基于Proteus的全硬件LED数字电压表设计与仿真

为了加强和提高电子技术爱好者和电类学生的基础硬件设计能力,本文设计了一种非编程控制、由全硬件电路构成的LED直流数字电压表。采用分模块的设计方法,在EDA平台Proteus上,按系统调试顺序,分别对A/D转换模块、时钟模块、移位计数模块(二进制—BCD转换模块)、复位/启动模块和LED显示模块进行了仿真设计。通过Proteus中模块化设计仿真与实物焊接、调试,实现了设计任务要求。该数字电压表具有测量误差低、成本低廉和便于携带等特点。

基于CPLD的无刷直流电机全硬件PI控制系统设计

针对传统软件控制方式运行速度慢、精度低、抗干扰能力差、成本高等问题,提出了一种以复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)为核心的无刷直流电机全硬件PI控制系统,详细分析了控制系统组成电路的工作原理,通过仿真和实验验证了各电路的可行性。同时,建立了连续的PI控制器和离散的PI控制器的模型,并运用MATLAB进行仿真测试,仿真结果表明相比于离散的PI控制器,连续的PI控制具有更高的响应速度和抗干扰能力。控制系统采用梯形换向控制的策略,配合33kHz的PWM控制,以达到理想的控制效果。最后搭建实验平台,实验结果表明控制系统具有良好的控制性能。

高可靠性、全硬件无刷直流电动机驱动控制系统

文章给出的是基于全硬件控制的无位置传感器无刷直流电动机驱动控制系统,含有速度、电流双闭环反馈。该系统已经应用在医用体外血泵的驱动上,具有可靠性高、抗干扰能力强、成本较低等优点。

全数字硬件化正交锁相环建模与分析

针对FPGA/ASIC的全定制特性带来的字长优化问题,提出一种基于FPGA/ASIC的全数字硬件化正交锁相环字长建模方法。首先,利用稳定性判据和卷积分别建立系数和内部变量的整数字长模型;然后,依据系统灵敏度及L2范数理论分别对系数和内部变量的小数字长建模,从而只需设定系数准确度指标ε和变量准确度指标ζ,即可设计出满足要求的全数字硬件化正交锁相环,保证在消耗最少资源的前提下,有效避免溢出错误和抑制有限字长效应;最后通过实验,验证了所提模型的可靠性。

基于SoC-FPGA的RISC-V处理器软硬件系统级平台

构建软硬件系统级原型平台是处理器设计硅前测试中必不可少的环节.为适应基于开放指令集RISC-V的开源处理器设计需求,简化现有基于FPGA的处理器系统级原型平台构建方法,提出了一套基于SoC-FPGA的处理器敏捷软硬件原型平台,以实现目标软硬件设计的快速部署与系统级原型高效评测.针对上述目标,发掘紧耦合SoC-FPGA器件的潜力,构建了一套RISC-V软核与ARM硬核(SoC侧)之间的信息交互机制.通过共享内存和虚拟核间中断等方法,可使目标RISC-V处理器灵活使用平台丰富的I/O外设资源,并充分利用硬核ARM处理器算力协同运行复杂软件系统.此外,为提升软硬件系统级平台的敏捷性,构建了灵活可配置的云上自动化开发框架.通过对平台上目标RISC-V软核处理器各方面的分析评估,验证了该平台可有效缩短系统级测试的迭代周期,提升RISC-V处理器软硬件原型评测效率.

飞控计算机硬件及全时序综合测试装置设计

针对飞控计算机在出厂前因无整体测试环境而无法进行全时序测试的问题,设计了基于DSP+FPGA的飞控计算机硬件及全时序综合测试装置;根据功能需求设计装置的总体架构,以DSP+FPGA为核心模块实现多种信号处理,通过构建ARINC429、LVDS和RS-422通信链路完成数据通讯,实现对传感器、执行机构、安保机构、数据链等飞行器组件的模拟,构建出整体测试环境,在飞控计算机配合下完成硬件及全时序测试;测试结果表明该装置功能、性能及实时性满足飞控计算机全时序测试要求,实现了对飞控计算机真实工作环境的模拟。

基于FPGA的全搜索运动估计硬件电路设计

设计了一种分层的二维阵列全搜索运动估计硬件电路。与传统的二维阵列全搜索运动估计电路相比,它在处理单元(PE)的并行结构设计以及存储器设计方面作出了改进,节约了硬件资源和编码时间。根据各模块的时序关系合理安排并行流水线结构,采用一列像素并行处理,实现了运动估计实时编码。

基于组态软件的PLC控制系统全软件仿真

目前PLC控制系统调试中,无论是全硬件调试还是半实物仿真调试,两种调试方式在实际教学中都存在成本高的缺点,同时学生需要到实训室才能进行调试,给学生学习PLC带来了困难。利用中间件OPC SERVER软件,把PLC编程软件与MCGS组态软件联系起来,联合实现PLC控制系统全软件仿真。学生自己在电脑上随时都可仿真PLC控制系统。这种全软件仿真调试成本低,学生无需到实训室就可进行调试,节约学习时间,缓解实训室压力。通过对3层电梯控制系统PLC实现进行调试仿真,验证了全软件仿真的可行性,对PLC课程学习带来了方便。

基于多FPGA的电力电子实时仿真系统

大功率复杂电力电子装置通常需要实时仿真系统来加速装置开发和功能验证。然而,商业化电力电子实时仿真系统均由国外公司垄断,价格昂贵,系统升级维护费用高,开放性差,仿真容量和接口数量也受限。为此,文中提出了一种基于多现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真系统的实现架构,以多片FPGA作为并行核心运算单元,有效增加仿真容量和缩短仿真步长。分析了数据实时传输的需求,并提出了一种满足通信需求的增强型串行外设接口(SPI)通信方式。基于该架构自主开发研制了实时仿真平台,并采用硬件描述语言构建10kV 12级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)电路模型进行系统实时仿真验证。实验结果表明:实时仿真步长可以达到2μs,实时仿真波形与MATLAB仿真波形误差在0.5%以内。

四轴电机伺服控制ASIC芯片

针对采用串行架构、纯软件方式的DSP/MCU方案在多轴、高实时性、高性能场合所存在的不足,设计了一款全数字硬件化实现的四轴电机伺服控制ASIC芯片。充分结合ASIC所具有的全定制、并行、固化参数无法更改等特性,首先确定芯片的架构,将高实时性且相对固定的电机控制算法采用纯硬件方式实现,而灵活性要求较高的功能用嵌入式处理器实现;然后对四轴运动控制引擎的相关模块进行了高柔性化设计,重点介绍了四轴运动控制引擎的高柔性控制器、高柔性反馈检测单元、信号处理单元以及时序控制单元等,从而使芯片的灵活性和面积之间达到平衡。实验结果验证了芯片的正确性。