利用DSP与FPGA设计三坐标测量机CNC单元
基于DSP、FPGA和单片机的大尺寸激光数控加工系统的软硬件设计
使用单片机控制人机界 面、 使用 Ｄ Ｐ对加工数据进行处理并 由 Ｆ Ｇ Ｓ Ｐ Ａ输 出加工信 号 ， 硬件 上保证 了系统 的高速运 从 算和精密加工 。此外系统将加工数据保 存 于非易 失性 存储器 中 ， 使得 系统拥 有脱 机加 工 的能 力 。通 过对 以 Ｄ Ｐ和 Ｓ Ｆ ＧＡ为 核心 的加工控 制部 分的软 、 Ｐ 硬件进行优化 ， 该系统达到 了设计 目标并取得 了令人 满意的加 工效果 。 关键词 ：数控加工 ；激光 ；Ｄ Ｐ Ｆ Ｇ ；单片机 Ｓ； ＰＡ
加工信号产生的全部工作 ， 或者 由计算机生成加工信号直
接驱 动加 工部件 。对 于前 一 种做 法 ， 片 机 的数 据处 理 能 单 力往往 达不 到要 求 ， 限制 了 性 能 的发 挥 。而 后 一 种 做 法 ，
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电
ＥＬ ＥＣＴＲｏＮＩ Ｃ
子
测
量
技 术
ＴＥ ＣＨＮｏＩ０ＧＹ ，
第３ Ｏ卷 第 ６ 期
２０ ０ ７年 ６ 月
基 于 ＤＳ Ｆ ＧＡ 单 片 机 的 大 尺 寸 Ｐ、 Ｐ 和
激 光 数 控 加 工 系 的软硬 件 设计 ＊ 统
张师伟 傅 星 杨 恒 宗 邱 维 宝 邬 勇 胡小唐
（ 津大学 精 密测试技 术及仪 器 国家重点 实验 室 天津 天 ３０７） ０ ０ ２
摘
要 ：为 了满足大尺寸激光加工 的精度 和速度要求 ， 本文设计 了以 Ｄ Ｐ Ｆ Ｇ Ｓ 、Ｐ Ａ和单片机为核心的数控 系统 。系统
Ａｂｔａ ｔ Ｔｏｓ ｔｓｙ ｔ ｅｒｑ ｉｅ ｅ ｔ ｆｐ ｅｉｉｎ ａ ｄ ｓ ｅ ｄ ｆｒｌｒ ｅｓｚ ａｅ ａｈｎｎ ａＣＮＣ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ａｉｆ ｈ ｅ ｕｒｍ ｎｓｏ ｒｃｓｏ ｎ ｐ ｅ ｏ ａｇ －ｉｅｌｓｒｍ ｃ ｉｉｇ， ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄｏ ｈ ＤＳ Ｆ ＧＡ ｎ ｃｏ ｏ ｔｏｌｒｉ ｅ ｅｏ ｅ ． ｉｒ ｃｎｔｏｌｒｉ ｓ Ｏ ｃ ｎ ｒ ｌｔｅ ｈ ｍａ － ｏ ｕｅ ｔｒａ ｅ ＤＳ Ｓ Ｐ。 Ｐ ａ ｄ ｍｉｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｖ ｌｐ ｄ Ｍ ｃｏ ｏ ｒ ｌ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｈ ｕ ｎ ｃ ｍｐ ｔｒｉ ｅ ｆｃ 。 Ｐ ｉ ｅ Ｓ ｅ Ｓ ｄ ｎ ｕ ｅ Ｏｐ ｏ ｅｓｔ ｅｄ ｔ ， ｎ ＰＧＡ ｓｕ ｅ Ｏ ｏ ｔｕ ｈ ａｈｎｎ ｉｎ １Ｔｈ ａｄ ｒ ｅ ｔｏ ｅ ｂ ｖ ｎ ｕ ｅ ｈ ｓｄ ｔ ｒ ｃｓ ｈ ａａ ａ ｄ Ｆ ｉ ｓ ｄｔ ｕ ｐ ｔｔ ｅｍ ｃ ｉｉｇ ｓｇ ａ． ｅｈ ｒ ｗａｅｍ ｎｉｎ ａ ｏ ｅｅ ｓ ｒ ｓｔ ｅ ｄ ｃ ｐ ｂｌ ｉｓｏ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ｃ ｉｉｇ ｎ ａ ｄｔ ｎ，ｈ ａａ ａ ｅｓ ｖ ｄ ｉ ｌｓ ｍｏ ｙ ｔａ ｋ ｓｔ ｅ ａ ａ ｉｔ ｆｈｇ －ｐ ｅ ｎ ｒｃｓｏ ｆｍａ ｈｎｎ ．Ｉ ｄ ｉｉ ｔ ｅ ｄ ｔ ｒ ａ ｅ ｎ ｆ ｈ ｍｅ ｒ ｈ ｔｍａ ｅ ｈ ｉｅ ｏ ａ ｍａ ｈｎ ｒ ｆｌ ｅ ｃ ｉｅｗｏ ｋ ｏｆｉ ．Ｂｙ ｏ ｔ ｚｎ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｏｔ ｒ ｎ ａｄ ｒ ，ｈ ｙ ｔｍ ｅ ｃ ｅ ｈ ｅｉｎ ｇ ａｓ ａ ｄ ｎ ｐｉ ｉｇ ｔｅ ｄ ｓｇ ｆｓ ｆｗａｅ ａ ｄ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｒａ ｈ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｏ ｌ， ｎ ｍｉ ｓ ｔ ｆｉ ａｈ ｎｎ ｆｅｔ ｒ ｂ ａｎ ｃ ａｉ ｙｎ ｍ ｃ ｉｉｇ ｅｆｃｓａ ｅｏ ｔｉｅｋ ｓ ｇ
基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现
基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现周新淳【摘要】为了提高对实时信号采集的准确性和无偏性,提出一种基于DSP+FPGA 的实时信号采集系统设计方案.系统采用4个换能器基阵并联组成信号采集阵列单元,对采集的原始信号通过模拟信号预处理机进行放大滤波处理,采用TMS32010DSP芯片作为信号处理器核心芯片实现实时信号采集和处理,包括信号频谱分析和目标信息模拟,由DSP控制D/A转换器进行数/模转换,通过FPGA实现数据存储,在PC机上实时显示采样数据和DSP处理结果;通过仿真实验进行性能测试,结果表明,该信号采集系统能有效实现实时信号采集和处理,抗干扰能力较强.