基于FPGA多接口协议间转换系统研究①

为了实现不同接口的无缝连接,提高不同设备间的兼容性,提出一种基于FPGA多接口协议间转换系统设计及实现方法,实现RS232、RS485、SPI、I2C四种常用接口协议间数据转换。以可编程逻辑器件FPGA作为控制单元,利用外部的拨码开关矩阵灵活配置转换参数,在FPGA内部建立专用RAM存储各种协议有效数据,利用Verilog语言设计每种接口接受和发送函数,通过读写专用RAM数据实现协议转换。系统功能可灵活修改,便于系统优化和功能扩充,在工业控制和多传感器节点物联网应用中具有一定的实际意义。     

基于FPGA双优先级P坚持CSMA协议的研究

为了在实际信道条件下研究无线传感器网络中的双优先级MAC协议,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件电路实现方案.首先运用平均周期法建立数学模型,求得双优先级P坚持CSMA协议的吞吐量与节点平均功率理论值;然后运用Verilog HDL依据协议控制原理设计相应功能模块,建立了稳定传输的电路系统.电路实验的仿真值与理论值一致,证实了该设计方案实现准确率较高,实时传输性能好等特点.     

高性能线性CCD开发平台的研制

文章研制了基于现场可编程门阵列(FPGA)的线性电荷耦合器件(CCD)开发平台。利用高性能CCD信号处理器调理CCD的输出信号简化电路设计,使用ALTERA的CPU软核处理器(NiosⅡ)作为微控制器实现逻辑控制,并用硬件描述语言编程实现驱动电路的设计,整个平台还配有Camera Link接口、串口、USB及网口与外围设备通讯。利用此平台可以进行实时工业检测,也可以用于科学研究分析数据。     

基于CAN总线的电机实时监测系统设计

电机状态监测用到的传感器类型多、数量大、位置分散,本文基于控制器局部网CAN状态对一款水电厂电机运行状态实时监测系统总体进行合理的设计。对传感器网络节点进行模块化设计和调试,对CAN传输层协议进行初步编制和使用。MSP430单片机作为子模块核心部件,实现对工程数据的高效获取和对CAN协议传输的控制;基于CAN总线实现数据实时、高效和高可靠性的传输。     

嵌入式远程智能供暖温控系统的设计

针对城市供暖消耗严重,且现有供暖监测系统多标准并存、协议转换、异构网络接入等问题,设计了一种基于嵌入式、无线网络通信、供暖监控技术以及网络层路由协议优化算法的远程供暖温控系统。系统首先设计硬件结构,采用终端节点、协调器节点分别控制,以MSP430F149控制器与CC2530开发板为基础,增强信号强度,实现智能阀位实时、远程监测与控制;其次对系统信号采样、数据处理程序进行了流程优化设计,完成系统的软件规划;最后系统以动态规划算法为基础,在ZigBee无线传感网中设计一种基于最小时延的低功耗路由算法,达到优化网络层路由协议目的。最终实现系统供暖温度实时采集、处理、存储与上传等远程控制功能,达到了节能减排,减少热量损耗的目的。     

符合EHCI的USB2.0主机控制器IP核设计与实现

介绍了一种基于USB2.0协议,选用Wishbone总线接口的主机端控制器IP核的设计与实现.该设计以EHCI作为软硬件接口划分,支持高速(480 Mb/s)的数据传输,实现了DMA的自主控制、事务的动态调度以及数据跨时钟域的合理开销,达到减少SoC平台处理器的I/O负荷、提高传输效率与系统性能的设计目标;USBIP核的设计与系统软件开发同步进行,有效地验证了硬件功能,最终经FPGA平台与ASIC实现测试达到协议标准,可作为一个通用IP核系统集成.     

