当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

LIPS系统中数据传输与人机交互的FPGA实现

发布时间:2018-04-23 11:16

  本文选题:LIPS + 千兆以太网 ; 参考:《吉林大学》2017年硕士论文


【摘要】:激光诱导等离子体光谱技术(Laser Induced Plasma Spectroscopy,LIPS)是产生于激光和材料相互作用的发射光谱的一类定量分析技术,其优点包括测量过程无破坏、实时测量、恶劣环境中实现几十米外的远程测量,为了实现以上三点及对钢水成分实时在线监测和精确控制的要求,势必要做到数据的高速传输及实时显示。首先本论文根据系统的功能需求介绍了课题的研究背景及意义,通过对比USB、Camera Link、IEEE1394、以太网等数据传输方式的传输速度和传输距离,本文选择了传输速度更高、传输距离更远、与现有网络能够兼容的千兆以太网作为数据传输的媒介;人机交互的功能选择绝大多数计算机及屏幕都具备的VGA接口及鼠标外设来实现。其次设计了以xc6slx16处理芯片为核心的数据传输及人机交互系统。随着科学技术的发展,图像数据传输及人机交互的速度要求也越来越高,传统的以单片机、ARM等做为核心的处理系统倍感乏力,而FPGA的发展为我们提供了新方法和新思路。本论文采用Xilinx的Spartan-6 xc6slx16作为核心处理芯片,在文章中对该芯片及其它Spartan-6系列芯片的芯片的制造工艺、逻辑资源及IO资源做了简单的介绍,并对FPGA的开发流程做了详细的介绍。再次,根据本系统的特点及功能需要对UDP/IP协议栈做了一些调整用VERILOG HDL硬件描述语言进行编写,下载到FPGA行实现了数据的以太网收发及人机交互。数据传输功能以UDP/IP协议的结构特点为依据设计多个子模块,根据UDP/IP各层的功能设计出UDP发送接收模块、IP发送接收模块、MAC子层发送接收模块、CRC校验生成模块,人机交互部分根据VGA显示原理及时序要求设计了DDR3读写控制模块及VGA显示模块,根据USB2.0协议及ISP1362芯片的功能设计出了鼠标控制模块,最后由顶层模块将各个子模块例化共同实现系统功能。最后用仿真工具Modelsim对各个子模块及顶层模块进行仿真,通过抓包工具Wireshark对系统进行丢包测试,运行系统来检测光谱图能否在显示器上显示及鼠标外设能否实现数据的提取,验证系统整体功能。激光诱导等离子光谱仪是国内首台通过激光诱导光谱成像来分析钢水离子成分的仪器,仪器中的数据通信及人机交互与以往的研究有很大不同,UDP/IP协议栈及VGA显示部分都有精简,是本文的一个创新点。
[Abstract]:Laser Induced Plasma Spectroscopy (LIPS) is a kind of quantitative analysis technique of emission spectrum produced by laser and material interaction. Its advantages include non-destructive measurement and real-time measurement. In order to realize the above three points and the requirements of real-time on-line monitoring and accurate control of the composition of molten steel, the data must be transmitted at high speed and displayed in real time. Firstly, according to the functional requirements of the system, this paper introduces the research background and significance of the subject. By comparing the transmission speed and distance of USB camera camera, IEEE 1394, Ethernet and other data transmission modes, this paper chooses higher transmission speed and longer transmission distance. Gigabit Ethernet which is compatible with the existing network is used as the medium of data transmission. The function of man-machine interaction is realized by using the VGA interface and mouse peripheral which most computers and screens have. Secondly, a data transmission and human-computer interaction system based on xc6slx16 processing chip is designed. With the development of science and technology, the speed of image data transmission and human-computer interaction is more and more high. The traditional processing system with arm as the core is weak, and the development of FPGA provides us with new methods and new ideas. In this paper, Spartan-6 xc6slx16 of Xilinx is used as the core processing chip. In this paper, the manufacturing process, logic resource and IO resource of this chip and other Spartan-6 series chips are briefly introduced, and the development process of FPGA is introduced in detail. Thirdly, according to the characteristics and functions of the system, the UDP/IP protocol stack is adjusted by VERILOG HDL hardware description language and downloaded to the FPGA line to realize the Ethernet transceiver and man-machine interaction of data. The function of data transmission is based on the structural characteristics of UDP/IP protocol. According to the functions of each layer of UDP/IP, the UDP sending and receiving module and IP sending and receiving module are designed, and the UDP sub-layer sending and receiving module is designed. According to the principle of VGA display and timing requirements, the man-machine interaction part designs the DDR3 read-write control module and VGA display module. According to the function of USB2.0 protocol and ISP1362 chip, the mouse control module is designed. At last, the top-level module realizes the system function by example of each submodule. Finally, the simulation tool Modelsim is used to simulate each sub-module and top-level module, and the Wireshark tool is used to test the system. The system is run to detect whether the spectrum can be displayed on the display and whether the mouse peripheral device can realize the data extraction. Verify the whole function of the system. The laser-induced plasma spectrometer is the first instrument in China to analyze the ion composition of molten steel by laser induced spectral imaging. The data communication and human-computer interaction in the instrument are very different from previous researches. The UDP / IP protocol stack and the VGA display part are all simplified. It is an innovation of this paper.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH744.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 唐东平;;网络时代的人机交互发展研究[J];矿山机械;2006年06期

