基于FPGA+MCU的工程機(jī)械彩色監(jiān)控器系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、作為工程機(jī)械核心部分的工程機(jī)械控制器系統(tǒng)，一方面隨著市場對產(chǎn)品需求不斷提高，控制器系統(tǒng)的功能也在不斷增強(qiáng)，系統(tǒng)在整體實現(xiàn)上對控制的精度、控制的靈活性等參數(shù)提出了更高的要求。而另一方面作為控制器的人機(jī)信息交互界面，要求完善界面友好度，提升顯示彩色度、提高顯示畫面流暢度等。傳統(tǒng)單純的中型控制器系統(tǒng)在控制量、控制精準(zhǔn)度及系統(tǒng)功率匹配等方面難以滿足現(xiàn)狀。經(jīng)典控制理論在近年來不斷創(chuàng)新，新的核心控制芯片的面市和新的控制方法的應(yīng)用都取得了較好的控制效

2、果，可以采用一種全新的控制方式來設(shè)計工程機(jī)械控制器系統(tǒng)。因此，本文設(shè)計實現(xiàn)了一種基于FPGA+MCU的工程機(jī)械監(jiān)控器系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直流電源電壓供電，具有接口方便、控制性能穩(wěn)定可靠、控制精度高、顯示界面流暢、分辨率高、存儲容量大和功耗低等特點，能滿足現(xiàn)階段工程機(jī)械控制的需求。
　　文中首先根據(jù)所在公司的客戶需求，確定了系統(tǒng)總體設(shè)計要求與技術(shù)指標(biāo)，提出了基于FPGA+MCU的工程機(jī)械監(jiān)控器系統(tǒng)的總體方案。其次介紹了系統(tǒng)開發(fā)的平臺及流

3、程，文中主要介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計及軟件編程實現(xiàn)，提出了驗證方法。系統(tǒng)中MCU主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程通訊控制、發(fā)送指令控制FPGA運行及實現(xiàn)系統(tǒng)功率匹配算法；FPGA設(shè)計部分可以分為控制功能部分和顯示功能部分兩大塊。控制功能部分主要包括脈寬調(diào)制信號處理電路、頻率采集電路、數(shù)字開關(guān)量采集電路、MCP3208芯片驅(qū)動電路等；顯示功能部分主要包括SRAM高速數(shù)據(jù)緩存電路、FLASH數(shù)據(jù)存儲電路、USB數(shù)據(jù)傳輸控制電路、掃描顯示電路及電源調(diào)理電路等。脈

4、寬信號調(diào)制電路對脈寬信號進(jìn)行調(diào)理，實現(xiàn)硬件電路的電氣隔離及增加信號的驅(qū)動能力；頻率采集電路對外部脈沖波形整形處理，濾去干擾信號；數(shù)字開關(guān)量采集電路實現(xiàn)電氣隔離，保證采集數(shù)字開關(guān)量的準(zhǔn)確；MCP3208芯片驅(qū)動電路完成對A/D轉(zhuǎn)換芯片的控制；FLASH數(shù)據(jù)存儲電路實現(xiàn)對圖片數(shù)據(jù)的存儲；SRAM數(shù)據(jù)緩存電路對高速顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；USB數(shù)據(jù)傳輸控制電路實現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳輸；掃描顯示電路驅(qū)動液晶屏顯示；電源調(diào)理電路對整個系統(tǒng)進(jìn)行電源管理。軟件編程