基于FPGA的通用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集控制器方案
項(xiàng)目背景及可行性分析
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201706/347345.htm1. 項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目的主要內(nèi)容及目前的進(jìn)展情況
項(xiàng)目的名稱:基于FPGA的通用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集控制器
項(xiàng)目的主要內(nèi)容:開(kāi)發(fā)一款通用性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集控制器,適合PC(windows與Unix、Linux系統(tǒng))與片上系統(tǒng)之間的通信(片上運(yùn)行軟核或硬核嵌入式系統(tǒng)) ,提取的資源是本地控制器參數(shù)(如PID參數(shù)、射頻信號(hào)幅度相位信息和誤差因子等)。
目前進(jìn)展的情況:目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了使用MacroBlaze軟核處理器的網(wǎng)絡(luò)通信的基本功能。通用的網(wǎng)路數(shù)據(jù)采集控制器的雛形基本形成,系統(tǒng)框架也初步定好。
2. 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)的論述;
項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù):
1)面向?qū)ο蟮暮侠淼能浖軜?gòu);
2)便于MicroBlaze和PowerPC同樣適用的硬件結(jié)構(gòu);
3)多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議;
4)高級(jí)語(yǔ)言的應(yīng)用程序接口。
創(chuàng)新點(diǎn):
眾多的數(shù)據(jù)采集控制器均是針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用的具體環(huán)境而定制開(kāi)發(fā),缺乏對(duì)應(yīng)用對(duì)象和適用環(huán)境方面的考慮。該通用數(shù)據(jù)采集控制器結(jié)合FPGA在數(shù)據(jù)采集與控制方面的應(yīng)用,針對(duì)片上的不同系統(tǒng)和客戶的應(yīng)用環(huán)境提出一種能適應(yīng)不同要求的軟件架構(gòu)。
3. 技術(shù)成熟性和可靠性論述:
從目前FPGA卓越的性能來(lái)看可以毫無(wú)疑問(wèn)的實(shí)現(xiàn)通用數(shù)據(jù)采集控制器的軟件需求。工業(yè)以太網(wǎng)以及一般網(wǎng)絡(luò)通信方面的應(yīng)用都體現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)的可行性;目前較少有人將FPGA網(wǎng)絡(luò)通信控制器在通用性方面作嘗試,故該項(xiàng)技術(shù)處于研發(fā)探索階段。
項(xiàng)目實(shí)施方案
1. 方案基本功能框圖及描述
圖一、MicroBlaze下控制器的硬件結(jié)構(gòu)
圖二、PowerPC下控制器的硬件結(jié)構(gòu)
圖三、軟件的基本架構(gòu)
2. 需要的開(kāi)發(fā)平臺(tái)
1)實(shí)現(xiàn)本方案所需要的基本功能、功能、接口
A/D、D/A能采樣1MHz的中頻信號(hào),精度8-10位以上;DSP功能強(qiáng)勁;支持MicroBlaze和PowerPC;SRAM等。
2)所需要的目標(biāo)FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái),簡(jiǎn)述為什么需要此平臺(tái)
選擇Virtex-II Pro開(kāi)發(fā)平臺(tái)是因?yàn)轫?xiàng)目屬于計(jì)算機(jī)架構(gòu),嵌入式系統(tǒng),實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用, 唯Virtex-II Pro XC2VP30能夠滿足該設(shè)計(jì)要求。
3)是否需要其它配套的開(kāi)發(fā)工具
需要配套的調(diào)試和下載工具
2.方案實(shí)施過(guò)程中需要開(kāi)發(fā)的模塊
1)數(shù)字PID控制器,便于最終演示調(diào)試通信可靠性依據(jù);
2)通用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集控制器,為本設(shè)計(jì)的主題部分,實(shí)現(xiàn)一種通用于MicroBlaze和PowerPC的軟件架構(gòu),支持多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與上層應(yīng)用接口。
3.系統(tǒng)最終要達(dá)到的性能指標(biāo)
在MicroBlaze和PowerPC環(huán)境下均能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字控制器中有效參數(shù)的提取功能;支持多種網(wǎng)絡(luò)通信(如LWIP、Unix、Winsock和Xilnet);與Http和Labview之間的接口良好。
需要的其它資源
1.設(shè)計(jì)輸入輸出功能子板
完成數(shù)據(jù)采集與反饋控制的AD、DA擴(kuò)展板,自行研制,07年11月以前驗(yàn)收。
2.測(cè)試設(shè)備
直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、示波器、頻譜儀、矢量信號(hào)分析儀等。
3、仿真、開(kāi)發(fā)工具
MATLAB、EDK、ModelSim、Xilinx ISE等,其他的開(kāi)發(fā)工具自行解決。
評(píng)論