论文摘要
本文简要介绍了光栅检测装置在国内外的发展动态及光栅测量的基本原理，对比分析了当今一些光栅检测系统的优缺点，并进而提出了基于高速FPGA器件来实现的集成化设计方案。新型器件可定制微控制器Zylogic E5内部集成了加速的8051和FPGA单元，本设计利用一片Zylogic E5实现了光栅数显装置的细分辨向、计数、微处理器、人机接口等全部功能的集成，构成嵌入式光栅检测片上系统(SOC)，采取自顶而下的开发思想，利用硬件描述语言Verilog HDL进行系统的硬件模块设计，并与使用C51设计的软件程序相结合，组成了移植性很强的片上系统(SOC)。最后，利用Fastchip开发平台进行了系统的整体开发和实时调试，ZE5 CSOC器件与FastChip Device Link工具(该工具是基于主机的调试器)，以及JTAG下载／调试电缆相结合，组成了实时、全速的片上调试系统。新型的集成化设计方案具有以下特点：全数字化，整个电路设计基于全数字化思想，各部分功能采用硬件描述语言Verilog HDL系统逻辑功能进行描述，通过数字逻辑实现具体功能；高集成度，整个系统在一片可定制微控制器ZE5上实现，相对于传统电路明显的减少了器件使用的数量，以三坐标光栅数显系统为例，集成化以后可以减少了13片IC及多个电阻电容，从而大大减少了印刷电路板的面积，提高了系统的稳定性；高速度，采用40MHz的系统时钟，使得系统的跟踪速度大大提高，摆脱了计数频率受限的缺点；强升级能力及可移植性，模块化设计及系统资源的可定制性使得系统具有很强的升级空间，并且硬件设计软件化的开发方式还赋予了系统很强的可移植性。
论文目录
摘要Abstract1 绪论1.1 课题的来源1.1.1 数控机床的测量系统回顾1.1.2 光栅测量系统成为数控机床的核心技术1.2 课题的研究意义1.3 课题的国内外发展概况1.4 课题的研究目标1.5 本文的主要工作2 光栅测量简介及方案论证2.1 光栅传感器概述2.2 莫尔条纹2.3 测量原理2.4 输出信号2.5 信号处理电路2.5.1 由分立器件组成的处理电路2.5.2 专用集成电路与处理器组成的电路2.5.3 基于可定制微控制器的集成化设计2.6 最佳方案论证3 SOC 系统开发技术3.1 可编程控制技术概述3.1.1 FPGA 的发展3.1.2 FPGA 正逐渐取代传统 ASIC 电路3.1.3 IP 理念是 FPGA 未来的趋势3.2 FPGA的特点3.3 硬件描述语言 Verilog HDL3.4 设计流程及开发工具3.5 FPGA 设计中需注意的几个问题4 系统硬件设计4.1 系统硬件总体设计4.2 核心系统设计4.2.1 核心系统芯片 Zylogic E54.2.2 光栅检测片上系统设计4.3 电路抗干扰设计5 软件设计5.1 软件开发环境5.2 系统头文件5.3 系统主程序设计5.4 功能子程序设计5.4.1 键盘监测子程序5.4.2 液晶显示子程序5.4.3 运算子程序5.4.4 通讯子程序6 CSOC 配置下载及系统调试6.1 CSOC 配置下载6.2 使用 FastChip 的器件连接工具进行系统内调试6.2.1 调试工具6.2.2 观察与控制6.2.3 建立断点6.3 实验6.3.1 实验装置6.3.2 实验方法6.3.3 实验结果7 结论参考文献在学研究成果致谢
相关论文文献
标签：光栅论文; 可定制微控制器论文; 片上系统论文;
