uedbet体育官网

基于FPGA的猝发多脉冲产生系统可以运用到其他时

日期:2020-01-27 / 人气:

起来,随后在极短时间内释放,以获得极高的峰值输出功率。该技术是应国防科技需要而发展起来的一门新兴科学技术,是获得高电压、大等极端电磁参数的重要手段,被广泛应用在科学研究和工业生产等诸多领域中[1-3]。

脉冲功率装置一般由初级能源系统、中间储能系统、脉冲形成系统、开关转换系统和负载系统5个子系统组成。工作时,初级能源系统用于为脉冲功率装置供能,将能量输送至中间储能系统中;中间储能系统常见远重频或猝发脉冲功率装置,通过初步功率压缩为脉冲形成系统供能;脉冲形成系统充电完成后,通过开关转换系统将能量快速传递给负载系统,实现脉冲功率输出。

猝发脉冲是指脉冲功率装置在一次工作周期中输出的多个相同的高功率脉冲,是为了满足特定的工业及科研需求而发展起来的一种脉冲功率技术。要实现猝发脉冲方式工作,脉冲功率装置各个子系统需要按照一定的时序协调工作。为此需要研制一套猝发多脉冲产生系统,控制脉冲功率装置各个子系统按要求工作,同时要实现可调的猝发脉冲参数。

本文采用FPGA控制芯片作为猝发多脉冲产生系统控制中枢,接收上位机控制命令,实现猝发多脉冲信号产生。该系统可输出2路猝发多脉冲信号,猝发脉冲串个数1~5个可调,猝发脉冲串间隔1~200 s可调,猝发脉冲串内部脉冲个数1~5个可调,猝发脉冲串内部脉冲频率1~100 Hz可调,猝发脉冲串内部脉冲宽度等参数可以调节[4-6]。

猝发多脉冲产生系统包括:上位机监控界面、串口通信电路、FPGA控制电路、输入/输出隔离电路4个部分。系统总体结构框图如图1所示。其中上位机监控界面基于Visual Basic(VB)软件进行可视化编程实现,通过上位机监控界面可以完成串口通信协议设置、猝发多脉冲信号的参数设置以及系统启动/停止、系统自检等状态控制;上位机和FPGA控制芯片采用RS232串口通信协议,串口通信电路包括:FPGA串口(UART)模块、MAX232芯片和上位机串口三部分,MAX232芯片实现电平转换,解决FPGA的信号电平与RS232的标准不一致的问题;FPGA芯片采用AlteraCycloneIV系列,FPGA控制电路包括时钟电路、电源电路、程序下载电路、SDRAM和Flash存储电路、复位电路等;输入/输出隔离电路包括:串口接收信号、串口发送信号和脉冲输出信号,为了增强系统的抗干扰性,FPGA输入/输出信号均采用光纤传输实现。

FPGA采用硬件逻辑实现控制功能,具有功耗低、速度快、工作频率高、集成度高等特点,可以完成极其复杂的时序与组合逻辑。本文中FPGA控制电路主要功能有:通过UART模块从串口接收上位机发送的数据,并对接收的数据进行缓存、解析和存储处理,根据控制命令输出2路猝发多脉冲信号。FPGA控制程序采用VerilogHDL硬件描述语言编写,在QuartusII 11.0软件平台开发,核心内容包括:UART数据接收模块、数据寄存模块、猝发多脉冲产生模块三部分。FPGA程序结构框图如图2所示。

本文设计的UART数据接收模块主要包括波特率产生模块和数据接收控制模块。功能是从串口接收上位机发送的串行数据。

在电子通信领域,波特率即调制速度,它是对符号传输速率的一种度量,1 b/s表示每秒传输1个符号。波特率产生模块的功能是产生与RS-232串口通信波特率同步的时钟,其基本思路是对系统输入时钟进行分频得到需要的波特率。本设计中FPGA输入时钟为50 MHz,波特率选择9 600 b/s。

数据接收控制模块主要实现对串行数据的串并转换,转换的串行数据按照既定的数据帧格式进行输出。UART数据接收协议采用1位起始位、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验位的格式,在9 600 b/s波特率下,UART数据采集步骤如下:

