基于单片机及FPGA的舞台吊杆控制器的设计
2.2 单片机控制系统
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总线接口的E2PROM(FM24C64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。
2.3.1 FPGA控制器的模块划分
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。
2.3.2 FPGA模块的功能仿真
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中的仿真波形图如图4所示。
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