%In order to improve the accuracy and bias of real-time signal acquisition,a real-time signal acquisition system based on DSP +-FPGA is proposed.The system adopts 4 transducer array to build parallel array signal acquisition unit,the original signal acquisition amplification filtering through analog signal pretreatment,using TMS32010DSP chip as the core of signal processor chip to realize real-time signal acquisition andprocessing,including the signal spectrum analysis and target information simulation,controlled by DSP D/A converter DAC,through the realization of FPGA data storage,real-time display on the PC and DSP sampling data processing results.The performance of the system is tested by simulation.The results show that the signal acquisition system can effectively realize the real-time signal acquisition and processing,the anti-interference ability is strong.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)008【总页数】4页(P210-213)【关键词】DSP;FPGA;信号采集;系统设计【作者】周新淳【作者单位】宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡721016【正文语种】中文【中图分类】TN911实时信号采集是实现信号处理和数据分析的第一步，通过对信号发生源的实时信号采集，在军事和民用方面都具有广泛的用途。
DSP+FPGA 多种设计方案
1，DSP+FPGA 实时信号处理系统2，FPGA+DSP实时三维图像信息处理系统3，采用FPGA+DSP结构的多通道高速数据采集与实时图像处理系统的设计与实现方案4，基于DSP与FPGA的蓝牙数据采集系统设计5，基于DSP和FPGA的通用图像处理平台设计6，基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现7，基于DSP的实时图像目标搜索与跟踪系统设计1，DSP+FPGA 实时信号处理系统实时信号处理系统要求必须具有处理大数据量的能力，以保证系统的实时性；其次对系统的体积、功耗、稳定性等也有较严格的要求。
实时信号处理算法中经常用到对图象的求和、求差运算，二维梯度运算，图象分割及区域特征提取等不同层次、不同种类的处理。
其中有的运算本身结构比较简单，但是数据量大，计算速度要求高；有些处理对速度并没有特殊的要求，但计算方式和控制结构比较复杂，难以用纯硬件实现。
因此，实时信号处理系统是对运算速度要求高、运算种类多的综合性信息处理系统。
１信号处理系统的类型与常用处理机结构根据信号处理系统在构成、处理能力以及计算问题到硬件结构映射方法的不同，将现代信号处理系统分为三大类：·指令集结构（ＩＳＡ）系统。
在由各种微处理器、ＤＳＰ处理器或专用指令集处理器等组成的信号处理系统中，都需要通过系统中的处理器所提供的指令系统（或微代码）来描述各种算法，并在指令部件的控制下完成对各种可计算问题的求解。
·硬连线结构系统。
主要是指由专用集成电路（ＡＳＩＣ）构成的系统，其基本特征是功能固定、通常用于完成特定的算法，这种系统适合于实现功能固定和数据结构明确的计算问题。
不足之处主要在于：设计周期长、成本高，且没有可编程性，可扩展性差。
·可重构系统。
基本特征是系统中有一个或多个可重构器件（如ＦＰＧＡ），可重构处理器之间或可重构处理器与ＩＳＡ结构处理器之间通过互连结构构成一个完整的计算系统。
从系统信号处理系统的构成方式来看，常用的处理机结构有下面几种：单指令流单数据流（ＳＩＳＤ）、单指令流多数据流（ＳＩＭＤ）、多指令流多数据流（ＭＩＭＤ）。
基于DSP和FPGA的数控系统研究与开发
南京航空航天大学硕士学位论文基于DSP和FPGA的数控系统研究与开发姓名：魏立军申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：游有鹏20080601南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着数控系统的通用化和小型化，以数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）为核心的数控系统正成为当前数控系统的重要发展方向。
一方面，以DSP作为数控系统的核心处理器，能够发挥其高速运算和编程灵活的特长，便于实现复杂的实时运动控制算法，提高系统的控制性能；另一方面，采用FPGA将大量的逻辑控制功能和外围接口电路集成在其中，可有效减小系统体积，提高数控系统的可靠性和稳定性。
本文在对不同硬件平台数控系统进行比较研究的基础上，设计开发了一款以DSP和FPGA为主控单元的四轴闭环数控系统平台。
首先，在需求分析的基础上规划设计了数控系统硬件方案，对DSP和FPGA 外围电路、数字脉冲输出电路、模拟量输出电路、编码器信号采集电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论，完成了系统硬件的设计制作。
为提高数控系统的硬件集成度和可靠性，通过对FPGA的编程设计，在FPGA中实现了具有S形加减速的高速平稳运动控制、硬件精插补器、主轴转速控制DAC接口、编码器信号处理电路、手脉信号处理电路、数字I/O信号处理电路和双端口RAM等功能模块，并通过了调试、测试。
最后，基于上述硬件平台，采用模块化程序设计方法和C语言编程完成了数控系统的部分软件设计，包括DSP端的运动控制模块测试程序和人机界面单片机控制软件，并完成系统主要功能的硬软件联调。
