基于FPGA的X-2正弦波信号发生器的设计.pdf

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1、2012年第2期(总第247期)农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGNo．22012(Totally247)【现代制造技术】doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2012．02．014基于FPGA的X一2正弦波信号发生器的设计左文林，王海林，赵文锋，何灼彬(华南农业大学工程学院，广东广州510642)摘要：在汽车检修过程中。需要信号发生器提供各种测试信号去检验实际电路中存在的问题。本文设计了以EPlC3T144C8为核心芯片的信号发生器。该信号发生器由键盘电路、液晶显示、FPGA单元、D／A转化、低通滤波

2、电路等构成。能生成汽车磁电式x-2曲轴位置传感器信号。为汽车发动机ECU的软硬件调试与测试以及各种现场调试和快速诊断工作提供了方便。关键词：FPGA；曲轴位置传感器；信号发生器；正弦渡中图分类号：U472．9文献标识码：A文章编号：1673—3142(2012)02-0051-03DesignofX-2SineWaveSignmGeneratorBasedonFPGAZuoWenlin．WangHailin，ghaoWenfeng，HeZhuobin(CollegeofEngineering，SouthChinaAgncuhuralUniversity，Guan础ou510642，Ch

3、ina)Abstract：Intheprocessofvehiclemaintenanceandrepair，thesignalgeneratoroffersvarioustestsignalstofindtheactualproblemsexistedincircuitdesign．Inthispaper，asi卵algeneratorisdesignedwithchipofEPIC3T144C8嬲center．Thesignalgenerator，whichconsistsofthekeyboardcircuit，liquidcrystaldisplay，FPGAunit，D／Ac

4、onversion，lowpassfiltercircuit，cangeneratetheX-2crankpositionsignalofautomobile．Itwillfacilitatethedebugging，testandfastdiagnosisworksoftheh肿dwar0andsoftwaresystemofautomobileengineECU．娜ords：FPGA；crankpositionsensor；8igIl且lgenerator；sinewaveO引言曲轴位置传感器的作用是确定曲轴的位置．也就是曲轴的转角⋯。它通常要配合凸轮轴位置传感器一起工作来确定基本

5、点火时刻。曲轴位置传感器信号和凸轮轴位置传感器信号是发动机电子控制系统中最重要的输入信号，一般的发动机ECU需要提供这两路信号才可工作．但是有些发动机ECU有个紧急处理程序。当ECU不能正常获得凸轮轴传感器传来的信号时．只有曲轴位置传感器信号的时候仍可工作。在汽车维修过程中常常不确定是ECU有故障还是汽车传感器有故障使得汽车不能正常行驶．这时候要是有一个曲轴信号发生器代替汽车上的曲轴信号传感器接入ECU就可以确定是汽车传感器故障还是ECU本身的故障。收稿日期：201l—ll一20作者简介：左文林(1986-)，男，华南农业大学在读硕士研究生。研究方向：车辆检测与诊断技术。本文所设计的系

6、统其主要功能是为ECU提供X一2的磁电式曲轴位置传感器信号(x为4—100可调)，输出信号的转速可调(60～8000r／min)，采用X齿一2齿的形式，在均布x个齿的齿盘上。有X个标准轮齿和2个异形齿。以X设置为60为例，其齿盘上有58个标准轮齿和2个异形齿。齿盘匀速转动1周．传感器输出信号为58个等周期(正弦波)和一个2倍周期的异形波。齿盘连续转动，信号周而复始。齿盘形状和传感器输出波形如图l所示【21。0圈160-2信号齿盘和传感器输出波形1系统硬件结构本系统由键盘电路、液晶显示、FPGA单元、D／A转化、低通滤波电路等构成。以FPGA为主控一51—2012年第2期农业装备与车辆工

7、程制芯片。结合DDS直接数字频率合成技术产生正弦波信号。系统总体设计结构见图2。ROM查询表把存储在相位累加器中的抽样值转换成正弦波幅度的数字量函数，可理解为相位到幅度的转换f’】。相位累加器由一个N位字长的二进制加法器和一个有时钟fclk取样的N位寄存器组成。作用是对频率控制字进行线性叠加。当相位控锚字为0时．相位累加输出的序列对波形存储器寻址．得到一系列离散的幅度编码。该幅度编码经D／A转换后得到对应的阶梯波。最后经低通滤波器平滑后可得到所