PC与PLC的串口通信及编程实现

在自由口模式下,通信协议由用户自己的梯形图程序控制。用户可以使用梯形图程序调用各种子程序,来进行接收中断、发送中断、发送指令(XMT)、接收指令(RCV)等通信控制操作。研究了在自由端口模式下PC与S7-200型PLC之间的通信,并采用Visual Basic编程来实现上位机与下位机之间的通信。     

脉冲步进调制高压电源远程通讯与反馈控制系统研究

为了满足 HL-2A 装置二级加热系统的高压电源系统的要求,开发了脉冲步进调制(PSM)高压脉冲电 源控制系统。PSM 电源控制系统采用数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列器件(FPGA)组合控制方式,总计 输出 112 路脉冲。DSP 芯片实现计算、反馈、远程通信等功能,FPGA 主要负责与 DSP 的数据传输及 112 路脉冲 输出的时序控制功能。利用控制器局域网络(CAN)总线实现上位机与 DSP 之间的远程通信功能,上位机采用 LABVIEW 软件实现相关参数的设定与远程通讯。测试结果表明,该控制系统能够实现远程通讯功能,具备快速 的反馈控制功能,满足实验要求。     

基于模块计算机的千兆网磁共振谱仪控制接口

提出了一个基于模块计算机的磁共振谱仪的控制接口,它建立了核磁共振成像谱仪与上位计算机之间的通信,实现了控制谱仪、上传和下载、数据处理等功能,具备较高的传输速度,以及较好的实时性. 该接口以硬件模块的方式集成到谱仪上,通过千兆和百兆以太网连接上位机,接收下传至谱仪的序列;用中断机制和直接内存存取(DMA)方式实现与谱仪的数据传输,并将处理采集到的回波数据并上传到上位机. 控制接口的设计采用模块计算机Computer-On-Module(COM)的设计思路,以高性能的处理器为嵌入式平台,在Linux操作系统下开发驱动程序和应用程序. 实验证明,该模块具有数据处理速度快、传输速率高,成本低,体积紧凑,扩展性强等特点,是实现磁共振谱仪高性能的控制接口的理想方案.     

导弹数字舵机多通道信号转换及传输系统设计

针对全数字电动舵机无法直接使用传统的模拟信号及数据传输过程中丢帧、串帧、等待时间过长等问题,设计了一种基于DSP的多通道信号转换及传输系统,该系统采用片外AD及DA转换器实现信号转换,并针对传统通信算法存在的弊端,提出新的方法,实时配置FIFO中断等级,实现存在扰动情况下的无丢帧、无串帧通信,且执行时间37 μs,提高了系统的稳定性、实时性。     

基于FPGA FIFO处理的多路CAN总线高速通信设计

船舱监控系统中,需要对各种设备的交互数据进行实时采集分析。提出一种基于FPGA多路CAN总线的高速通信设计。采用多路隔离CAN总线通道,在FPGA中引入FIFO处理单元,实现实时操作系统上的高速报文交互。试验证明,该设计有效提高多路CAN总线通信的极限速率,合理优化计算机系统中断资源分配方式,降低CAN总线通信的中断频率。     

某型瞄准线稳定测试系统RS232串行通信的研究

某型瞄准线稳定测试系统是用于测试和检验班组武器系统、轻型低空反导转管机枪等武器系统中的光电跟踪子系统瞄准线独立性能的专用设备;介绍利用LabWindows/CVI实现上位机与下位机之间的通信,设计了瞄准线稳定测试系统,分析了下位机需要实时检测的物理量信息;为了提高系统的可视性和实现对下位机的控制,通过RS232串行通信技术向上位机传输数据;对上位机利用LabWindows/CVI的控件实现数据采集,数据显示和存储进行了研究;实验结果表明,基于LabWindows/CVI的RS232串行通信的上位机数据采集与显示系统具有可视性强、操作简单等特性。     

CAN总线在石油仪器组合导航系统中的应用

基于DSP + FPGA结构的石油仪器组合导航系统中CAN总线系统设计,为了使数据能够在整个CAN总线网络协调、有效、快速、稳定的传输,提出了一种使用FPGA作为CAN总线节点结构中的核心处理器的设计方法;CAN控制器采用具有SPI接口的MCP2515,利用FPGA实现MCP2515的初始化、数据的发送和接收,实现了DSP处理器的CAN总线扩展应用;该方法由于把CAN节点控制的大量的工作交给FPGA实现,DSP只需要对FPGA中CAN数据接收FIFO和CAN数据发送FIFO进行读写操作,即可完成CAN总线的数据读写操作,大大减轻了DSP的数据处理压力;试验测试及产品应用表明,该设计有效、稳定可靠、可扩展性好,易于修改和移植,具有较强的工程实用价值。     

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介绍了HL-2A装置上用于二级加热系统的PSM高压脉冲电源的反馈控制系统.该电源控制系统以DSP+FPGA作为控制核心,输出112路驱动脉冲,以此来控制112个IGBT的通断,包括了驱动、通信、计算、反馈等部分,使电源系统输出稳定高压.设计了远程通信系统,其中基于VB的上位机与控制系统之间采用CAN总线技术来实现电源系统的相关参数设定及传输.DSP与FPGA实现了计算、反馈等功能.完成了相关的代码编写与系统测试.实验测试结果表明,该控制系统实现了高压电源的稳定输出,满足了实验的需求.     