关键词：数控系统，FPGA，DSP，加减速控制，人机界面ABSTRACTRecently, with the development of micro-electronics, CNC is developing towards generalization and miniaturization. Now, CNC based on DSP and FPGA are becoming popular, which can combine the strongpoints of both DSP and FPGA. On one hand, as kernel controller of CNC, DSP with its high speed operation and flexible programmable ability is convenient for carrying out complicated real-time algorithm. On the other hand, a lot of control logic and components of peripheral circuit can be integrated within FPGA, which can result in the volume minishment of the system and the enhancement of the system’s reliability and stability.After comparing some different hardware architecture of CNC, a four-axis closed loop CNC based on DSP and FPGA was developed in the thesis.Firstly, the hardware structure of the CNC is given based on the analysis of requirements. The hardware design is discussed in detail, such as the peripheral circuits of the DSP and FPGA, the digital pulse output circuits, the analog output circuits, the encoder input circuits and the interface circuits of general purpose I/O.In order to enhance the integration and the reliability of CNC, by programming to FPGA, many function units are designed and implemented within a FPGA, including S curve acceleration/deceleration control, DDA fine interpolation circuits, DAC interface circuits, encoder signal processing circuits, manual pulse generator signal processing circuits, digital I/O signal processing circuits and dual port RAM. These function units all pass test and debug.Finally, based on mentioned hardware, some of software of CNC, including test programme of DSP and HMI software of MCU, was developed with modularization method and C language. Associated test of hardware and software of CNC was accomplished at last.Key Words: CNC, FPGA, DSP, Acceleration/Deceleration control, HMI图表清单图2.1 系统硬件结构图 (11)图3.1 TPS767D318电路连接图 (14)图3.2 TPS3823上电时序图 (15)图3.3 DSP与外设通信示意图 (16)图3.4 SPX1117-1.5电路图 (16)图3.5锁相环电源设计电路图 (17)图3.6 JTAG及AS联合配置电路图 (18)图3.7 串口通信电路图 (18)图3.8 数字脉冲输出电路原理图 (19)图3.9 差分脉冲指令输出格式图 (19)图3.10 DAC8531串行写操作时序图 (20)图3.11 模拟量输出电路原理图 (20)图3.12 主轴模拟量产生电路原理图 (21)图3.13 编码器接口电路原理图 (22)图3.14 开关量输入接口电路图 (23)图3.15 开关量输出接口电路图 (23)图4.1 前加减速示意图 (25)图4.2 后加减速示意图 (26)图4.3 梯形加减速速度曲线 (27)图4.4 梯形加减速加速度曲线 (27)图4.5 七阶段S曲线加减速过程 (28)图4.6 五阶段S曲线加减速过程 (29)图4.7 四段非完整S曲线加减速过程 (29)图4.8 硬件插补器实现原理图 (31)图5.1 Q UARTUS II软件的工程顶层文件图形用户界面 (34)图5.2 FPGA基本设计流程图 (35)图5.3 精插补时序发生电路原理图 (36)承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
基于DSP和FPGA的数控系统运动控制的设计
关 键词 ＤＳ Ｐ Ｐ Ｆ ＧＡ 步 进 电机 伺 服 系统
