如今电力电子电路的控制旨在实现高频开关的计算机控制,并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。现场可编程门阵列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年来崭露头角的一类新型集成电路,它具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势,又具有全集成化、适用性强,便于开发和维护(升级)等显著优点。与单片机和DSP相比,FPGA的频率更高、速度更快,这些特点顺应了电力电子电路的日趋高频化和复杂化发展的需要。因此,在越来越多的领域中FPGA得到了日益广泛的发展和应用。 本文提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)器件实现数字化变频调速控制系统的设计方案。该系统能产生三相六路正弦脉宽调制(SPWM)波形;调制频率范围为0~4KHZ,分7级控制;16位的速度控制分辨率;载波频率分8级控制,最高可达24KHZ;系统接口兼容Intel系列和Motorola系列单片机;该系统控制简单、精确,易修改,可现场编程;同时具有脉冲延时小、最小脉冲删除、过压和过流保护功能等特点,可应用于PWM变频调速系统的全数字化控制。文中对方案的实现进行了详细的论述,主要包括系统设计的理论分析,系统结构设计及在FPGA硬件上的实现,最终验证了该控制系统的可行性和有效性。 数字化设计是本系统的特点,系统最终生成的三相SPWM脉冲是基于三相正弦调制波和三角载波比较得到的。设计时,充分结合FPGA器件的结构特点,利用一种改进结构的数字控制振荡器(NCO)来产生正弦波样本,在一定程度上解决了传统NCO产生正弦波的精度和频率相互制约的问题;把分时复用数字通信原理结合到系统的设计中,设计出分时运算电路,使得系统在同步时钟下,生成三相正弦调制波而不影响系统的速度,同三角载波逻辑比较后,最终得到三相SPWM脉冲序列。
上传时间: 2013-07-05
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英飞凌科技股份公司近日推出适用于汽车动力总成和底盘应用的全新AUDO MAX系列32位微控制器。AUDO MAX系列可为发动机管理系统满足欧5和欧6排放标准提供支持,使电动汽车的动力总成功能实现电气化。AUDO MAX系列的主要特性包括:高达300MHz的最大时钟频率、SENT和FlexRay™等高速接口以及利用PRO-SIL™特性为先进安全设计提供全面支持。此外,这种全新的微控制器适用于在高达170°C*的温度条件下使用。AUDO MAX系列以TriCore™处理器架构为基础,采用90纳米工艺制造。
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上传时间: 2013-05-24
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随着计算机技术、网络技术和微电子技术的深入发展,嵌入式系统在各个领域中得到广泛应用。以ARM和以FPGA为核心的嵌入式系统是当前嵌入式研究的热点,而相关研究的开展需要功能强大的开发平台支持,因此基于ARM和FPGA的开发平台设计研究具有重要意义。 本文分别设计了一款基于PXA270的ARM开发平台和一款基于Virtex5的FPGA开发平台,主要针对电源管理、接口设计、板级时序等关键技术进行了研究。在此基础上利用PADS Logic设计工具完成了系统原理图设计,并借助Hyperlynx SI仿真工具,对PCB的板级设计问题进行了分析,实现了平台PCB的可靠设计。最后对平台各模块进行了调试,通过在平台上运行操作系统并加载可执行程序的方法验证了平台整体功能。 本文的特色体现在以下三个方面: (1)结合PXA270处理器内部的电源管理单元和MAX1586A集成电源管理芯片,实现了PXA270开发平台的动态电源管理,有效降低了平台功耗; (2)平台实现了FF/BT/STUART、USB Host/Client、SD/MMC、AC'97、LCD和扩展VGA、PCMCIA/CF等多种接口,具有良好的开发灵活性和通用性; (3)对开发平台PCB板级走线中可能出现的反射、串扰、时序冲突等问题进行评估,给出了布线约束方案,使系统可靠性得到有效提高。
上传时间: 2013-07-06
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本文介绍了嵌入式图形用户界面(GUI)的特点、发展概况以及嵌入式图形用户界的实现方法。针对开发自主、轻型、占用资源少可配置的GUI系统,提出了轻量级GUI系统的设计实现,分析了该系统的体系结构
上传时间: 2013-06-07
