基于ARM和FPGA的电缆线径测控装置设计

摘要

本文针对我国当前电缆加工需求,提出一种在线测控电缆线径的方法。该方法采用线阵CCD采集线径信息,FPGA设计CCD驱动模块,以ARM嵌入式微控制器作为CPU,在电缆加工过程中实时测量出电缆线径并计算与标准线径的差值,据此输出反馈控制信号到变频调速器,进而控制牵引电机转速,从而使电缆线径维持在误差允许范围之内,满足生产要求。
　　 本文分析了线径测控在电缆加工过程中的作用及其工作原理,阐述了线阵CCD图像信号采集和处理的方法,详细介绍了ARM微控制器和FPGA模块在线径测控中的重要作用,以及硬件电路和软件模块的设计方法。
　　 硬件电路设计主要分为两部分:一部分围绕FPGA进行设计,主要有CCD的驱动电路和模数转换驱动电路的设计;另一部分围绕ARM进行设计,主要是ARM的外围电路设计,包括晶振及复位电路、按键及显示电路、D/A输出电路以及串口通信电路等的设计。
　　 软件设计是支撑硬件电路工作的必要条件,同样分为两部分:一部分在FPGA内设计完成,主要有CCD驱动程序、A/D采样驱动程序以及数据缓存FIFO的设计;另一部分在ARM内设计完成,主要的软件模块有信号采集及输出模块、数据处理模块(包括计算线径及差值、PID算法等)、键盘显示模块以及串口通信模块等。
　　 最后总结全文,给出相应结果的同时,也总结了设计过程中的一些经验及教训,提出一些值得注意的事项,并指出值得完善的地方及改进方法。