UART数据接收模块接收的数据经过缓存、解析后,按地址存入相应的数据寄存器中。寄存器作为数据存储的数字设备,2路猝发多脉冲信号参数包括猝发脉冲个数、猝发脉冲间隔、猝发脉冲串脉冲个数、猝发脉冲串脉冲频率、A猝发脉冲串脉宽、B猝发脉冲串脉宽等,共需要21个计数寄存器。

猝发多脉冲产生模块根据设置的参数输出猝发脉冲信号,其脉宽以及脉冲个数等参数是通过对数据寄存器保存的数据进行计数来实现的。本文采用有限状态机方式实现猝发多脉冲产生模块的控制。

上位机监控界面采用VB软件编程实现,通过调用MSComm串口通信控件设置通信协议,实现与FPGA建立数据通信。操作者通过监控界面预置2路猝发多脉冲信号参数,输入完成后点击参数下载按钮,再点击开始运行按钮后,FPGA开始猝发多脉冲信号的生成。上位机监控界面如图3所示。

通过上位机监控界面设置串口通信协议,与FPGA控制芯片实现串口数据通信;然后设置猝发多脉冲串的参数,完成后点击数据保存按钮,将数据保存到上位机数据文件;点击数据下载按钮,将设置的数据通过串口发送到FPGA控制芯片;点击开始运行后系统开始猝发脉冲的输出。调试实验中设置猝发脉冲个数为1个,猝发脉冲串内脉冲个数为2个,猝发脉冲串脉冲频率为5 Hz,A猝发脉冲串脉宽为180 ms、B猝发脉冲串脉宽为5 ms,单个猝发多脉冲串波形如图4所示。设置猝发脉冲个数为5个,猝发脉冲串内脉冲个数分别为5、4、3、2、1个,猝发脉冲串脉冲频率为5 Hz,A猝发脉冲串脉宽为180 ms、B猝发脉冲串脉宽为5 ms。多个猝发多脉冲串波形如图5所示。

本文所研制的基于FPGA的猝发多脉冲产生系统能够输出2路猝发多脉冲信号,脉冲参数可以调节。该系统利用FPGA内部控制模块实现多路脉冲时序输出和UART接口控制,简化了硬件电路设计;上位机通过VB软件编程的人机交互界面,与FPGA之间采用串口通信,实现远程控制。系统实现远程控制功能,采用模块化设计,可扩展性强。这一设计方案也可以运用到其他时序控制电路中。

[2] 倪晋平,李亚胜,田慧。一种多路时间序列控制仪的设计与实现[J]。西安工业大学学报,2012,32(2):88-92.

[3] 罗通顶,郭明安。远程控制高时间分辨率多通道脉冲发生器设计 [J]。与控制,2015,23(8):2921-2923.

[4] 陈伯俊,周俊敏,马军勇。基于FPGA的高精度多路同步脉冲产生系统研究[J]。科学技术与工程,2010,10(19):4794-4796.

[5] 刘纪斌,郭超,罗中省。基于FPGA的多路脉冲同步器设计[J]。电子工程师,2008,34(7):3-5.

[6] 王鹏,吕志刚,杜卫东。基于FPGA与ARM的多路时序控制系统设计与实现[J]。计算机测量与控制,2012,20(6):1540-1543.

刚刚录制了一个fpga开发流程的视频,该视频为投石问路,主要是想听听大家对于小梅哥在录制视频时需要注意的内容以及希望系列

现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是一种高密度....

EDA(ElectrONic Design Automation)即电子设计自动化技术,是指以计算机....

多节点系统,在目前的很多电子系统应用场合都可以看到。这种多节点系统由于具有结构可扩展性、功能配置的灵....

这一个新十年,时代的“大”和“快”从数字的比较上是以前难以想象的。大数据雪崩爆发时,每一片雪花都是意....

FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,....

原理图和HDL(Hardware description language,硬件描述语言)是两种最常....

FPGA/CPLD能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74电路,都可以用FPGA/....

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(LMC,LogicMacroCell)围绕中心的可编程互连矩阵单元....

内容 实现的是简单的PC机和FPGA的通信,实现一个简单的数据传回实验, 串口是按b...

随着云计算,大数据和人工智能技术应用,单靠CPU已经无法满足各行各业的算力需求。海量数据分析、机器学....

matlab与FPGA无线通信、FPGA数字信号处理系列(4)—— Vivado DDS 与 FIR IP核设计 FIR 滤波器系统

本讲使用两个DDS产生待滤波的信号和matlab产生带滤波信号,结合FIR滤波器搭建一个信号产生及滤波的系统,并编写...