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在现代电网中,随着超高压、大容量、远距离输电线路的不断增多,对电力系统的安全稳定运行提出了更高、更严格的要求。距离保护作为线路保护的基本组成部分,其工作特性对电力系统的安全稳定运行有着直接和重要的影响。为了适应现代超高压电网稳定运行的要求,微机保护装置在硬件和软件上都提出了越来越高的要求。 高速数字信号处理芯片(DSP)技术的发展,为开发一种速度快、处理能力强的微机保护系统奠定了基础。在这样的背景下,我们采用DSP芯片和ARM处理器,设计了一个并列式双处理器微机保护系统。该系统采用一个DSP芯片负责控制数据采集、采样数据处理,实现保护功能。ARM微处理器承担人机接口管理,通过串行通信方式实现与DSP端口之间的数据通信,丰富的通讯接口,使得与上位机的通讯、下载程序定值灵活方便。新的微机保护装置不断推出,投入运行的微机保护装置不允许用来进行试验、培训,该装置还可作为试验教学系统,供学生学习认识微机保护装置的内部结构,并可自行设计保护算法、编制程序,通过上位机下载到实验装置,完成相应保护功能的测试。 本文实现了微机保护方案的整体软硬件设计,内容包括DSP2812微处理器芯片,ARM7微处理器LPC2220芯片,开关量输入/输出电路、数据采集电路、通讯和网络接口电路、人机界面的显示板电路,文中对各部分电路的功能、特点以及器件的选择、引脚连接进行了详细介绍。系统采用模块化设计,采用双CPU并行处理模式,针对基于LPC2220微处理器的监控管理系统,完成了最小系统设计,详细完成了启动电路的设计。 本文初步设计了人机操作界面,给出了软件设计的流程图,将实时操作系统μC/OS-Ⅱ与模块化硬件设计相结合,共同构成一个可以重复利用的软硬件数字系统平台,除了可以最大限度地提高开发的效率、减少资源的浪费外,还可以通过长期对于该平台的研究,逐步优化平台软硬件资源,提高其性能,并满足日益复杂的应用需求。
上传时间: 2013-04-24
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根据机械电子工程类专业测控实验教学平台数据采集的需要,在综合考虑成本和性能基础上,提出以为主处理芯片的数据采集卡设计方案。 该方案的主要特点是,使用基于ARM7TDMI内核的,工作主频最高可达44MHz;内置高性能的ADC和DAC模块,采样速度最高可达1MSPS,采样精度为12位;模拟信号输入通道最多可达16路,模拟信号输出通道最高可达4路;具有丰富的外设资源可以使用,GPIO口数目最高可达40个。 在设计中采用了模块化思想,将系统分为四个功能模块:主模块的功能是控制ADC进行信号采集和DAC进行模拟信号输出;模拟信号模块的作用是对传感器输入信号和DAC输出波形进行简单的调理;数字信号模块引出32路数字I/O口,可用于需要采集数字量的场合;JTAG模块可进行程序的调试和下载,对于数据采集卡的二次开发有很大的作用。 在本数据采集卡上,尝试进行了μC/OSⅡ操作系统的移植,成功实现了四个任务的管理。在实际应用中,工作数小时仍可保持正常的运行。 为检验数据采集卡的串口通讯能力,利用LabVIEW程序读取下位机串口发送的已采集到的数据,进行波形图绘制。 为检验本数据采集卡的ADC和DAC精度,设计实验利用DAC输出波形,并利用ADC将采集到的波形通过LabVIEW显示,测量结果显示两者电压值误差均在可允许的3LSB(Least Significant Bit)范围内,表明本数据采集卡已基本实现预期设计指标。
上传时间: 2013-04-24
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汽车仪表总成是汽车和驾驶员进行信息交互的窗口。传统的汽车仪表总成采用了大量机械器件、模拟电路和少量简单数字电路的方式设计。它体积大,精确和稳定性低,显示信息少,控制按钮繁复。本项目以当前主流的嵌入式技术为基础,设计了一种以大尺寸LCD触摸屏为主要显示控制界面,以CAN总线和其他接口为信息采集渠道,以高速嵌入式ARM9微控制器为处理单元的车载信息显控终端。 作者在该项目中负责车载信息显控终端的样机设计,用Prote199完成原理图和PCB图的设计,编写测试程序对主要硬件进行测试。软件上移植Linux操作系统并编写LCD驱动程序。 论文设计的车载信息显控终端以SAMSUNG公司S3C2410ARM9微控制器为核心,以Microchip公司的MCP2515芯片为CAN总线控制器,以Sharp公司LQ080V3DG01型号的8英寸LCD屏为显控接口。存储器方面外扩了NOR FLASH、NAND FLASH、SDRAM。接口方面设计了CAN、USB、RS232、以太网等标准接口,和GPIO、AD等接口。软件上本车载信息显控终端采用自行剪裁移植的Linux操作系统,并移植了相应的LCD驱动程序。 论文主要阐述了车载信息显控终端的硬件设计,详细分析了Linux在S3C2410微控制器系统上的移植,并将在软硬件调试过程中总结的经验与大家分享。 本车载信息显控终端是对汽车仪表总成数字化和虚拟化显示控制的一个有益尝试,离最后的实用化和产品化还待进一步研究。