一种基于DSP和FPGA的实时信号处理平台设计

为了使雷达数字信号处理系统能够高速、实时完成信号处理任务,本文提出了基于DSP和FPGA架构的信号处理平台设计。平台充分利用TS101的高速数据处理能力,同时结合FPGA可编程等特点来实现高速数据传输、系统控制等功能,平台可广泛应用到雷达信号处理系统中。     

基于FPGA的CAN总线通信事务的现场测试系统设计

针对CAN总线网络中节点性能的测试应用,研究并设计了基于FPGA的CAN总线通信事务的现场测试系统;该系统可以针对不同属性的被测节点进行接口配置和波特率匹配,同时能够模拟CAN总线主节点,对从节点发送命令或数据,并能实时接收CAN总线上任意被测节点发送的数据。CAN测试节点采用单片机C8051F040内部集成的CAN控制器,单片机通过并行端口实现和FPGA的通信,FPGA通过USB接口实现与上位机之间的数据传输。实验表明,该系统实用性强,可靠性高,并已成功应用于某航天测试设备中。     

I2C总线从器件接口的FPGA实现

很多设计中都是为FPGA设置一个基于12C总线的主控制器接口,而将FPGA作为12C总线上的从器件则很少,但事实上,低速主控单片机和受控高速FPGA从处理器组成的系统应用场景很广.因此本文分析了12C总线的操作过程,得到了状态机,在此基础上用VHDL语言实现了遵从12C总线协议的从器件接口.实践表明,所设计的从器件接口工作良好,具有一定的实用价值.     

基于三态编解码技术的远程测控系统的设计与实现

设计实现了一种基于三态编解码技术的单总线、多节点远程测控系统.系统以PC作为主机,以单片机应用系统作为控制节点.主机通过并行口实现与从节点的通信与控制.论文详细分析了控制网络中的节点寻址方法以及数据传输过程中的相关协议问题.     

基于Android的电能管理系统的研究

以5 kW分布式光伏发电实验平台为基础,设计了一种基于Android平台的电能管理系统.首先对Android系统平台和实验平台的硬件采集电路进行介绍,然后通过FPGA与ARM的串口通信设计了基于Android的电能管理终端软件,并实现了在ARM平台上电能参数的实时显示.最后通过搭建模拟电力企业服务器,实现了与分布式光伏发电系统相配套的电能购销功能.     

基于物联网的实验室环境监测系统设计

目的:设计基于物联网的实验室环境监测系统,解决传统的实验室环境监测系统存在的重复测量、实时监测效果差、数据交换不便等问题。方法:分析了实验室环境监测系统的设计意义和功能需求,基于物联网对实验室环境监测系统的硬件(包括基于CC2530芯片设计的协调器模块、终端采集节点模块,控制端的继电器模块)和软件(包括ZigBee协议栈以及各节点模块、上位机)进行了设计。结果与结论:系统利用无线射频网络ZigBee技术构建起树型网络,实现对实验室环境的覆盖,通过终端节点上的温湿度传感器、光敏传感器和烟雾传感器采集温湿度、光照强度和烟雾浓度等数据,然后将采集数据通过无线网络发送给上位机进行处理,实现了实验室环境监测和控制。     

基于ZigBee的无线传感器网络教学平台设计

简要概括无线传感器网络的工作流程,给出一个基于IEEE 802.15.4和ZigBee协议的无线传感器网络教学实验平台,设计了基本的实验要求和操作步骤,实现对智能终端节点的运动控制。该教学实验平台已在本科开设的创新实践课程中得到检验,运作正常,效果良好。     

基于OPNET的改进型Zigbee传感器网络仿真系统

为解决基于OPNET网络仿真器的Zigbee传感器网络仿真系统的控制开销大、网络延时大、可扩展性差、不能保证节点全部接入网络等问题,提出一种改进的仿真系统.利用OPNET仿真开发平台提供的IEEEE802.15.4协议的MAC层进程模型和无线管道模型,设计了与Zigbee协议兼容的网络层协议、路由算法,创建了嵌入路由功能的网络层进程模型.给出了其模型结构和功能实现方法,将所提出的模型与Zigbee自带模型进行了试验对比,对网络接入开销、端到端延时等性能进行了分析,并总结了建模过程中的一些经验.结果表明,新系统在不同网络规模下入网控制开销小、网络延时小;而且可扩展性强、节点全部入网所需的路由器节点少,可有效应用于面向工业监控的传感器网络.     

