论文基于FPGA的离散量接口控制器设计是关于本文可作为相关专业离散论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文离散论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要： 在航空电子系统中,离散量数字电路的应用和需求越来越多,而传统的离散量接口芯片集成度较低,功耗较高,且在恶劣环境下,离散量的稳定性和可靠性很难得到保证.基于上述局限,介绍一种新型离散量数字接口转换芯片,能够将28 V航空电源电平转换为TTL电平,由于其高集成、低功耗,并且能够在恶劣环境下展示出较稳定的性能,因此具有广泛的应用前景.同时,对该芯片的读/写操作提出一种不同于传统的“CPU+专用芯片”的控制方法,采用可编程逻辑器件（FPGA）来实现对该芯片的控制,以VHDL语言编写控制逻辑,用Xilinx集成开发环境对设计进行了综合,并编写测试码从而进行仿真.结果表明,该方法不但能够对该芯片进行读/写控制,还能极大程度提高系统处理数据的能力,并具有更高的稳定性和可靠性.
关键词： 离散量数字接口； 读/写控制； 可编程逻辑器件； VHDL
中图分类号： TN876?34； TN918.7 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）20?0083?04
Abstract： The application and requirement of discrete magnitude digital circuits are increased extremely in the ionics systems, but the traditional discrete magnitude interface chips he low integration and high power dissipation, and the stability and reliability of discrete magnitude couldn’t be guaranteed. According to the above situations, a new discrete magnitude interface convention chip is introduced, which can convert the 28 V aircraft power supply level into TTL level. It has wide application prospect because of its high integration, low power dissipation, and stable performance in severe environment. A control method different from the traditional “CPU + dedicated chip” methods is proposed, in which the field programmable gate array （FPGA） is used to control the discrete magnitude interface chip, the VHDL is adopted to compile the control logic, the Xilinx integrated development environment is employed to synthesize the design, and the test code is compiled for simulation. The simulation results show that the method can perform the read?write control of the chip, improve the data processing ability of the system, and has high stability and reliability.
Keywords： discrete magnitude digital interface； read and write control； field programmable gate array； VHDL
0 引 言
近年来,我国航空工业发展迅速,各种机载设备都在更新换代.尤其是在航空电子系统中,机载计算机作为飞机上电子设备的控制核心,需要采集越来越多的离散量信号用来获取当前系统的工作状态,同时,需要输出大量的离散量信号来发送指令.因此,离散量接口电路已经越来越多的应用于航电系统中,逐渐成为航空电子电路系统中的基本组成部分[1].然而,随着离散量的增多,传统的离散量接口不仅集成度上较低,而且在恶劣环境下,很难保证数据的可靠性.本文提出采用一种新型HKA03201离散量数字接口芯片,具有自检测校验、错误隔离、双倍冗余等功能,因此提高了数据的可靠性和稳定性.同时由于集成小型化,在功耗、成本和面积重量等方面都具有一定的优势.
用于控制该离散量接口芯片读/写的方法有很多,传统的方法是CPU通过程序直接控制芯片,这样会在程序上大量占用CPU,极大程度削弱CPU的处理能力,从而降低系统的可靠性.本文提出用可编程逻辑FPGA器件作为离散量接口芯片的控制器,采用VHDL語言编写控制逻辑,通过一种桥接逻辑,实现对HKA03201芯片的控制,这样可以极大程度地减少CPU的工作时间,从而提高系统处理数据的能力,增强系统的稳定性和可靠性.
1 HKA03201芯片
通常情况下,系统中需要几十到几百种离散量信号,这些离散量信号均是28 V的航空电源电平,不能接入航电系统中作为控制信号,因此需要通过电路转换将28 V的航空电源电平转换为TTL电平,如果使用外置电路和器件完成几百路的转换,则占用大量的空间,在控制板面积、重量、功耗、体积等各个方面均耗费较大且成本较高[1].因此,本文提出一种新型离散量数字接口芯片,是一款用于将离散量转换为TTL电平的接口集成电路.电路集成32路离散量通道,并且每个输入通道支持28 V/Open,28 V/GND,OPEN/GND三种离散量输入形式.由于集成小型化,在控制板面积、功耗和成本上均有大幅度提升,芯片外部配置参考电平,以适应不同航空电平的离散量信号,使芯片应用具有更大的灵活性和更强的适应系统能力.端口最高耐压可达55 V,防止离散量输入端口浪涌电压的冲击,增加芯片的可靠性.
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参考文献：
1、 FPGA软硬件编程方法模块化关节控制器设计 摘要：为了提高机器人关节控制的性能，设计了一套基于现场可编程门阵列（FPGA）软硬件编程方法的模块化关节控制器。在控制器中，传感器采集和电流矢量。
2、 光伏发电中的传感器节能控制器设计 摘 要： 传感器储能性能较弱，导致设计出的光伏发电中的传感器节能控制器网络延迟较长、节能效果不理想。因而，设计一种新型光伏发电中的传感器节能控制。
3、 基于FPGA的无刷直流电机控制器设计 摘 要： 针对现有直流无刷电机控制器设计方案的不足，提出一种基于FPGA平台的无刷直流电机控制器设计方案，采用FPGA设计电机转速、电流双闭环控。
4、 基于矢量控制电动自行车控制器设计 摘 要： 电动自行车传动系统中对节能和降噪的需求日益提高，相比传统使用两两导通120°方波驱动方式的无刷直流电机，采用矢量控制方式的永磁同步电机。
5、 运动训练强度智能分配控制器设计和实现 摘 要： 针对传统运动训练强度控制不准确，耗时长、效率低的问题，提出基于信号甄别计算的运动训练强度智能分配控制器的设计。引入智能控制模块，依托智。