上传时间: 2013-05-30
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视频目标识别与跟踪技术是当今世界重要的研究课题,它涉及图像处理、自动控制、计算机应用等学科,该文主要论述该项目的具体实现及相关理论分析,重点在于该系统的硬件模块实现及分析.该系统的硬件模块是典型的高速数字电路,这也是当今世界电路设计的一大热点.同时,该系统的硬件模块不同于传统的模拟、数字电路.严格的说它是基于可编程芯片的系统(System On Programmable Chip).它与传统电路的最大不同在于,硬件模块本身不具备任何功能,但该硬件模块可以与相应的软件结合(此处,我们将FPGA中的可编程指令也广义的归入软件范畴),实现相应的功能.换言之,该硬件模块通过换用其他软件,可以实现其他功能.所以从这个意义上讲,我们也可以将其称为基于可编程芯片的通用平台系统(General System On Programmable Chip).此外,该文还对该系统进行了尝试性的层状结构描述,这种描述同样适用于其它IT目的或电子系统.
上传时间: 2013-04-24
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数字信息在有噪声的信道中传输时,受到噪声的影响,误码总是不可避免的。根据香农信息理论,只要使Es/N0足够大,就可以达到任意小的误码率。采用差错控制编码,即信道编码技术,可以在一定的Es/N0条件下有效地降低误码率。按照对信息元处理方式不同,信道编码分为分组码与卷积码两类。卷积码的k0和n0较小,实现最佳译码与准最佳译码更加容易。卷积码运用广泛,被ITU选入第三代移动通信系统,作为包括WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA在内的信道编码的标准方案。 本文研究了CDMA2000业务通道中的帧结构,对CDMA2000系统中的卷积码特性及维特比译码的性能限进行了分析,并基于MATLAB平台做了相应的译码性能仿真。我们设计了一种可用于CDMA2000通信系统的通用、高速维特比译码器。该译码器在设计上具有以下创新之处:(1)采用通用码表结构,支持可变码率;帧控制模块和频率控制器模块的设计中采用计数器、定时器等器件实现了可变帧长、可变数据速率的数据帧处理方式。(2)结合流水线结构思想,利用四个ACS模块并行运行,加快数据处理速度;在ACS模块中,将路径度量值存贮器的存储结构进行优化,防止数据读写的阻塞,缩短存储器读写时间,使译码器的处理速度更快。(3)为了防止路径度量值和幸存路径长度的溢出,提出了保护处理策略。我们还将设计结果在APEXEP20K30E芯片上进行了硬件实现。该译码器芯片具有可变的码率和帧长处理能力,可以运行于40MHZ系统时钟下,内部最高译码速度可达625kbps。本文所提出的维特比译码器硬件结构具有很强的通用性和高速性,可以方便地应用于CDMA2000移动通信系统。
上传时间: 2013-06-24
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随着现代控制理论在机电技术领域的不断发展,多电动机协调控制技术在机电控制系统中得到广泛的应用,给嵌入式系统的数控应用提供了巨大机遇。传统的伺服运动控制很难在处理大数据量、复杂算法时保证系统的灵活性和实时性。嵌入式系统是近年来发展起来的以应用为中心并且软硬件可裁剪的实时系统,它的特点是高度自动化,响应速度快等,非常适合于要求实时的和多任务的场合。 本文以嵌入式数控系统为项目背景,研究设计了一种基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统的方案。设计中,通过QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等电子设计自动化开发工具完成了一个高性能嵌入式软硬件系统的设计及仿真验证;采用了实用小巧的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,为应用系统的实时性提供了保证。该嵌入式数控系统满足了用户对应用系统实时性和快速处理的要求,具有较广泛的应用前景。 通过本课题实践表明,基于ARM和FPGA构建嵌入式数控系统的应用方案完全可行、合理,同传统的人机交互系统设计相比,能大量地减轻研发任务,提高研发速度,能够在短时间内得到控制性能优秀的数控系统。而μC/OS-Ⅱ实时操作系统的加入,使得系统很好地进行多任务处理,并保证了系统的实时性。
上传时间: 2013-07-22
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