一直以来,FPGA可编程器件都主要应用在通讯设备或工业控制等较为专业的应用领域,但随着不同行业使用需....

随着云计算,大数据和人工智能技术应用,单靠CPU已经无法满足各行各业的算力需求。海量数据分析、机器学....

区分固态电容和电解电容有一个很简单的方法,就是看电容顶部是否有”K“或”+“字形的开槽。固态电容是没....

I 与 M 系列确定可搭配 CXL 技术,显然英特尔的确有意推动 CXL 技术发展。而从产品规格观之....

非易失性FPGA以其低功耗、高性价比的特点在低成本FPGA市场中展露潜力。据Altera公司产品营销....

Lattice USB 3.0视频桥接解决方案是基于Lattice ECP3 FPGA系列的高清视频....

SD卡的所有命令都是6字节长度。一个命令总是以起始位(0)开始,后跟传输方向位(1),接下是6位命令....

随着电子技术的飞速发展,微处理器、存储器技术的不断革新,传统的并行总线PCI逐渐成为系统整体性能的瓶....

和传统的CDMA系统相比,第三代移动通信的最大特点在于能支持多种速率的业务,从话音到分组数据,再到多....

本文利采用双闭环PI和重复控制相结合的控制方案,首先用双闭环PI控制算法,得到高动态特性的三相交流电....

DDS的原理如图1所示,包含相位累加器、波形存储器(ROM)、数模转换器(DAC)和低通滤波器4个部....

以往FPGA在进行浮点运算时,为符合IEEE 754标准,每次运算都需要去归一化和归一化步骤,导致了....

英特尔公司在京发布了Stratix 10 GX 10M FPGA,这款拥有1020万个逻辑单元的产品....

目前,赛灵思和英特尔的FPGA市场竞逐角力,一来一往、有输有赢。鉴于双方都有不俗的实力,可以预计,未....

FPGA芯片比CPU更快,比GPU功耗更低、延时更短,且比ASIC更加便宜、周期更短,因此在目前人工....

随着IC制造工艺水平的快速发展,片上系统(SOC)在ASIC设计中得到广泛应用。微处理器IP核是SO....

据悉,该产品已形成针对多通道智能传感器信号处理的集成解决方案,实现了单一封装内智能传感器模拟数字信号....

我现在没有一个具体的方案 谁能给我个提示一下 比如 fpga从哪入手(fpga一点不会) 具体的电路应该分为哪几个模块 单...

PLL锁相环,可以对时钟网络进行系统级的时钟管理和偏移控制,具有时钟倍频和分频,相位偏移和可编程占空比的功能。...

针对GPS测量系统数据传输过程中的安全问题,采用FPGA技术设计了GPS数据加密系统。系统移植MD5....

随着云计算,大数据和人工智能技术应用,单靠 CPU 已经无法满足各行各业的算力需求。

本期我们邀请到了资深工程师白纪龙@白老大大,也是许多坛友熟知的白老师,他将为我们解答大家在PCB设计....

呼吸灯设计和实现 内容 一个周期为1s的呼吸灯,从熄灭到完全点亮一共需要1s。 将1s分为1000个1ms作为呼吸...

Achronix Semiconductor 营销副总裁 Steve Mensor 表示,这款被称为....

【雨的FPGA笔记】基础实践-------按键控制LED和BEEP设计和实现

设计内容 按KEY0时点亮最右边的灯,按动按键KEY1时依次往左移动,按下KEY2时关...

设计内容 将4个LED每隔1s从左往右分别依次点亮熄灭,形成流水状。按复位键时进行复...

FPGA的优势有三个方面:1)通信高速接口设计。FPGA可以用来做高速信号处理,一般如果AD采样率高....

hdmi矩阵切换器在众多的领域中有着广泛的运用,对于不同的运用场合和需求,有着许多不同的方案,而dm....

Xilinx的FPGA的基本结构是一样的,主要由6部分组成,分别为可编程输入/输出单元、基本可编程逻....

这个模块是music算法中的协方差矩阵中的一部分。输入的150个数是16位的,得到的结果是32位。 自己也写了代码可是结果...

