基于FPGA的反射差分光譜儀控制系統(tǒng)設計.pdf

1、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA),自問世以來受到了廣大用戶的青睞,基于硬件描述語言(HDL)的設計方式使得FPGA在高速、高密度的高端數(shù)字邏輯電路設計領域極具優(yōu)勢。在市場對系統(tǒng)級設計工具巨大需求的推動下,基于軟核處理器的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式(如Altera公司的NiosII軟核處理器)一經推出就被迅速地接受和推廣。針對控制、通訊和數(shù)據(jù)處理等混合的復雜應用需求,采用軟核嵌入式FPGA,

2、配合自主開發(fā)的基于HDL的功能模塊,是高效、快捷、靈活的解決方案。
　　本文對自主研發(fā)的反射差分光譜儀進行了電子控制系統(tǒng)設計,以改進儀器性能、提高儀器的環(huán)境適應能力,全文進行了以下主要研究工作:
　　1.介紹了反射差分光譜儀的工作原理,分析了原有控制系統(tǒng)的不足,提出了以FPGA為核心的設計方案;
　　2.基于Verilog硬件描述語言完成了FPGA與角度編碼器之間的同步串行通信和角度數(shù)據(jù)的實時采集,以及儀器中探測器和角

3、度編碼器的同步控制;
　　3.基于NiosII軟核處理器系統(tǒng)和ISP1362型USB接口芯片,在FPGA上完成了USB主從模式的固件程序設計,實現(xiàn)了FPGA與計算機、探測器的USB通信,并在此基礎上實現(xiàn)了FPGA對探測器的控制和光譜數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)的存儲傳輸。
　　4.結合了硬件描述語言設計法和嵌入式軟核設計法,綜合實現(xiàn)了探測器和角度編碼器的同步控制和實時數(shù)據(jù)采集功能,實驗測試表面,系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集準確,同步性能和采集速度均滿足