基于FPGA NIOS軟核的車輛變流器數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、作為一種有效緩解城市人口出行壓力的方式，城市軌道交通目前正在飛速發(fā)展。變流器是城軌車輛最重要的核心組成部分，而與其相關(guān)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)及通信系統(tǒng)都是保障城軌車輛在調(diào)試和運(yùn)行階段的安全可靠、高效及智能化的重要因素。針對這兩個方面，論文以“十一五”國家科技支撐計劃重點(diǎn)項目“城市軌道交通能饋式牽引供電系統(tǒng)及牽引傳動系統(tǒng)研制”為背景展開研究。
　　依據(jù)城軌車輛變流器的結(jié)構(gòu)特征及工作原理，分析了其中的A/D數(shù)據(jù)采集對電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制和車輛

2、的通信系統(tǒng)的影響及重要性，在此基礎(chǔ)上，提出了對車輛變流器數(shù)據(jù)采集的需求分析?？偨Y(jié)了現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集技術(shù)的弊端，采用一種基于Delta-Sigma A/D二階調(diào)制并基于FPGA使用VHDL硬件描述語言編程實現(xiàn)的三階Sine數(shù)字濾波的新型數(shù)據(jù)采集方法。經(jīng)仿真和實驗驗證，這種新型的A/D數(shù)據(jù)采集方法具有高分辨率、高速率、低延時及抗干擾的良好性能，能夠滿足車輛變流器對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求。
　　針對車輛變流器的通信系統(tǒng)提出了網(wǎng)絡(luò)接口和存儲方面的

3、需求分析。基于Altera公司強(qiáng)大的NIOSⅡ嵌入式軟核處理器以及與其相關(guān)的Avalon總線架構(gòu)和接口規(guī)范，結(jié)合車輛變流器的底層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)硬件資源，基于QuartusⅡ和Qsys工具自定制IP核并對全部硬件IP模塊進(jìn)行添加、設(shè)置與連接，最終生成以NIOSⅡ CPU為核心的硬件系統(tǒng)?；贓clipse開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)NIOSⅡ硬件系統(tǒng)與上層軟件程序之間的連接，且在硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成軟件程序的設(shè)計，實現(xiàn)RS232串口通信、以太網(wǎng)通信、L