基于FPGA的高精度位移测量系统的软件设计

摘要

随着现代光学技术的高速发展，基于光学手段的位移检测技术在通讯、制造、科研、国防等许多领域得到了越来越广泛的应用，这种位移检测技术以其高精度、高速度、非接触等特点，已经逐步成为计量领域研究的重要内容。另一方面，随着计算机技术的日益普及，基于PC机的软件设计技术早已融入各行各业的发展当中，与人们的生活建立起了密不可分的联系。
　　 本文在位移检测应用日益广泛的背景下，研究基于FPGA的高精度位移测量系统的软件设计。在项目的研究中，我们一方面研究系统相关的各个软件内容和设计方法，同时为了达到验证系统性能的目的，提供了一系列具体的实验测量数据。本文研究内容主要包括以下几个方面:
　　 (1)在ISE12.3开发环境下，利用Verilog HDL语言编写FPGA控制程序，实现对系统AD的控制，使其完成高速数据采样和读取，同时完成与上位机的数据通讯。
　　 (2)在VC6.0开发环境下，利用C语言编写上位机接收程序，实现上位机与下位机之间的数据通讯，并将接收到的数据保存成文件。同时借助MFC平台开发了接收程序界面，并将整个程序封装成动态链接库文件，达到了实用效果。
　　 (3)研究了基于RS422的串口通讯方式以及通讯协议，并将其作为上位机与下位机之间的通讯接口应用于系统之中。
　　 (4)为了验证系统性能，设计并参与了一系列系统性能的验证实验，向算法设计和性能验证人员提供了大量实验数据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状综述

1．3 课题的研究内容

第2章 系统概况

2．1 系统概述

2．2 模拟电路板

2．2．1 模拟电路板概述

2．2．2 AD采样芯片MAX11046

2．3 FPGA开发板

2．4 本章小结

第3章 RS422串行通讯接口

3．1 RS422串行通讯接口简介

3．2 RS422串行通讯接口板卡

3．3 RS422串口通信的实现方法

3．4 本章小结

第4章 下位机控制软件设计

4．1 软件流程及模块划分

4．1．1 软件功能概述及运行流程

4．1．2 软件模块划分

4．2 主模块

4．2．1 主模块功能设计

4．2．2 主模块时序仿真测试

4．3 数据储存模块

4．3．1 数据储存模块功能设计

4．3．2 数据储存模块时序仿真测试

4．4 定位模块

4．4．1 定位模块功能设计

4．4．2 定位模块时序仿真测试

4．5 数据通讯模块

4．5．1 数据通讯模块功能设计

4．5．2 数据通讯模块时序仿真测试

4．6 本章小结

第5章 上位机软件设计

5．1 上位机程序介绍

5．1．1 上位机软件功能设计

5．1．2 上位机接收程序界面化设计

5．1．3 动态链接库封装设计

5．1．4 上位机接收数据测试

5．2 本章小结

第6章 系统特性验证实验

6．1 测量系统的稳定度实验

6．1．1 实验目的及所用设备

6．1．2 实验步骤

6．1．3 实验测量数据

6．2 测量系统的位移分辨率实验

6．2．1 系统位移测量分辨率的计算方法

6．2．2 实验目的及所用设备

6．2．3 实验步骤

6．2．4 实验测量数据

6．3 测试系统的高频特性实验

6．3．1 实验目的及所用设备

6．3．2 实验步骤

6．3．3 实验测量数据

6．4 本章小结

结论

参考文献

致谢