０ 引 言
运 动 控制 是 数 控 系 统 的重 要 组 成 部 分 ，数 控 系 统 的性 能 很 大程 度 上 取 决 于 运 动 控 制 器 的 选 择 。ＤＳ Ｐ器
上 的 多轴 运动 控 制 卡 大 多 采 用 多 个 ＤＳ Ｐ控 制 多 轴 联 动
和 ＤＳ Ｐ负 责 复 杂运 算 ，结 合 扩展 的 ］ｏ或 Ｄ／ 通 道去 ／ Ａ 控制 多 轴 联 动 。 全 部 数 控 系 统 的 功 能 都 集 中在 一 块 运 动控 制 卡 中 ， 维 护 困 难 ， 也 不 能 满 足 不 同 用 户 的 需
件 的 升 级 维 护 容 易 ，开 放 性 进 一 步 提 高 。
图 １ 数控系统的结构模型
ＡＤＳ ２ ０ ５ 内部 有 ２个 完 全 相 同 的定 时 器 块 ， Ｐ １６ Ｌ 以 ２倍 于输 入 时 钟 的 频 率 工 作 ， 每个 定 时 器 都 有 １个
Ｉ０ 引脚 Ｐ Ｍ— ＶＥ ｘ （ 一 １ ） ／ Ｗ Ｅ ＮＴ ，２ ，既 可 以 配 置 为
求 ］ 。本 文 利 用 可 编 程 大 规 模 门 阵列 电 路 Ｆ Ｇ 的 并 ＰＡ 行 性 和 可 编 程 性 ，对 光 电 编 码 器 输 出 信 号 倍 频 、 鉴 相 、计 数 ，有 利 于提 高 被 控 对 象 的 测 量 精 度 和 控 制 精 度 。而 高 精度 的 不 同 电 机 的 两 轴 控 制 ，使 单 个 ＤＳ Ｐ控 制 多 轴 联 动 成 为 可 能 。硬 件 结 构 化 的设 计 思 想 ， 使 硬
工程机械控制技术专业毕业设计论文：基于DSP+FPGA的工程机械控制系统设计与实现
工程机械控制技术专业毕业设计论文：基于DSP+FPGA 的工程机械控制系统设计与实现摘要本文旨在设计和实现一种基于DSP+FPGA的工程机械控制系统。
通过深入了解研究背景和意义，明确研究问题和假设，确定研究方法和步骤，以及分析实验结果和结论，全面阐述该研究的实施方案和预期成果。
本研究的目的是提高控制系统的性能、精度和稳定性，降低能耗和成本，为工程实践提供更好的技术支持。
一、研究背景和意义随着科技的不断进步，工程机械在现代化建设中的作用越来越重要。
控制系统是工程机械的核心组成部分，直接决定了工程机械的性能。
传统的控制系统采用单片机等通用芯片，存在响应速度慢、处理能力有限等问题，难以满足现代工程机械的高精度、快响应的控制需求。
因此，研究和设计一种基于DSP+FPGA的控制系统具有重要意义。
二、研究问题和假设本研究的主要问题是如何设计和实现一种基于DSP+FPGA的工程机械控制系统，以提高其性能、精度和稳定性。
假设所设计的控制系统可以有效地提高工程机械的性能和稳定性，满足现代工程机械的控制需求。
三、研究方法本研究将采用理论分析和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：1. 对DSP和FPGA的技术进行深入研究，选择适合于控制系统的芯片和算法。
2. 基于所选的芯片和算法设计和开发控制系统的硬件和软件，包括信号感知、信号处理、数据传输等模块。
3. 通过实验验证控制系统的性能和效果，对控制系统的参数和算法进行调整和优化。
四、研究步骤1. 对DSP和FPGA的技术进行深入研究，选择适合于控制系统的芯片和算法。
2. 基于所选的芯片和算法设计和开发控制系统的硬件和软件，包括信号感知、信号处理、数据传输等模块。
3. 通过实验验证控制系统的性能和效果，对控制系统的参数和算法进行调整和优化。
五、未来发展方向未来的研究可以针对以下几个方面展开：1. 进一步优化控制系统的算法和硬件设计，提高其响应速度、处理能力和稳定性。
2. 研究多系统融合技术，提高控制系统对复杂工况的适应能力。
基于DSP-FPGA的多轴运动控制系统设计
式 中Ｌ 为弹 目距 离初值 ，ｖ 弹 目接近 速 度 ，ｔ ｎ 为
为工 作时 间 。
步 变 速 控 制 ， 以及 两 个 干 扰 投 放 电机 间 的 同步 控 制 ，并 且 完成 了对 它们 的精 确 定位 。系统 中对ＤＳ Ｐ 和Ｆ Ｇ Ｐ Ａ进 行 了功能 划 分 ，在硬 件 上 实现 了对 多路
３１ 同步变速算法 ． 可 变 光 阑 电机 在 有 效 工 作 时 间 内运 行 轨 迹 为 不 规 则 的 ，所 以采 用 多份 匀速 运 动 来拟 合 变 速 运
动 。 当弹 目接近 速 度 为ｖ ，可变 光 阑 电机 从 闭合 时 运 行到 最大 尺 寸 时（ 模拟 目标 从 初 始位 置 到 终点 ） 即 的 工 作 时 问为 ｔ 设 每 份 匀 速 运动 时 间为 Ｔ 与 系 （
目标 模 拟 器 系统 是 由黑 体 作 为 红 外 光 源 产 生 两 路 红 外 光 ， 经 光 学 系 统形 成 一 路平 行 目标 光线 和 两 路 平 行干 扰 光 线 。其 光 学 总体 结构 中包 括 离 轴 抛 物 面 镜 组 、 可 变 光 阑 、干 扰模 拟 组 件 和 目标 模 拟 组 件 。它 是 一 种 对称 的 结 构 ， 包括 两 个 对 称 的 干 扰通 道 和一 个 目标通 道 ， 主要 受控 部 件 为可 变 光 阑（ 目标通 道） 干扰 模 拟组 件 （ 和 干扰 通道 ） ，共
数 字 控 制 器 具 有对 环 境 变 化 不 敏 感 、可 实 现 复 杂
算 法 和 可 增 加 附 属功 能 等 优 点 ，是 今 后 控 制 器 发 展 的方 引 。数 字 信 号 处理 器 （ Ｐ 被 广 泛 应 用 于 ＤＳ ） 电机 控 制 中 ，￣ Ｔ 公 司 的Ｃ２ ０ 系 列ＤＳ ／ Ｉ Ｉ ００ Ｐ，其 可 以高 速 完成 一 些较 为 复杂 的 算法 ，但 是 其 外 设 模
基于双DSP_FPGA的自动影像数控加工控制系统