PSM高压电源反馈控制系统研制

介绍了HL-2A装置上用于二级加热系统的PSM高压脉冲电源的反馈控制系统。该电源控制系统以DSP+FPGA作为控制核心,输出112路驱动脉冲,以此来控制112个IGBT的通断,包括了驱动、通信、计算、反馈等部分,使电源系统输出稳定高压。设计了远程通信系统,其中基于VB的上位机与控制系统之间采用CAN总线技术来实现电源系统的相关参数设定及传输。DSP与FPGA实现了计算、反馈等功能。完成了相关的代码编写与系统测试。实验测试结果表明,该控制系统实现了高压电源的稳定输出,满足了实验的需求。     

基于LabVIEW的惯性测量单元信号采集及处理系统设计

利用LabVIEW设计了惯性测量单元信号采集及处理软件,主要包括串口通信、数据分离及信号处理等模块;串口通信模块采用VISA方式编程,建立了惯性测量单元与上位机之间的通信;根据惯性测量单元输出数据的格式,利用LabVIEW中的匹配模式函数分离出沿三轴向的加速度信号和角速率信号;设计了一种用于去除加速度信号中低频成份的数字滤波器;在建立的陀螺漂移模型基础上,分别进行小波基、小波分解层数、阈值函数及阈值估计方法等小波参数的选取.     

放射性污染物粘膜铺设车控制系统设计

放射性污染物粘膜铺设车是核事故应急的一种主要装备。为解决放射性污染物粘膜铺设车多工位实时操控需要,设计了由主控屏、辅控屏和手持终端三种控制终端共同组成上位机的控制系统。该系统以主控屏作为交互中心,通过标准RS232接口与下位机通信;辅控屏和手持终端作为主控屏外设,分别通过CET-5E网线和蓝牙将数据实时传输至主控屏,实现不同工位下的可靠操控。下位机主控制器以ARM7作为主处理器,采用Modbus通信协议与上位机通信,便于系统后续拓展开发。实验表明,该多终端操控系统不受辐射环境干扰,通信稳定,操作便捷,实时性高,符合粘膜铺设车作业工况要求。这种通过主屏地址映射实现多终端控制的方式,有利于降低主控制器仲裁压力、减少数据冗余、提高系统时效,适合在各种特种车辆的控制系统中推广应用。     

一种新型的FPGA实现RS422串口通信方法

在FPGA实现RS422串口通信的常用方法中经常遇到诸多问题,如FIFO深度读取不正确、FIFO写数据端口与读数据端口时序竞争、多个模块间信号延时导致FPGA亚稳态等问题,因此设计了一种新型的RS422串口通信实现方法;该方法通过利用寄存器数组作为循环缓存代替FIFO,利用计数器代替传统的波特率产生模块,把常用方法中的多个模块整合成一个模块,只采用一个主时钟,所有寄存器的时钟输入端共享一个时钟,对FPGA逻辑与时序进行了有效约束,避免了FPGA中亚稳态产生;试验结果表明该方法实现的RS422串口通信高速、可靠、稳定,并且利用FPGA实现RS422串口通信,可使整个系统更为灵活、紧凑,减小整个电路的体积,提高系统的可靠性和稳定性。     

基于FPGA和DSP的图像压缩系统设计

针对图像采集系统数据传输压力大、误码率高的问题,设计了基于FPGA和DSP的图像压缩系统;设计以FPGA为中心控制单元控制图像采集以及与上位机之间进行数据通信,DSP完成对图像数据的压缩处理;并在此基础上,设计了模拟视频接口和数字视频接口;通过大量的实验证明,该系统稳定性很高,在较高的压缩比下,图像失真率极低,在工业控制领域具有一定的参考价值。     

新一代DCS中智能温度监控系统设计与实现

传统的分布式温度监控方法存在费时费力、不便应用在特殊环境、不便用于多点融合监控等弊端,设计并实现了新一代DCS智能温度监控系统,通过核心为ARM7LPC2292芯片的下位机及时调整全部温控点的温度,自主设置温度、显示实际温度与报警;采用核心为89C51微处理器模块,将上、下位机的信息互相传递,确保上位机随时查询温度信息;通过CC2530终端节点实时采集测温终端的温度数据,将温度数据无线发送给CC2530协调器节点,不在采用传统的中转服务器方式,而是采用协调器节点通过串口与上位机进行通信,并在上位机中进行温度数据的处理和存储。软件设计过程中,对系统监控过程中上位机和下位机间的主从通信方式进行详细分析,并给出了系统温度监控数据通信传输的流程图,分析了系统实现温度监控的数据库访问代码以及温控曲线显示代码的设计。实验结果说明,所设计系统性能好、操作简单、控制准确率高。     