基于FPGA的车辆横摆稳定预测控制器设计实现

为提高车辆横摆稳定预测控制器的实时性, 采用现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)设计实现了该预测控制器, 并采用基于罚函数的粒子群算法预测控制二次规划问题的求解。同时通过FPGA 进行并行运算, 以减少运算时间。为了验证控制器的有效性, 以车辆动力学软件veDYNA 中的车辆模型为被控对象, 以FPGA 为控制器的硬件实现平台进行了实时实验。实验结果表明, 基于FPGA 实现的预测控制器能很好地满足车辆横摆稳定控制的实时性要求, 为控制器的实车实验奠定了实践基础。     

基于CAN总线的桥梁健康实时监测系统设计

桥梁结构监测用到的传感器类型多、数量大、位置分散.基于控制器局部网CAN结构设计斜拉桥健康实时监测系统.通过合理的总体设计,对传感器网络节点进行模块化设计和调试,对CAN传输层协议进行初步编制和使用.研究表明:MSP430单片机作为子模块核心部件,实现了对工程数据的高效获取和对CAN协议传输的控制;基于CAN总线的监测系统具有数据传输实时、高效和高可靠性等特点.     

ModBus通讯协议在艾默生Deltav中控DCS系统与虹润智能仪表通讯中的应用

自1979年Modicon公司制定Modbus通讯协议以来,其已经成为工控领域广泛应用的工业现场总线协议。通过该协议可以实现两个不同设备、控制系统之间的信息数据采集、交换,甚至可以扩展组成工业控制网络。从注水泵温度监控的实际应用出发,介绍了Mod Bus通讯协议在海上平台艾默生Deltav中控DCS系统串口通讯卡与虹润智能显示仪表通讯的设计、应用及具体实施方法。通过艾默生Deltav中控DCS系统简洁的通讯组态实现了注水泵温度监控参数远传显示、实时显示、历史记录功能。     

基于ARM的工业以太网控制器的设计与应用

为了满足工业控制系统对实时性和可靠性的较高的要求,必须提高工业以太网控制器的性能.以μC/OS-Ⅱ为嵌入式操作系统,采用ARM7处理器作为嵌入式TCP/IP协议实现的核心,提出了基于ARM的工业以太网控制器的设计方法.给出了工业以太网控制器的硬件结构,完成了RAT8019AS与LPC2210构成的以太网接口连接的硬件设计,提出了嵌入式TCP/IP协议栈的实现方案.完成了建立了基于EasyARM2200教学平台的工业以太网炉温控制系统,给出了炉温控制策略与软件设计,纠正了传统PID控制规律对炉温进行控制的缺陷.     

基于FPGA的MIL-STD－1553B总线接口设计

本文在深入理解MIL—STD－1553B总线协议的基础上,设计了一种基于FPGA技术的总线控制器BC模块。采用自顶向下的方法使用VHDL语言书写总线控制器程序代码,通过FPGA平台对发送器进行了测试;结果表明,接收器的逻辑功能达到了设计要求,时序指标完全符合协议规范,实现了总线接口的功能。     

基于FPGA的可重构无线传感器网络节点设计

提出了一种简单的基于现场可编程门阵列(FPGA)模块来实现可重构无线传感器网络节点的方案.与传统方案相比,新方案较为精简,价格低廉,不再需要微控制器,大大减小了节点软硬件复杂度,可实现无线传感器网络节点的快速可重构设计.通过将自适应功率控制和低功耗媒体接入控制机制引入FPGA核,重构的节点大大地降低了功率消耗,充分表明提出的可重构设计方案是有效可行的.