第13卷第3期2010年上海电机学院学报JO U RN AL O F SH A NG HA I DI AN JI U N IV ER SI T YVol.13No.32010文章编号 1671 2730(2010)03 0140 04收稿日期:2010 04 01基金项目:国家自然科学基金项目(60801048);安徽省高等学校省级教学研究重点项目(2005043)作者简介:水恒华(1980 ),女,助教,专业方向为智能电器、计算机控制和图像处理,E mail:shha001@163.co m基于双DSP+FPGA 的自动影像数控加工控制系统水恒华1, 周 琴2(1.安徽工业大学工创中心,马鞍山243002;2.上海电机学院电气学院,上海200240)摘 要:设计了一套基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的全数字化控制器,由T M S320C6713负责图像处理算法计算,T M S320F28335统一驱动3个坐标轴系方向的步进电机,FPGA 完成双DSP 的大量实时数据共享及图像采集工作的启动和停止。
实验结果表明:该设计紧凑,功能全备,有效提高了自动影像数控加工装置控制系统的集成度。
关键词:自动影像;计算机数控;数字信号处理器;现场可编程逻辑门阵列中图分类号:T G 659;T P 27 文献标识码:ACo mputer Numerical Co ntro l Based on Auto matic Im ag ingUsing Dual DS P+FPGASH UI H enghua 1, ZH OU Qin 2(1.Center for Engineering and Education,Anhui University of Technolo gy,M aanshan 243002,China;2.Schoo l o f E lectr ic,Shanghai Dianji U niv ersity,Shanghai 200240,China)Abstract:In this paper,a digital contr ol system is developed based on dual dig ital signal pr o cessor and field pr ogram mable gate arr ay (FPGA),in w hich a T M S320C6713is used to respond to the image processing algorithm,a TM S320F28335for the step m otor drive,and an FPGA for im age acquisition and sharing o f the mass data.Experimental results show that the schem e is valid and satisfacto ry.Key words:autom atic im ag ing ;co mputer numerical co ntro l (CNC);digital signal pro cessor (DSP);field prog rammable g ate array (FPGA)非接触式自动影像[1 3]技术应用于数控加工领域是一种集传感技术、图像技术、视觉技术和电机控制技术于一身的高端科技产物。
基于FPGA与DSP的工业测量相机的设计与实现
１ ． ２ 系统的工作流程 工 业 测量 相 机 整个 系统工 作 流程 见 图２ 所示 。 当系统 工作 时 ，Ｃ ＭＯＳ 要想 正常工 作 ，需要 对 内部
寄 存 器 进 行 设 置 ，我 们 需要 设 置 的参 数为 图像 分
像 预 处理 ， 利 用 ＤＳ Ｐ强 大 地 数 据 处 理 能 力 实 现 更 复 杂 的 图像 处 理 算法 Ｍ 。其 图 像 处理 不 仅 具 有 处 理 速 度 更快 、操 作 简 单 灵 活 、便 于 实 时 处 理 等 优 点 ， 而且 通 过 外 部 挂 载 鼠标 ，工 作 人 员 可 以对 相
Ｃ ＭＯＳ 设 置 成 功 后 将 会 按 照 设 置 来 采 集 图 像 ， 采
关 图像 区域 进 行 测量 操 作 ，且 测 量 结 果 可 以直 接 输 出到 显示 屏 幕 上 。也 可 以直 接保 存到 Ｓ Ｄ卡 上 ，
这 样 不 仅 给 工 业 测量 工 作 带 来 便 利 ，而 且 测 量 过
王 志 刚
Ｗ ＡＮＧ Ｚｈ ｉ ． ｇ ａ ｎ ｇ
（ 中山火炬职业技术学院 ，中山 ５ ２ ８ ４ ３ ６ ） 摘 要 ：为满足工业测量相机图像处理系统的实 时性和测量的准确性要求 ，设计 了以现场可编程门阵列
（ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ ）和Ｄ Ｓ Ｐ（ Ｂ Ｆ ５ ３ １ ）相结合的 工业测量相机 系统。该 系统 用Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 对图像信 息进 行预 处理 ，并通过Ｄ Ｓ Ｐ 根 据关键点的坐标信息生成一个完整的二位图像 。通过对系统的显示端 口行 场信号和时钟域各频点进行了测试和仿真验证 ，测试结果正确，符合程序设计预期，系统中 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ内部的Ｄ Ｏ Ｍ能够很 好地 实现 变频功能 ，达 到了系统 设计 的要求。 关键词 ：Ｆ ＰＧ Ａ；Ｄ Ｓ Ｐ；工业测量相机 ；设计 ；仿真 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ４ ． ２ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ （ 下） －０ １ １ ３ — ０ ４
基于DSP和FPGA的多轴运动控制系统设计
Ｄ Ｓ Ｐ与 上 位 机 之 间的缓 冲 区 ， 同时采 取 串行 转 并行 的 策略 ， 简化 了 系统 的 布 线 。在 Ｄ Ｓ Ｐ上 实现 了直 线 与 圆弧 插 补 算 法 以及 逆 运 动 学 的 求 解 ， 并 进 行 了仿 真 。仿 真 结 果 表 明 ， 系统 能 够 按 照 预 定 轨 迹 运 动 ，
ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｇ ｅ ｎ ｅ ｉｃ ｒ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ａ ｖ ｅ ｓ ｃ ｏ ｓ ｔ ． ＤＰ Ｒ ＡＭ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｆ Ｐ ＧＡ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ Ｄ Ｓ Ｐ ａ ｎ ｄ ｕ ｐ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ．Ｆ Ｐ ＧＡ ａ ｌ ｓ ｏ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｔ ｒ ｓ ｄ ａ ｔ ａ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｅ ｉａ ｒ ｌ ｔ ｏ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ．Ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｉ ｎ — ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｎ ＤＳ Ｐ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ａ ｘ — ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｌ ｙ ．
基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统研究
基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统研究一、概括随着科技的不断发展，高精度交流伺服系统在各个领域得到了广泛的应用。
本文旨在研究一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的高精度交流伺服系统，以提高系统的性能和稳定性。
通过对现有技术的分析和对新型控制策略的研究，本文提出了一种具有良好性能和稳定性的交流伺服系统设计方案。
该方案采用了先进的DSP和FPGA技术，实现了对伺服系统的精确控制，提高了系统的响应速度和精度。
同时本文还对系统的性能进行了详细的测试和分析，验证了所提出的方法的有效性和可行性。
1.1 研究背景和意义在当前的研究背景下，数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技术的发展为高精度交流伺服系统的研究提供了新的思路。
DSP技术具有强大的信号处理能力，可以实现对复杂信号的实时处理和优化；而FPGA技术具有灵活可编程的特点，可以根据实际需求进行硬件设计和优化。
因此基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统研究具有很高的理论价值和实际应用前景。
此外随着人工智能、物联网等技术的不断发展，对于伺服系统的需求也在不断提高。
例如在工业自动化领域，智能工厂的建设需要大量的高精度伺服系统来实现自动化生产；在医疗领域，高精度伺服系统可以用于手术机器人等设备，提高手术的精确度和安全性。
因此研究基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统不仅有助于推动相关技术的发展，还可以满足社会对高精度伺服系统的需求。
1.2 国内外研究现状在国内外研究现状方面，基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统的研究已经取得了一定的进展。
近年来随着数字信号处理技术的不断发展，越来越多的研究者开始关注这一领域，并在这一基础上进行了一系列的研究和探索。
在国内许多高校和科研机构都已经开始在这一领域进行研究，例如清华大学、北京航空航天大学、上海交通大学等知名高校在电机控制、运动控制等方面具有较强的研究实力，为这一领域的发展做出了重要贡献。
基于FPGA的三坐标测量机电机控制系统
基于FPGA的三坐标测量机电机控制系统
1 概述
随着工业的发展，三坐标测量机越来越显示出其重要作用。
而电机控制系统对三坐标测量机的运行有着非常重要的作用。
由于FPGA可以现场可编程，可以实现专用集成电路，能满足片上系统设计(SOC)的要求，使其日益成为系统的关键部件。
本文介绍一种基于FPGA的电机控制系统，用于控制三坐标测量机电机运行。
系统主要由PC机、控制电路、驱动器和电机组成。
系统结构图见图1。
其中PC机，由VC++实现用户界面，发出的命令由FPGA进行接收和缓存，单片机进行分析处理产生控制命令，控制命令再经过FPGA传入驱动器，控制电机运行。
同时电机状态信息反馈回PC机，用于人机交互。
系统中FPGA选用的是Altera公司的Cyclone系列。
利用DSP与FPGA设计三坐标测量机CNC单元
利用DSP与FPGA设计三坐标测量机CNC单元
江舟;周玉声;彭勇;朱萍
【期刊名称】《中国测试》
【年(卷),期】2008(034)006
【摘要】为改变当前三坐标测量机CNC控制系统核心技术被国外垄断的现状,设计了一种由DSP与FPGA构成的三坐标测量机CNC位置控制单元.该系统以TMS320F2812为主处理器,XC3S400PQ208为协处理器,处理器之间通过外部存储总线进行接口,并使用速度前瞻控制算法对系统控制进行优化,最后与工业测量软件RATIONALDMIS连接验证系统正确性.实践表明本系统结构简单、可靠、测量速度迅速,可以直接作为CNC控制器配备在测头触发式三坐标测量机上.
