由于其实现机理的限制,其同步精度最好只能达到毫秒级;基于嵌入式软件的时钟同步方法,将时钟同步模块放在操作系统的驱动层,其同步精度能够达到微秒级。现场设备间微秒级的同步精度虽然已经能满足大多数工业控制系统对设备时钟同步的要求,但是对于运动控制等需求高精度定时的系统来说,这仍然不够。基于嵌入式软件的时钟同步方法受限于操作系统中断响应延迟时间不一致、晶振频率漂移等因素,很难达到亚微秒级的同步精度。 本文设计并实现了一种基于FPGA的时钟同步方法,以IEEE 1588作为时钟同步协议,以Ethernet作为底层通讯网络,以嵌入式软件形式实现TCP/IP通讯,以数字电路形式实现时钟同步模块。这种方法充分利用了FPGA的特点,通过准确捕获报文时间戳和动态补偿晶振频率漂移等手段,相对于嵌入式软件时钟同步方法实现了更高精度的时钟同步,并通过实验验证了在以集线器互连的10Mbps以太网上能够达到亚微秒级的同步精度。
上传时间: 2013-07-28
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随着Internet的不断发展,人们希望日常生活中所用到的嵌入式设备都能够很方便地实现Intemet接入,这对嵌入式系统设计提出了新的挑战,要求低成本、多功能、高性能。这些是目前嵌入式系统设计的热点。 可编程逻辑器件FPGA在过去的几十年中取得了飞速发展,从最初的几千门到现在的几百万门,可靠性与集成度不断提高,而功耗和成本却在不断降低,具有很高的性价比。再加上开发周期短、对开发人员的要求相对较低的优点,因此被大量应用于嵌入式系统设计中。 本文是基于FPGA高性价比、可灵活配置的特点,也是当前流行的“微控制器+FPGA”的嵌入式系统设计方式,所以我们提出了基于FPGA的实现方案。本文通过在FPGA中硬件实现嵌入式TCP/IP协议(包括UDP、IP、ARP、TCP等网络协议)以及以太网MAC协议,并提供标准MII接口,通过外接PHY实现网络连接。最终成功地通过了验证。 基于FPGA的实现可以有效地降低成本,同时可以在其中集成其他功能模块,提高整个系统的集成度,减小PCB版图面积和布线复杂度,有利于提高系统可靠性。因此,本研究课题对嵌入式系统设计有很大的实用价值。
上传时间: 2013-07-08
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· 摘要: Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用协议,通过此协议,控制器相互之间、控制器通过其他网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信,如今MODBUS协议已经成为我国工业自动化网络协议规范的国家标准之一.本文详细讨论MODUBS在TMS320LF2407A DSP上的实现.
上传时间: 2013-06-01
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·摘要: 本文介绍了一种基于CAN总线的网络监控系统方案.该方案使用CAN卡和DSP中的CAN模块作为上下位机通信接口,研究了CAN通信协议模型,VC++与CAN卡的通信接口,DSP中CAN模块通信的数据处理方法.
上传时间: 2013-06-13
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神经网络控制算法作为一种比较成熟的智能控制算法,在空空导弹的理论研究中也得到了很多应用,但它的实际应用通常是通过软件实现的,而软件实现是串行执行指令,运行速度慢,可靠性低,很难满足实际导弹制导系统实时性的要求。控制算法硬件实现的最大特点就是可提高控制算法的实时运算速度和可靠性。本课题针对导弹制导系统,以FPGA为硬件平台研究神经网络控制算法的硬件实现。本文首先对BP神经网络算法思想进行了深入分析,并对BP网络的各个阶段进行了理论推导,最后对BP神经网络PID飞行控制算法进行了研究和总结,为硬件实现提供了理论基础。基于对上述理论的深入研究和分析,本文提出了一种适合FPGA实现该神经网络控制算法的硬件实现模型。在该模型中,神经网络各层之间采用串行执行数据方式,层间则采用并行运行方式,可有效提高系统的运算速度。由于模块化、层次化的自顶向下的模块化设计方法可有效减少错误的产生,是设计复杂大规模系统的理想设计方法。本文采用了此设计方法,通过把系统模块化,对各个子模块分别用VHDL硬件描述语言进行描述,并基于QUARTUS II软件开发平台进行综合和仿真,直到达到研究设计要求。最后将仿真程序源代码下载配置到具体的Cyclone II系列EP2C70 FPGA芯片中,应用于某实际导弹控制系统的研究。理论分析和实验结果表明该神经网络飞行控制算法的FPGA硬件实现是有效可行的,可满足系统实时性的要求,为制导系统的实际工程实现提供了基础。
上传时间: 2013-04-24
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Altium Designer 7.0 系统支持多达16层的内电层,并提供了对内电层连接的全面控制及DRC校验。一个网络可以指定多个内电层,而一个内电层也可以分割成多个区域,以便设置多个不同的网络。
上传时间: 2013-04-24
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针对嵌入式系统的底层网络接口给出了一种由FPGA实现的以太网控制器的设计方法.该控制器能支持10Mbps和100Mbps的传输速率以及半双工和全双工模式,同时可提供MII接口,可并通过外接以太网物理层(PHY)芯片来实现网络接入\r\n
上传时间: 2013-08-18
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本文应用目前较为流行的神经网络方法对电力系统短期负荷进行预报,主要进行了以下工作: 1.了解电力系统短期负荷预报的现状,总结国内外的研究方法。 2.深入学习神经网络及其相关知识,设计出用共轭梯度算法改进的BP网络,并将它应用于负荷预报中,收到了很好的效果。相比普通的BP网络,不但预报精度大大提高,而且学习时间也缩短许多。 3.学习小波理论,尝试将小波分析与神经网络相结合,设计出一种小波神经网络,并将其用于负荷预报,收到了很好的效果。 4.提出一种新型神经网络,即RAN网。它是一种能根据输入数据的复杂程度而自动添加或删除其隐层神经元的神经网络,尝试将其用于负荷预报,同样收到了很好的效果,并且将三种方案进行了比较。
上传时间: 2013-11-20
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文中将嵌入式控制技术与网络控制技术相结合,实现了基于单片机通过因特网的控制实现温控系统的设计,文中所采用的是MSP430F149单片机作为控制核心,MSP430F149微控制器控制以太网控制器CS8900A实现本地局域网的功能,通过TCP协议提供与因特网进行连接,可以实现对温箱的温度进行实时有效地控制。系统体积小巧,具备温度采集和远程控制功能和良好的可扩展性。
上传时间: 2014-01-17
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摘要:随着网络技术和单片机技术的发展,嵌入式网络在远程控制领域拥有广泛的应用前景。文中以Atmega16单片机和CP2200网络芯片为硬件平台,设计和实现了一个面向远程工业控制领域的精简TCP/IP协议栈,包括ARP,IP,UDP及TCP等协议模块。文中给出了系统的硬件设计,详细论述了精简TCP/IP协议栈的实现方法,并给出了一个远程控制的应用实例。该系统具有低成本、易使用的特点。关键词:单片机 以太网 CP2200 TCP/IP
上传时间: 2013-11-13
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