开题报告-赵泽良.doc

西安工业大学北方信息工程学院 毕业设计(论文)开题报告 题目： 系 电子信息系 专 业 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012年日 题目背景 多路时序控制系统是一种广泛应用于军事、社会生活等领域的控制系统。如靶场多个测试设备的信号控制、多路设备电源的输出开关控制等。很多系统的功能都依赖于多路时序控制系统。时序控制核心单元的设计和实现，早期时采用分离式中、小规模数字电路芯片搭建，结构复杂，实现繁琐，可靠性差。随着新型的超大规模逻辑器件不断出现，越来越多的设计采用可编程逻辑器件代替中、小规模数字电路芯片。使得简化多路时序控制系统的电路具有很大的研究意义。 研究意义 基于FPGA与ARM7的多通道、多时间范围的同步时序控制系统，采用FPGA实现20路高精度的信号延时输出控制，通过ARM7的数据总线接口实现了FPGA与ARM7的数据交互；重点介绍了系统的硬件电路设计、FPGA与ARM总线的设计和FPGA内部程序模块的设计；各通道的输出信号类型与延时时间等参数均可以通过人机接口现场配置，也可以通过上位机软件来配置；该设计可以保证各通道信号通过外触发信号为基准来进行延时输出，系统的延时时间精度小于1us；ARM7处理器芯片采用PHILIPS公司的LPC2214，FPGA采用ALTERA公司CYCLONE系列的EP1C12Q240；采用硬件描述语言VERILOG来设计延时模块，延时精度达到1us；该系统在控制多路终端系统中有很广泛的用途。 多路时序控制系统在设计中对功能的实现进行了划分，充分利用ARM7微处理器的运算能力和FPGA 的高速逻辑处理能力，基于FPGA与ARM 的硬件平台设计出了具有嵌入式特性、可靠性高的时序控制单元。该系统电路简单，功耗低，输出方式灵活，具有良好的兼容性、扩容性与移植性，可以对多路设备进行准确的延时控制。因此对多路时序控制系统的研究具有较好的实际意义。 国内外相关研究情况 同步时序控制系统是火炮试验中的重要控制仪器，主要用于试验中的火炮点火控制、高速像机、数采系统等测试设备的同步触发时序控制，其时序控制精度关系到火炮试验数据采集的成败,系统包含6路输出控制通道，通道间的时序控制精度为40us，各通道时间脉宽在32s内可调，利用PCI总线模块与硬件定时技术实现时序精确控制，系统操作简单安全可靠，完全满足靶场火炮试验时序控制需求。 2．本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施。 （一）主要内容 多路时序控制系统以外触发信号为基准进行延时，依次输出电平信号进行控制，主要用于20台测试设备的启动控制。控制仪的主控单元主要由ARM 处理器LPC2214、FPGA 电路组成；其他外围电路包括：RS485通信接口电路、人机接口电路、电源电路、存储电路、外触发电路、输出驱动电路等。人机接口电路主要是液晶与键盘接口电路，键盘选用4x4矩阵键盘，液晶选用8寸彩屏，带RS485串口。20路通道的延时参数、输出信号类型、信号的使能与屏蔽等功能，通过键盘配置，在液晶上进行显示，参数配置完后，就可以启动触发信号进行延时输出控制。 本课题重点是让学生掌握ARM7处理器LPC2214基本知识和基本应用，以及液晶驱动程序与键盘扫描程序设计、通信程序的设计。 1.ARM7系列微处理器 ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价格和功耗要求较高的消费类应用。ARM7系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。ARM7 系列微处理器包括如下几种类型的核： ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核。 该系统采用ARM7处理器LPC2214 作为整个主控单元的核心，用于控制平台的上 层管理，并通过数据总线与FPGA 进行数据交互，从而构成一个功能强大的硬件平台。 2.矩阵键盘 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，