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采用了EDA技术实现让单片机和FPGA器件设计舞台吊杆控-制

  采用了EDA技术实现让单片机和FPGA器件设计舞台吊杆控-制设备中,吊杆起着重要的伤脑筋。在大型的影剧院,一场演出往往需要调动大量的舞台背景,有时要控制多达64路的吊杆同时动作。操作人员要在现场不断变换舞台背景,控制室人员要不断地和现场人员进行协调,这给舞台控制带来了很大不便。对吊杆的集中控制、实时响应来自多路的请求及吊杆位置的精确定位是设计中要解决的三个关键问题。目前的舞台控制系统大都通过采用光电编码盘产生脉冲信号的方式来获取吊杆的移动距离,并直接用进行计数和控制。这种方法在响应多路请求时,往往会因为单片机任务繁重而造成计数脉冲丢失,引起测量误差。综上所述,本文提出了用CYGNAL单片机和

  舞台吊杆控制系统主要由远程控制端(PC机)、舞台吊杆控制器、现场设备、LCD显示器等组成,如图1所示。

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  系统采用分布式结构。远程控制端作为管理机,负责管理和协调现场设备,通过局域网使用UDP/IP协议发送控制指令并采集现场数据;舞台吊杆控制器作为终端,接收远程控制端送来的指令,并根据接收到的控制命令控制现场设备动作,采集到现场数据后把数据以UDP格式打包送给远程控制端,以便 远程控制端实时进行现场监控。同时为使现场能够观察到单个设备的运行情况。还把这些数据通过串口送给现场LCD显示器。

  在整个控制系统中,舞台吊杆控制器是设计的关键,它的功能有两个:其一,接收与发送UDP数据包,解析数据包并转化成FPGA控制器能够识别的格式。其二,接收FPGA控制器送来的现场信息。

  舞台吊杆控制器主要由C8051F020单片机、FPGA控制器、LCD显示器、E2PROM存储器、RTL8019网卡芯片和JTAG程序下载及调度接口等组成。其硬件组成框图如图2所示。

  前五名的公司分别是三星(5803件)、LG(4057件)、京东方(2792件)、Semiconductor Energy (2466件)、华星光电(2136件),都来自亚洲地区。

  工作原理如下:C8051F020单片机通过RTL8019网卡芯片接收远程控制端送来的UDP格式的控制命令数据包,从该控制命令数据包解析出控制指令,传输给FPGA控制器。FPGA控制器根据控制指令控制现场设备动作,并且把相关的现场数据返回给单片机。单片机把这些现场数据存入E2PROM中作为备份数据,同时送给LCD显示器,并打成UDP数据包通过网卡芯片发送给远程控制端。下面主要介绍单片机控制系统和FPGA控制器的设计。

  单片机控制系统主要由C8051F020单片机组成,主要完成数据的接收与处理。C8051F020的特点是运算速度快、集成度高、引脚可配置、工作稳定和可靠性高。它完全能够满足舞台吊杆控制器对存储器容量、多种总线接口、处理速度和浮点运算等方面的要求。

  C8051F020单片机有uart0和UART1两个串口,其中,串口UART0与LCD显示器连接,用于把舞台吊杆运行时的位置数据送给LCD显示器。单片机利用它的SMBUS接口连接带有i2C总线铁片存储器),把现场数据存入存储器,以备在掉电后得新上电时能够读出吊杆的当前位置,连续控制吊杆的运动;同时利用它的普通I/O口与网卡芯片RTL8019和FPGA控制器相连,实现数据的收发。

  我们已经知道手动变速器在赛道上的优势一段时间了,但是正如我们之前的报告所说,这是梅赛德斯AMG采购的发动机第一次与换挡杆配对。所以它预计需要一些时间来磨合。

  FPGA控制器是利用EDA方法实现的,主要用 于对霍尔传感器过来的脉冲进行计数并控制电机。由于吊杆运动过程中产生的脉冲频率高,FPGA控制器计数量大,所以本设计选择了高容量、高性能的可编程逻辑器件,即altera公司的FLEX 10K系列FPGA。

  根据系统功能要坟,FPGA控制器的顶层模块被划分为以下四个模块:两个5-32译码器、八路与门模块、八路16位可逆并行计数模块、电机控制模块,如图3所示。

  两个5-32译码器模块的功能是提供与单片机的接口,实现可编程接口逻辑。八路计数模块(COUNteR8_FILE_LAST模块)包括八个单路计数模块、数据转换模块等,其功能是对霍尔传感器过来的八路脉冲信号进行可逆计数并完成16位数据与8位数据之间的转换。由于C8051F020单片机的数据长度是8位,而计数模块完成的是16位坟数,所以必须进行数据位数的转换。

  1、报告期内,公司2018 年度业绩扭亏为盈,一方面是公司严格控制成本和费用,针对各个部门、人员制定了相应增效降费目标,管理费用较去年同期有较大幅度的下降。同时提高销售效率,销售收入增加的同时销售费用有所下降。另一方面公司转让自身持有的参股子公司华来科技17%股权,股权转让作价1.07亿元,投资收益大幅增加,对本年度的业绩有较大贡献。此外,影响利润总额和归属于上市公司股东的净利润增长的因素还包括收购eDevice《股权转让协议》中约定的业绩补偿款。

  FPGA控制器是用ALTERA公司的FLEX10K10芯片,在MAX+PLUSII软件中进行设计综合的。根据上述的模块划分,在MAX+PLUSII中的仿线 舞台吊杆控制器的软件设计

  舞台吊杆控制器的软件主要包括:主程序、UDP数据的传输与解析程序、串口数据的发送程序、数据存储程序等。

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  在使用该协议时,命令信息和状态数据都在UDP DATA数据区。为了完成控制目的,必须对这块数据区的数据制定协议,协议格式如表1所示。

  长期来看,人工智能技术将分别沿着算法和算力两条主线向前发展,并逐步带领人类进入到人机协同的新时代。

  主程序主要完成单片机和各个功能模块的初始化、对各个功能模块的调用以及对FPGA控制器的控制。由于篇幅关系,只给出主程序的流程图,如图5所示。

  实时仿真是使用PC机,用软件监视在单片机中实际运行的程序,也就是当程序下载到单片机中后,实时运行程序,在程序中设置断点,通过仿真接口,监视和控制程序的运行。这个过程其实就是调试程序(实际验证程序的正确性)。编程器和仿真器可以是一个装置,也可以是各自独立的装置。

  系统工作时,远程控制端需设定路标要运行到的位置,即计数终值和误差补偿系数。当接收到补偿系数测量命令时,控制系统将开始测量补偿系数Q。这里假设输入终止位置值为S1,实际终止位置值为S2,那么Q=(S2-S1)/S1×100%(由于惯性的缘大处着眼,S2>S1)。接着控制系统把这个误差补偿系数Q送回给远程控制器,并且存入存储器中。在吊杆实际运动时,控制系统都会对输入值进行误差补偿,即:实际运行终止值S=输入值S1-输入值S1×Q。用此方法得到的电机惯性量非常精确。

  行前研制的大规模舞台控制系统使用8044单片机完成数据处理及计数功能,通过BitBusU总线完成通信功能。由于单片机的任务非常繁重,在实际应用中经常出现脉冲丢失以及系统相应速度慢的问题。而本设计采用了EDA技术,将舞台吊杆控制器用CYGNAL单片机和FPGA实现,并且UDP/IP协议实现局域网内的通信,解决了上述问题。舞台控制系统现场应用表明,该吊杆控制器性能完全达到了要求。

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