功率电感:如何做好电源电子设备的 电磁兼容性设计的基本原理 首先是接地。接地目的包括:保证电路系统能稳定地干作;防止外界电磁场的干扰;保证安全工作。其次是屏蔽。屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个
引言
SOPC(System On a Programmable Chip)称为可编程片上系统,它是基于用可编程逻辑器件(FPGA或CPLD)的可重构的片上系统(SOC)。可编程片上系统(SOPC)是AL-TERA公司提出的一种灵活、高效的SOC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口等系统设计需要的功能模块集成到一个可编程器件上,构成一个可编共模电感程的片上系统。SOPC结合了SOC和CPLD共模电感器、FPGA各自的优点,具备有以下基本特征:至少包含一个嵌入式处理器内核;具有小容量片内高速RAM资源;丰富的IP核资源可供选择;足够的片上可编程逻辑资源;处理器调试接口和FPGA编程接口;包含部分一体成型电感器可编程模拟电路;单芯片、低功耗、微封装。
温湿度是工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天和科学实验中的重要参数,而温湿度自动控制系统广泛应用在工业生产、医药、农作物栽培和科学实验等许多领域。目前国内市场上大多数的温湿度自动控制系统是基于单片机或ARM系列芯片来设计的。对比这两种设计,基于SOPC的温湿度自动控制系统的集成度更高也更加轻便;比基于单片机的温湿度自动控制系统稳定度和精度更高,而比基于ARM系列芯片的温湿度自动控制设计方式更方便,设计周期更短.成本价更有优势。
1 系统构成
温湿度自动控制系统的总体框图如图1所示。该系统从结构上分为两层:第一层是由PC机组成的,作为上位机;第二层是由Nios系统和外围设备组成的,作为下位机,上位机与下位机之间采用RS485总线进行通信。
下位机结构框图如图2所示.它是由Nios系统和执行机构及显示、输入、输出端口组成的。Nios系统由CPU(Nios)、片上RAM、定时器、总线、异步串口UART和通用PIO组成。其中.NIOS系统通过PIO与A/D转换器、键盘、LED显示器、执行机构等连接。
温湿度自动控制系统的工作过程是:首先通过温湿度传感器进行信息采集;其次是NIOS系统把采集到的信息通过UART接口传送至上位机.上位机对采集到的信息进行分析处理;最后,NIOS系统根据上位机的分析处理结果对终端控制设备输出决策的指令,如果温度或湿度超限,则显示并报警,同时驱动风扇或加热器等设备。该控制系统在下位机还增加了键盘输入,这样下位机可以单独使用,从而使下位机本身成为一个独立的控制系统。我们下面重点介绍下位机的设计过程。
2 系统下位机的硬件设计
SOPC系统的硬件开发步骤如下:用SOPC Builder生成NiosⅡ嵌入式处理器;用QuartusⅡ将NiosⅡ嵌入式处理器和其他逻辑电路结合进行设计输入;然后进行编译(包括分析综合和布局布线);最后通过下载电缆将硬件配置数据下载到FPGA中。
本系统的下位机硬件设计采用ALTERA公司的SOPC开发工具(即SOPC Builder)进行设计。ALTERA公司提供的SOPC Builder工具可以方便设计个性化的NiosⅡ软核。裁剪掉不需要的外设以节省系统资源,增加需要的接口。利用SOPC Builder工具设计者可以很方便地把处理器,存储器、其它外设模块和必要的PIO接口连接起来开发成一个完整的系统。在SOPC Builder。图形用户界面下,设计者还可以管理IP模块.设置系统参数并选择可用的端口和外设。完成设计之后,系统启动生成程序,就会生成大量的输出文件,包括HDL逻辑文件、程序的头文件和库文件等。这些文件都包含在NiosII IDE开发环境中,在此软件开发平台上就可以进行NiosII的软件开发了。
2.1 NiosⅡ软核处理器
NiosⅡ软核处理器是ALTERA公司推出的一种通用32位RISC嵌入式处理器。它特别为可编程逻辑进行了优化设计,并配备有功能完善的开发套件。包括C/C++编译器、集成开发环境(1DE)、JTAG调试器等,是ALTERA公司可编程单芯片系统解决方案的核心。
作为软核处理器。NIOS II提供了可配置的硬件及软件调试特性.包括基本的JTAG的运行控制(tdk电感器运行、停止、单步、存储器等)、硬件断点、数据触发、片内和片外跟踪、嵌入式逻辑分析仪。这些强大的工具可以在开发阶段使用,调试通过后便可以去掉,节省资源。NIOSⅡ处理器还提供了高、中、低三种不同大电流电感性能的内核,通过与ALTERA提供的超过60种IP核(如UART、时钟、DMA、SDRAM、并行IPO等)结合使用,设计师可以方便地针对特定的应用创建一个在处理器、外设、存储器和PIO接口方面都完美的方案。除此以外,NIOSlI还有很多其他优秀的特性,如指令定制、硬件加速器等。