【总页数】5页(P36-39,115)
【作者】江舟;周玉声;彭勇;朱萍
【作者单位】中国测试技术研究院,四川,成都,610021;山东五征集团有限公司,山东,日照,276800;中国测试技术研究院,四川,成都,610021;中国测试技术研究院,四川,成都,610021
【正文语种】中文
【中图分类】TH821;TP311.52
【相关文献】
1.利用VC++6.0动态链接库实现三坐标测量机的CNC化 [J], 兰波;曾潇;周建瑜
2.LINKS 474CNC型三坐标测量机的编程与应用 [J], 郑秀力
C三坐标测量机——（RYSTA-ApexS系列 [J],
C6810B三坐标测量机 [J],
5.超高精度CNC三坐标测量机LEGEX系列 [J],
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DSP和FPGA在大尺寸激光数控加工系统中的运用
DSP和FPGA在大尺寸激光数控加工系统中的运用
激光切割和雕刻以其精度高、视觉效果好等特性，被广泛运用于广告业和航模制造业。
在大尺寸激光加工系统的开发过程中，加工速度与加工精度是首先要解决的问题。
解决速度问题的一般方法是在电机每次运动前、后设置加、减速区，但这会使加工数据总量成倍增加。
除此之外，庞大的数据计算量也需要一个专门的高性能处理器来实现。
FPGA(现场可编程门阵列)在并行信号处理方面具有极大的优势。
本系统采用FPGA 作为加工数据的执行器件。
这种解决方案突出的特点是让运动控制的处理部分以独立的、硬件性方式展开，增加系统的性能和可靠性，从而有效地解决了用单纯的MCU 或DSP 系统处理的带宽限制，以及用户系统软件和运动控制软件混杂性的问题。
当今国内外市场上已经陆续出现类似的FPGA 产品，这些产品大多使用FPGA 完成从原始数据处理到执行的全部工作。
此种结构虽然可以简化FPGA 外部的电路设计，但是由于FPGA 做复杂数学计算的能力有限，不能对复杂本系统使用数字信号处理器DSP 完成复杂的1 系统设计
激光加工系统主要是以切割、雕刻等工艺完成对金属、非金属的加工。
切割是指系统在控制工作头做矢量运动的同时，配合激光在被加工物体上切割出不同的线条；雕刻是指系统控制激光头在一定区域内进行往复扫描，以类似打印机的方式在被加工物体上刻出深浅不一的加工信号预处理电路主要由数模转换器和光电隔离器组成。
它负责将FPGA 输出的加工信号进行处理后驱动步进电机和激光器。
2 DSP 的软件设计
2.1 加减速区的分析及计算。
如何用 DSP 和 FPGA 构建多普勒测量系统
如何用DSP 和FPGA 构建多普勒测量系统
随着FPGA 性能和容量的改进，使用FPGA 执行DSP 功能的做法变得越来越普遍。
许多情况下，可在同一应用中同时使用处理器和FPGA，采用协处理架构，让FPGA 执行预处理或后处理操作，以加快处理速度。
传统上，大量的应用设计使用专门的数字信号处理(DSP)芯片或专用标准产品(ASSP)并通过信号处理算法来处理数字信息，滤波、视频处理、编码与解码、以及音频处理等仅仅是众多采用DSP 的应用中的一部分而已。
现在，随着FPGA 性能和容量的改进，以及可以在大多数DSP 应用中看到的通用算术运算的效率的提高，使用FPGA 执行DSP 功能的做法变得越来越普遍。
在许多情况下，同一应用中同时使用处理器和FPGA，采用协处理架构，让FPGA 执行预处理或后处理操作，以加快处理速度。
显示此种趋势的应用之一是多普勒测量系统，它可以测量固体或液体在各种环境中流动的速度。
从管道中流动的油，到人的心脏中流动的血液，相对于以前的方法，基于多普勒测量原理的非侵入式测量方法可以极大地降低风险，减少成本和提高精度。
一般来说，这些系统都是采用DSP 技术，将FPGA 和如TI 公司提供的固定功能DSP 器件之类结合起来使用。
多普勒测量系统
多普勒测量系统利用多普勒效应测量运动目标(固体、液体或气体)的速度。
最著名的应用大概要算雷达枪了，交通巡警利用它检测超速汽车。
在测量除汽车速度之外的其他物体的运动(例如心脏中血液的流动)时，
需要进行多种测量，来确定更为复杂的流动的细节。
方法之一是利用电子束聚集技术。
在这种技术中，将使用大量探测器(许多小雷达枪)测量从发射源返回的。
一种基于FPGA的三坐标测量机电机控制系统
一种基于FPGA的三坐标测量机电机控制系统
裘祖荣;齐珊;李杏华
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2008(31)8
【摘要】本文介绍了一种基于FPGA的三坐标测量机电机控制系统。
为了保证三坐标测量机电机运行,需要有一个能够连接上位机与驱动器的运动控制电路。
这个电路需要实现对上位机命令和驱动器反馈信号的处理,并且能够处理一些突发事件,保证三坐标测量机的安全运行。
本文重点分析了基于FPGA的三坐标测量机的电机控制电路的实现。
本系统实现了用脉冲控制电机运行,精度较高,实现了对电机运行状态的监测,并且在限位信号发出后,电机能够及时停止,防止出现危险,安全性较高,适用于三坐标测量机的电机运行控制。
