基于DSP+FPGA的网络化测控系统的设计与开发毕业论文.docx

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文基于DSP+FPGA的网络化测控系统的设计与开发毕业论文哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1引言11.2测量技术发展概述11.3控制系统现状分析21.4课题来源及主要内容3第2章测控系统总体实现方案52.1测控系统总体设计52.2以太网通信方案的选择62.3数据采集控制卡的实现方案72.4文件型数据库82.5测控软件功能需求92.6本章小结9第3章数据采集控制卡的硬件设计103.1数据采集控制卡的模块划分103.2数据采集控制卡硬件电路设计113.2.1DSP模块电路设计

2、113.2.2FPGA模块电路设计143.2.3综合应用模块电路设计和联调173.3以太网通信模块的设计223.3.1以太网通信芯片简介233.3.2以太网通信模块的电路设计233.4电路设计注意事项及硬件调试方法253.5本章小结26第4章数据采集控制卡的软件设计274.1QuartusII环境下FPGA多功能的实现274.1.1FPGA功能模块概览284.1.2DSP与FPGA通信模块294.1.3BissC协议光栅通信模块304.1.4光电编码器信号解码模块33哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4.1.5外部存储器扩展模块344.1.6外部

3、AD/DA扩展模块374.1.7多周期等精度同步测频模块384.1.8基于DDFS技术的信号发生模块404.1.9数字信号处理模块444.2CCS环境下DSP测控功能的实现444.2.1DSP程序流程454.2.2一种显著提高DSP程序运行速度的方法464.2.3以太网通信功能的实现474.2.4DSP对FPGA测控功能的控制504.3本章小结50第5章上位机测控系统软件的设计515.1测控系统软件的功能架构515.2实时监控模块515.2.1模块简介515.2.2新建工程525.2.3信号测量535.2.4运动控制555.2.5文件处理56

4、5.3网络通信模块585.4数据后台处理模块605.5本章小结61结论62参考文献63哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明66致谢67附录68千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1引言测量是人类认识现实世界的途径，控制是人改造现实世界的手段。上世纪中后期诞生了以电子计算机为主导的包括数字信号处理、自动控制理论在内的一批新兴学科，随着数字化信息技术的迅猛发展，人类快速步入数字化时代

5、。作为沟通现实世界与数字世界的桥梁，测量与控制得到了业界的广泛关注，测控仪器也一直是相关领域科研人员的研究热点[3]。在不断发展的军事科技和不断增长的工业需求的推动下，计算机、微电子、自动化和通信技术等领域成果丰硕，这对测控系统实现功能多样化与性能的提升提供了强有力的支持。1.2测量技术发展概述随着测量技术的应用领域越来越广，测量仪器仪表得到了快速的发展[6]，近代测量仪器大致经历了如图1-1所示的几个发展阶段[1][2][4]。图1-1测量仪器发展历程示意图模拟化仪器，仪器仪表内的实现原理均基于模拟电子技术与理论，形式固定，升级成本高，使用

6、不便，已经逐渐被淘汰。数字化仪器，基于数字电子技术，对外部的模拟信号模数转换后，其后续的传输、处理均以数字方式进行，不仅提高了测量的快速性，而且功能多样，测量仪器的数字化是发展智能化、虚拟化、网络化的前提和基础。智能化仪器，测量仪器仪表的智能化即所谓的嵌入式系统的一种应用，内嵌的微控制器与仪器融为一体，可以实现较好的人机交互，拥有灵活的测量控制，能自主完成测试任务，功能多样、使用方便，应用广泛，是当前电子测量仪表的[1][5]。专用仪表，将所需要的测试功能设计成电路卡，然后通过计算机主板上的相关接口与之相连，构成一个基于PC的专用测量仪器，不

7、仅结合了通用接口总线和智能化测量的优势，同时还能充分利用PC强大的数据处理[7]。，实际上是一个形式灵活的结构，将软件与硬件进行紧密结合，通过计算机控制硬件的测控模块，对获取的数据进行处理分析后根据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文用户定义的测控功能进行后续处理，实现了测量仪表的虚拟化，充分体现了“”的思想。虚拟仪器技术能快速将计算机技术与仪表技术的最新成果转化为仪器性能的提升[7][8]，利用模块化的测试硬件实现功能多样、使用方便、兼容性强的信号测量与控制系统[10][11]，在仪器仪表发展史上具有里程碑式的意义。虚拟仪器系统主要包括三大部分：

8、测控功能软件，高性能的模块化硬件和集成协调软硬件功能的平台[12]。虚拟仪器的功能扩展与更新成本较低，业界领先的NI公司的虚拟仪器软件平台的接口已经形成标准，可以轻