毕业论文－基于ARM和FPGA的数控系统的硬件设计

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1、学位论文 1 毕毕 业业 论论 文文 基于基于 ARMARM 和和 FPGAFPGA 的数控系统的硬件设计的数控系统的硬件设计 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论 6 6 1.1 引言.6 1.2 研究背景及国内外发展现状.7 1.2.1 研究背景7 1.2.2 国外发展状况8 1.2.3 国内研究现状8 1.3 本论文课题来源和研究内容.9 1.3.1 课题来源9 1.3.2 研究内容9 1.4 论文结构安排.9 第二章第二章 体系结构设计体系结构设计 1111 2.1 数控系统体系结构11 2.2 技术要求11 2.2.1 主要性能指标.12 2.2.2 系统输入输出接口要求.13 2.

2、2.3 精度指标.14 2.2.4 其他要求.15 2.3 总体结构分析15 2.4 软硬件功能划分17 学位论文 2 2.4.1 软硬件功能划分的原则.17 2.4.2 软硬件功能划分的具体实现.19 2.5 硬件系统划分20 2.6 板级功能划分22 2.6.1 CPU 子系统 .22 2.6.2 FPGA 子系统 22 2.6.3 DA 转换子系统 .23 2.6.4 信号隔离与转换子系统.23 2.6.4 电源子系统.24 2.7 芯片级功能划分24 2.7.1 总线接口模块.24 2.7.2 复位控制模块.24 2.7.3 中断控制模块.25 2.7.4 定时器模块.25 2.7.5

3、 键盘扫描模块.25 2.7.6 编码器计数器模块25 2.7.7 驱动器控制模块25 2.7. 8 IO 控制模块 .26 第三章第三章 板级硬件设计板级硬件设计 2727 3.1 板级设计的原则27 3.1.1 模块化设计.27 3.1.2 尽量基于成熟的设计.27 3.1.3 可重构原则.27 3.1.4 兼容性原则.28 3.2 性能分析与初步设计28 3.2.1 CPU 计算能力28 3.2.2 实时性.29 3.2.3 存储能力.30 3.2.4 FPGA 的选择和 IO 扩展能力30 学位论文 3 3.2.5 实现方案.31 3.3 CPU 子系统 31 3.3.1 ARM 子系

4、统 .31 3.3.2 存储器子系统.33 3.3.3 通信接口.33 3.4 LCD 接口33 3.5 FPGA 子系统 .34 3.5.1 配置电路和下载接口.34 3.5.2 并行接口.35 3.6 DA 转换子系统 35 3.6.1 隔离.35 3.6.2 转换.35 3.6.3 放大.36 3.7 信号隔离与转换子系统36 3.8 电源子系统38 第四章第四章 芯片级硬件设计芯片级硬件设计 3939 4.1 FPGA 介绍 .39 4.2 FPGA 的开发 .39 4.2.1 HDL 语言 39 4.2.2 开发流程与 EDA 软件 40 4.3 ACEX 系列 FPGA .41 4.4 功能实现42 4.4.1 总线接口模块42 4.4.2 复位控制模块.43 4.4.3 中断控制模块.43 4.4.4 定时器模块.45 4.4.5 键盘扫描模块.47 4.4.6 计数器模块.48 4.4.7 驱动器控制模块49 学位论文 4 4.4.8 IO 控制模块 50 4.5 HDL 编写注意事项 .50 4.5.1 HDL 的可综合性 50 4.5.2 硬件思想