2 刘丽娟;刘泓;国伦书;张韶华;;以人机交互实施人本教学的探索[J];科技咨询导报;2007年09期

3 马荟;;连接未来的人机交互[J];互联网周刊;2010年07期

4 张毅;刘娇;罗元;;基于唇形的人机交互系统研究及其应用[J];计算机教育;2012年18期

5 ;人机交互的进化与未来[J];互联网周刊;2014年Z1期

6 TURKMatthew;感知媒体——机器感知与人机交互(英文)[J];计算机学报;2000年12期

7 张向波,邢朝伟;符号学在人机交互中的应用[J];微机发展;2003年10期

8 ;人机交互的热点技术应用人机交互:让电脑“读”懂你的心[J];黑龙江科技信息;2012年19期

9 张国栋;赵其杰;屠大维;卢建霞;江济良;;基于认知语义的视线跟踪人机交互任务设计[J];人类工效学;2012年03期

10 周莉莉;吕琴琴;;基于智能技术发展的人机交互和谐设计方法研究[J];美术教育研究;2013年06期

相关会议论文 前10条

1 王琳;饶培伦;;面向老龄用户的人机交互界面设计[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年

2 罗斌;唐锡晋;张楠;;强化人机交互的在线会场[A];和谐发展与系统工程——中国系统工程学会第十五届年会论文集[C];2008年

3 王德才;原伟;孙牧;;基于Microsoft Agent开发人机交互程序[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(下册)[C];2009年

4 张光刘;李琳;谭剑波;;体感设备与被动立体相结合的人机交互方法初探[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年

5 林雅丽;;面向老年人的网上银行人机交互设计评价初探[A];2013中国信息经济学会学术年会暨博士生论坛论文集[C];2013年

6 王奇志;徐德;时鲁艳;;机器人模仿学习与人机交互的学习控制综述[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

7 黄捷;;人机交互在震动环境下的仿真模型设计与实验测试[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年

8 赖小卿;;一类人机交互访问冲突控制策略及算法研究[A];2009年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2009年

9 王平;陆继翔;王昕;陆长德;;3G终端跨平台虚拟三维人机交互研究[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年

10 郭北苑;方卫宁;;人机交互中基于眼动仪的输入技术研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前10条

1 戴国忠;人机交互进入第三代[N];中国计算机报;2009年

2 本报记者 滕继濮;人机交互:理想境界还有多远?[N];科技日报;2010年

3 本报记者 张意轩;人机交互渐行渐近[N];人民日报海外版;2010年

4 美国卡内基梅隆大学计算机学博士,微软雷德蒙研究院可视化及互动领域研究员 Desney Tan;人机交互 那些触手可及的梦想[N];电脑报;2009年

5 本报记者 滕继濮;人机交互:技术为人服务[N];科技日报;2011年

6 哈弗布雷;人机交互的终极进化[N];电脑报;2013年

7 本报实习记者 马爽;人机交互多样化 引领智能设备变革[N];中国证券报;2014年

8 赵震刚;智能自助机具需要更和谐的人机交互[N];中国城乡金融报;2014年

9 本报记者 朱丽;人机交互:让电脑“读”懂你的心[N];科技日报;2012年

10 本报记者 蒋秀娟;人机交互:一个“耳提面命”的智能时代[N];科技日报;2013年

相关博士学位论文 前6条

1 郑弋源;民用飞机驾驶舱人机交互机理与评价方法研究[D];上海交通大学;2015年

2 黄淦;生物表面电信号建模、分析及其在人机交互中的应用[D];上海交通大学;2013年

3 钱志勤;人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用[D];大连理工大学;2001年

4 刘乐元;面向有限资源平台人机交互的人手检测与跟踪[D];华中科技大学;2012年

5 胡明辉;人机交互等待状态的用户体验研究和设计对策[D];北京理工大学;2015年

6 廖峗;基于裸手的自然人机交互关键算法研究[D];云南大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 牟福龙;以人机交互理论为核心的B超设计研究[D];西南交通大学;2015年

2 罗楠;人机交互学习系统实现及学生兴趣程度检测[D];华中师范大学;2015年

3 林水强;自然人机交互关键技术研究及其应用[D];西南科技大学;2015年

4 孙琴;基于机器视觉的三维手势交互技术研究[D];电子科技大学;2014年

5 甘玉龙;基于眼电的智能输入系统[D];电子科技大学;2015年

6 李鹤;基于人机交互模式的救援人员心理救助系统设计与实现[D];东北大学;2014年

7 何娜娜;面向三维手势交互界面的用户视觉关注分布特征研究[D];济南大学;2015年

8 李洁;面向人机交互的强化学习与意图推理[D];上海交通大学;2015年

9 王文;人机交互中的文本语意理解研究[D];上海交通大学;2015年

10 金宇;面向人机交互的注视点估计技术研究[D];南京大学;2014年



本文编号:1791717

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1791717.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户4102d***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com