基于SOPC的数字式伺服控制器设计

发布时间：2020-03-20 04:39

【摘要】： 电液伺服系统具有控制精度高、响应速度快、输出功率大等特点,在武器系统中应用十分广泛。近年来,随着导弹系统对控制精度和动态特性要求的不断提高,传统的模拟伺服控制器逐渐难以满足设计要求,而数字控制器则提供了有效的解决方案。另外,随着数字化导弹的迅速发展,MIL-STD-1553B总线在导弹系统中的应用的越来越多,设计具有1553B通讯功能的数字伺服控制器对于提高导弹性能具有重要意义。 本文分析了数字式伺服控制器的设计要求,研究了MIL-STD-1553B总线协议,提出了基于可编程片上系统(SOPC)技术的总体设计方案。本文设计了基于FPGA芯片的嵌入式双处理器的体系结构,两个嵌入式Nios II内核分别完成伺服控制和数据通讯功能。这种体系结构能有效地提高系统的性能和集成度、降低成本。基于伺服控制内核开发的控制软件具有开放的软件结构,用户可针对不同的伺服机构和具体应用场合,嵌入各种智能控制算法,调整算法参数。数据通讯内核及其外围逻辑完成了曼彻斯特编/解码、数据缓冲、消息格式检验以及命令的解析、判断和执行等功能。此外,本文还设计了用于通讯接口的隔离驱动电路、用于数据采集的信号调理电路和A/D转换电路以及用于控制量输出的D/A转换电路和V/I变换电路等硬件电路。 实际测试及运行结果表明,本控制器软硬件设计合理,满足设计要求。
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文三态总线桥 AvalonTrB 从模块 连接 Avalon 总线和 Avalon 三态总线FLASH 接口 从模块 连接外部 FLASHSPI1 从模块 采集 A/D1 的数据SPISPI2 从模块 采集 A/D2 的数据PIO1 从模块 接收数据和命令字PIO2 从模块 响应中断信号PIO3 从模块 读取标志位PIO4 从模块 发送控制信号PIO5 从模块 发送数据和状态字PIO6 从模块 发送 D/A 数据PIOPIO7 从模块 控制 D/A 片选信号Timer_1 从模块 Nios II_1 的控制周期定时器Watchdog_1 从模块 Nios II_1 的看门狗定时器外设接口TimerWatchdog_2 从模块 Nios II_2 的看门狗定时器3.1.2.4 系统组件的实现在 SOPC Builder 中，可以很方便地选择和配置系统组件，关于 SOPCBuilder 的使用请参考[5][6][7]等文献，，此处不再赘述。上述系统组件在 SOPCBuilder 中的配置结果如下图所示：

图 3-3 生成的 Nios II 系统的元件图3B 总线接口电路设计53B 总线系统的基本结构及操作要求总线系统的基本结构如图3-4所示。其基本操作要求是：总线系统信息传输的控制权唯一归总线控制器所有。总线系统的操作应是指令/响应型的异步操作。数据总线上的信息传输应以半双工方式进行。- 20-
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH137

【引证文献】

相关硕士学位论文 前3条

1 孙胜男;某导弹测试训练及评价系统研制[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 宋刚;基于SOPC技术的煤矿瓦斯检测仪的设计和研究[D];安徽理工大学;2008年

3 李传波;基于SOPC的直线电机控制器设计[D];曲阜师范大学;2012年

本文编号：2591260