【总页数】3页(P180-182)
【关键词】三坐标测量机;FPGA;电机控制
【作者】裘祖荣;齐珊;李杏华
【作者单位】天津大学精密仪器与光电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH72;TH74
【相关文献】
1.利用DSP与FPGA设计三坐标测量机CNC单元 [J], 江舟;周玉声;彭勇;朱萍
2.基于三坐标测量机的一种圆弧面对称度检测方法 [J], 王非;
3.一种基于三坐标测量机的齿形参数精密测量方法 [J], 王中旺;蒋全胜;李华
4.基于MSP430的平行双关节坐标测量机电机控制系统设计 [J], 孟广灿;于连栋;赵会宁;杜芸
5.基于三坐标测量机的串激电机机壳精度的检测 [J], 金川;李颖
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基于DSP+FPGA的激光测距机数字信号处理研究
Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｃ ６ ２ ０ ５ 是Ｔ Ｉ 公司推出的高性能定点数字信号处理器 （ Ｄ Ｓ Ｐ ） ［ ＇ － ３ ＇ ，采用先进的超长指令字结构 （ Ｖ Ｌ Ｉ Ｗ） ， 单指令周 期可以并行执行 ８条指令；芯片的工作频率可达 ２ ０ ０ ＭＨ ｚ ，
最大处理能力为每秒 １ ６ 亿条指令；片内集成大容量存储 器， 容量可达 １ Ｍ 位 ；内部集成多种外围设备 ，以便控制片外 的存
储器、 协处理器， 例如： ４ 个独立信道的直接存储器存取控制
器 （ Ｄ ＭＡ ） 、外部存储器接 口等。 ， １ ． ２ 接口电路 由于 Ｄ Ｓ Ｐ本身接口资源、外部中断引脚及控制资源本身 的限制，在与外部较多的外围电路通信时，必须附加额外 的接 口和控制逻辑等来实现，这样会使电路过于复杂 ，但可以使用 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ来减少电路复杂性。Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯片采用 Ａ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ 公司的 Ｃ ｙ － ｃ ｌ ｏ ｎ ｅ Ｅ Ｐ １ Ｃ ６ Ｔ １ ４ ４ １ ６芯 片，该 芯 片 采 用 ０ ． １ ３ ｔ ｍ 、全 铜 层 Ｓ Ｒ Ａ Ｍ 工 艺 生产 ；集 成 ５ ９ ８ 。个 逻辑 单 元 和 ９ ２ １ ６ ０位 高速 Ｒ Ａ Ｍ；包含 ２ 组锁 相环 （ Ｐ Ｌ Ｌ ） ，可 以实现 时 钟 的倍 频 和相 中华 测 控 网
１ 激光测距机数字系统硬件平台
激光测，电路框图如图 １ 所示 。
收稿 日期 ： ２ ０ ０ ６ － ０ ３ － １ ８ ； 修回日期： ２ ０ ０ ６ － ０ ４ － ２ ５ ０ ： 作者简介 陈升来（ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 男， 浙江人， 中科 院长春光学精密机械 与物理研究所博士研究生 ， 主要从事数字图像处理 、 数字信号处理和小 波变换技术方向的研究 。
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第０４卷第 ２３ 年 １６期 ｏ ８ １月
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触发 式三坐标 测量 机上。
关键 词 ： 三坐标测量机 ； Ｓ ；Ｐ Ａ； Ｄ Ｐ Ｆ Ｇ 速度前瞻 ； 位置控制
中 图 分 类 号 ：Ｈ８ １Ｔ ３ １５ Ｔ ２ ；Ｐ １ ． ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ２ ４ ８ （０ ８ ０ — ｏ ６ ０ １７ — ９４ ２ ０ ）６ ０ ３ — ４
江 舟 ，周玉声 ，彭 勇 ， 朱 萍
（． １中国测试技术研究院 ， 四川 成都 ６ ０２ ；． １０ １２山东五征集团有 限公司 ， 山东 日照 ２ ６ ０ ） ７ ８０
摘 要 ： 改变 当前 三坐标测量 机 Ｃ Ｃ控制 系统核心技 术被 国外垄 断的现状 ， 计 了一种 由 Ｄ Ｐ与 Ｆ Ｇ 为 Ｎ 设 Ｓ Ｐ Ａ构成 的三坐标测量机 Ｃ Ｃ位置控 制单元 。该系统 以 Ｔ ３ ０ ２ １ Ｎ ＭＳ２ Ｆ ８２为主处理器 ， Ｃ Ｓ０ Ｐ ２ ８为协处理 器 ，处 理器之 Ｘ ３４０Ｑ ０ 间通 过外部存储 总线进行接 口， 并使用 速度前瞻控制算 法对系统 控制进行优化 ， 最后与工 业测量 软件Ｒ Ｔ Ｏ Ａ ＡＩＮ Ｌ Ｄ Ｓ连接验证系统正确性。 ＭＩ 实践表 明本 系统结构简单、 可靠 、 测量速度迅速 ， 以直接作为 Ｃ Ｃ控制器配备在测头 可 Ｎ
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