基于FPGA的集成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的集成度和速度迅速提高，為以微電子芯片為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了新的方法。在工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，用戶對(duì)系統(tǒng)的集成度和速度的要求日益提高，而且對(duì)系統(tǒng)提出了更高的設(shè)計(jì)靈活性和可持續(xù)性開(kāi)發(fā)的要求。在大型工業(yè)噴墨打印機(jī)的整個(gè)控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)控制卡的數(shù)據(jù)傳輸速度是影響系統(tǒng)速度的重要因素，而且由于打印頭的速度和個(gè)數(shù)不斷的增加，這就需要更高性能的控制系統(tǒng)，微電子技術(shù)的發(fā)展為系統(tǒng)性能的提高提供了條件。

2、 FPGA（Field Programmable Gate Array）的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、用處和可靠性逐漸增加，可編程邏輯器件（FPGA/CPLD）在各個(gè)行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。FPGA與ASIC相比，不同點(diǎn)主要在于FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來(lái)建立自己的模塊，為用戶的升級(jí)和改進(jìn)留下廣闊的空間。FPGA已經(jīng)出現(xiàn)了逐漸的代替ASIC的趨勢(shì)，F(xiàn)PGA本身的工藝水平不斷提高，速度更高，密度也更大，其設(shè)計(jì)方法的靈活性降低了整個(gè)

3、系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)成為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)不可缺少的方法。 作者根據(jù)大型工業(yè)噴墨打印機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)控制卡要求的不斷提高，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出新結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)控制卡，設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣炔辉俪蔀槠款i，為以后的可持續(xù)開(kāi)發(fā)建立了一個(gè)基本的結(jié)構(gòu)。本文在數(shù)據(jù)控制卡的設(shè)計(jì)上做出以下的研究與應(yīng)用： 1.對(duì)工業(yè)噴墨打印機(jī)的要求進(jìn)行了分析，并對(duì)打印控制卡的軟硬件功能進(jìn)行總體劃分。設(shè)計(jì)中用到同步交替?zhèn)鬏數(shù)姆椒?，解決了打印頭等待數(shù)據(jù)時(shí)間問(wèn)題。

4、 2.在數(shù)據(jù)控制卡的硬件設(shè)計(jì)中認(rèn)真考慮和分析數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣葐?wèn)題，采用DMA模式和高速的SDRAM存儲(chǔ)芯片，硬件電路從結(jié)構(gòu)和模式上都采用了高速的數(shù)據(jù)通道。 3.該數(shù)據(jù)控制卡在開(kāi)發(fā)中充分利用了FPGA設(shè)計(jì)的靈活性，采用了內(nèi)部硬化的SDRAM控制器直接讀寫(xiě)緩存，并設(shè)計(jì)了整個(gè)控制卡的打印狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。論文還對(duì)FPGA內(nèi)部各個(gè)功能模塊進(jìn)行詳細(xì)劃分和說(shuō)明。 設(shè)計(jì)中通過(guò)FPGA控制速度更高的SDRAM緩存芯片，通過(guò)USB2.0接收上