经过初赛、复赛的激烈对决和层层选拔,深维科技参赛项目“超高性能数据中心FPGA异构计算加速解决方案”....

LVDS接口又称RS-644总线年代出现的一种数据传输和接口技术。LVDS是一种....

实现帧同步的关键是把同步码从一帧帧数据流中提取出来。本设计的一帧信码由39位码元组成。其中的巴克码为....

FPGA在高度并行、大吞吐量数字信号处理(DSP)应用方面享有很好的声誉。过去几代FPGA器件一直稳....

据Semico统计,FPGA市场正在逐年增长,而复合年均增长率高达38.4%,至2023年将具有55....

在今天的大数据时代,企业和消费者被各种来源的海量数据淹没,包括商业交易、社交媒体以及传感器或机器对机....

在FPGA中,如果要将一个采样率为480MHz,中频频率为302.5MHz的信号变频到零中频的基带信....

安路科技总经理文余波在接受采访时表示,安路科技能在FPGA市场上实现过亿的销售,证明了公司一直以来强....

现场可编程门阵列(FPGA)的优势就是能够制造功能强大的芯片,可重复单元设计的性质,能够吸收工艺技术....

一直以来,FPGA 的主要应用领域是电子工程。但当英特尔完成对 Altera(Altera 是最大的....

原来模块中的输入信号,定义成reg 类型,原来模块中的输出信号,定义为wire类型,但这里有个问题,....

高云半导体基于超低功耗的非易失FPGA GW1NZ-ZV器件现已全面量产,此产品是迄今为止功耗最低的....



相关阅读:uedbet体育官网

作者:uedbet体育官网


16年行业经验

16年行业经验

16年行业经验uedbet体育官网 装饰始于1999年,专注高端精品别墅装修设计、主题酒店设计、高档办公室装修。

世界500强的选择

世界500强的选择

世界500强的选择uedbet体育官网 客户大多来源于世界500强优秀企业,让原本优秀的企业更加优秀是我们永恒不变的追求和使命。

汇集国内一流设计团队

汇集国内一流设计团队

汇集国内一流设计团队uedbet体育官网 团队全部来源于国内外高等设计名校,注册设计师占总设计团队的80%以上,只有一流的设计师才能做出一流的设计作品。

预算精准合理

预算精准合理

预算精准合理预算精准,误差10%以内,合伙伙伴均为国内一线品牌供应商,与uedbet体育官网 达成长期战略合作,保证产品质量的同时,也降低了成本。

国家质量验收标准

国家质量验收标准

国家质量验收标准严格按照ISO9001:2008质量标准管理,严格选择国家ISO14001:2004环境管理标准,保证质量稳定同时符合环保要求。

工程配套一体化

工程配套一体化

工程配套一体化报建、消防、弱电系统、空调系统、家具系统、门禁考勤、监控系统、程控电话、集团视频会议系统等一体化配套。

24小时快速服务响应

24小时快速服务响应

24小时快速服务响应uedbet体育官网 装饰金牌客服24小时在线为您服务,即时响应解答疑难。工程2年保修、终身维护,水电问题24小时迅速解决。

数字化科学管理

数字化科学管理

数字化科学管理独创“全表格化、数字化”的管理模式,量化每一个标准。工地在线展示系统,随时掌控工地实况,省时省力更省心。

完工3年免费翻新

完工3年免费翻新

完工3年免费翻新极具特色、人性的三年后翻新服务;只要您成为我们的客户,工程竣工三年后将可以享受:免材料费的墙面(乳胶漆)翻新服务。

环境保鲜一条龙省心方案

环境保鲜一条龙省心方案

环境保鲜一条龙省心方案我们联合行业一流的合作伙伴为您精心准备了一系列后续服务,如办公环境的日常清洁,绿色植物的保养等,为您的办公环境持续保鲜。

客户联谊交流共赢

客户联谊交流共赢

客户联谊交流共赢与国内一线品牌人才面对面交流,扩充人脉,交换思维,有梦一起飞。定期举办新、老客户企业讨论会,加强合作,实现资源共享。

铂金会员尊享大礼包

铂金会员尊享大礼包

铂金会员尊享大礼包铂金会员可获得企业现代管理咨询、品牌策划、营销策划、业务培训等方面的资讯与服务,全面提升客户的品牌价值。