CAN总线在组合导航系统中的应用

基于DSP FPGA结构的石油仪器组合导航系统中CAN总线系统设计,为了使数据能够在整个CAN总线网络协调、有效、快速、稳定的传输,提出了一种使用FPGA作为CAN总线节点结构中的核心处理器的设计方法。CAN控制器采用具有SPI接口的MCP2515,利用FPGA实现MCP2515的初始化、数据的发送和接收,实现了DSP处理器的CAN总线扩展应用。该方法由于把CAN节点控制的大量的工作交给FPGA实现,DSP只需要对FPGA中CAN数据接收FIFO和CAN数据发送FIFO进行读写操作,即可完成CAN总线的数据读写操作,大大减轻了DSP的数据处理压力。试验测试及产品应用表明,本设计有效、稳定可靠、可扩展性好,易于修改和移植,具有较强的工程实用价值。     

基于TCP/IP协议的测控系统的开发

为实现复杂工业现场下的设备测试,本文介绍了一种基于TCP/IP协议的测控系统,该系统采用客户机/服务器模型。测控系统的中央控制计算机与子测控系统的下位机间为“一对多”通讯,中央控制计算机作为服务器,子测控系统的下位机作为客户机;子测控系统的上位机与下位机之间采用“一对一”网络通讯,子测控系统的下位机作为服务器,上位机作为客户机。中央控制计算机采用LabView开发,子测控系统的上位机与下位机采用Visual C+ 6.0开发。最终实现了测控系统的TCP/IP通讯,完成了复杂工业现场下的测试工作。     

基于FPGA与DSP的一体化激光三角位移传感器系统

从激光三角传感器的原理出发,设计了一种基于FPGA与DSP的一体化智能激光位移传感器系统,能够在保证位移测量精度的同时简化系统结构、减小系统体积;主要由FPGA控制CCD与激光器的驱动及实现与上位机的通讯,由DSP负责数据的处理从而得到优化的激光强度值及光斑定位信息;重点介绍了FPGA的设计及DSP的算法;最后对系统进行标定,并进行精度实验;实验结果表明,该一体化系统能够在100mm的工作范围内达到10μm的测量精度。     

基于SDRAM大容量缓存FIFO控制器的设计与实现

数据通过采集模块后需要进行缓存,然后再通过DMA写入上位机,SDRAM存储容量大,符合大批量数据的存储,FIFO可以在不同的速率下读写数据,根据两者的优势,本设计是基于SDRAM控制器实现的大容量缓存FIFO;系统中FPGA采用Altera公司的CycloneII:EP2C35F484I8,使用verilog语言实现,通过Quartus11.0编译、综合、布线后,时钟能够达到100 MHz;设计通过了仿真与验证,在仿真验证下,此大容量FIFO存储速率达到43.6 MByte/s;设计已经成功用于实际环境中,输入输出时钟完全不确定的情况下,SDRAM的最低利用率是43%,在时钟相差小的情况下,利用率可以达到100%,符合系统设计需要。     

基于四轴飞行器的短距离低空运输系统的设计

为实现四轴飞行器在短距离低空运输方面的应用,设计了一种基于四轴飞行器的运输系统,该系统可实现运载物品并将其投放至指定地区的功能。系统以两片STM32F103为控制核心,一片作为从机,实现系统的姿态控制、图像采集、无线传输、物资运输等功能;另一片作为主机,可向从机发送图像采集指令并将图像数据传至上位机显示。 图像采集模块采用高清摄像头+CPLD+SDRAM的FIFO模式,在不影响控制中心运算速度和内存使用率的情况下,使系统能够并行完成姿态控制、图像采集、物资运输等操作。根据四轴飞行器的负载能力设计了一款运输箱,并利用大功率驱动芯片BTS7960驱动电机将物品投放出去,从而实现低空运输的功能。     

小型轻便式流速仪检定系统设计

为满足FP系列流速仪的计量检定需求,提出了一种小型便携式流速仪检定系统的设计方案。根据匀速运动时间等约束条件确定了环形水槽的几何参数。采用FPGA和上位机作为数据处理和控制核心,实现了对伺服电机转速的精确控制。设计了光电编码器和无线摄像机与上位机之间的通信方式,实现了检定装置标准流速值和被检仪器示值的数据读取。对测试数据的处理方法和测控软件的结构框架进行了分析。同时,对实验装置的测量误差进行了分析。结果表明,标准流速值的扩展不确定度为1.28×10-3m/s,检定装置符合量值传递要求,可作为FP系列流速仪计量检定的标准装置。