基于fpga的远程控制设计系统

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于FPGA的远程控制设计系统　　摘要：系统主要研究了一种基于FPGA的远程控制设计系统，以FPGA为基础，结合各种传感器，如温度传感器、图像传感器等，通过FPGA把数据采集过来，然后通过总线将数据传至上位机上。该系统具有性价比高、稳定性好、体积小等优点，并可以拓展其他传感器满足不同的需要。　　关键词：FPGA；传感器；远程控制　　中图分类号：TP2

2、74文献标识码：A文章编号：1007--0203-02　　远程控制是自动测控系统的主要功能之一，广泛应用于生产生活的各个领域，比如智能家居，又能用在环境恶劣的场所，比如矿井、强核磁辐射等。目前市场上嵌入式远程控制系统大多采用ARM作为控制芯片。也有采用单片机的，主要是价格低廉等因素。　　基于FPGA的嵌入式系统设计融合了单片机和数据处理两者的优点。单片机的特点决定了其擅长于控制，而数据处理的内部结构决定了其较强的数据处理能力。但是FPGA正处在发展完善阶段，还没有大规模应用到生产生活中，目前经过近几年的发展，已经在数字通信、

3、信号处理等领域有了出色表现。　　1系统硬件设计为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　本系统的总体方案如图1所示。主要是由主控FPGA、外围传感器、显示模块和存储模块组成。通过数字图像传感器和温度传感器

4、获得现场关键设备的图像信号和温度，然后分别通过USB接口和SPI接口实时或定时地传送到FPGA中，经过FPGA处理后通过串行RS-485总线送到监控终端的PC机上实现监控，最后通过LCD显示出来，同时存储数据。　　FPGA核心控制模块　　核心控制模块采用的是Altera公司推出的Cyclone系列芯片EP1C6F256C6，芯片有26060个逻辑单元、64个存储容量为4KB的RAM块、2个锁相环，最大用户输入输出引脚数为301个。芯片具有很高的性价比，具有低功耗、高密度和低成本的优势。它是本系统的核心部分，可以完成系统大部分

5、功能并协调整个系统的工作。　　信息采集模块　　本系统采集主要是温度和图像两个关键参数。其中温度传感器模块是由数字集成传感器DS18B20和热电偶两部分组成，以满足负责的温度采集和监控系统的设计需求。其中DS18B20是一款常用的数字式温度传感器，容易与FPGA控制器接口相连，能够及时迅速地测得环境温度，并且具有很强的电磁抗扰性，能够适应较为复杂和恶劣的工作环境，且具有高可靠性的优点。　　图像采集模块由SL811HSUSB主机控制器和WEBEYEXX为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课

6、堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。USB接口摄像头组成。USB控制器SL811HS是Cypress公司的嵌入式USB接口芯片，支持的全速和低速设备。提供USB主机的硬件接口及总线管理机制，片内集成SIE、USB收发器和根Hub，能够完成嵌入式USB主机所需的功能。其中SL811

7、HS工作电压为3。　　电源电路　　本设计中的主控器件的�入输出接口电压为，内核电压降到，因此要把5V转成，在电路中涉及到其他模块与控制器相连接的接口电压必须为，因此5V得转成。其中5V转为的电路如图2所示。　　通信模块　　通信模块分为两部分，其中温度传感器通过SPI接口进行传输，图像传感器部分通过USB接口进行传输的，而主控数据是通过RS-485接口，把处理好的数据传至上位机。　　显示模块　　系统的显示部分采用液晶显示，具体型号用常见的LM016；部分采用PC端，直接通过RS-485将数据传至电脑端。　　2软件设计　　本系统

8、的软件设计采用C语言编写。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同