基于單片機及FPGA的舞臺吊桿控制器的設(shè)計
1 舞臺吊桿控制系統(tǒng)的組成及工作原理
舞臺吊桿控制系統(tǒng)主要由遠程控制端(PC機)、舞臺吊桿控制器、現(xiàn)場設(shè)備、LCD顯示器等組成,如圖1所示。
系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)。遠程控制端作為管理機,負責(zé)管理和協(xié)調(diào)現(xiàn)場設(shè)備,通過局域網(wǎng)使用UDP/IP協(xié)議發(fā)送控制指令并采集現(xiàn)場數(shù)據(jù);舞臺吊桿控制器作為終端,接收遠程控制端送來的指令,并根據(jù)接收到的控制命令控制現(xiàn)場設(shè)備動作,采集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)后把數(shù)據(jù)以UDP格式打包送給遠程控制端,以便 遠程控制端實時進行現(xiàn)場監(jiān)控。同時為使現(xiàn)場能夠觀察到單個設(shè)備的運行情況。還把這些數(shù)據(jù)通過串口送給現(xiàn)場LCD顯示器。
2 舞臺吊桿控制器的硬件設(shè)計
在整個控制系統(tǒng)中,舞臺吊桿控制器是設(shè)計的關(guān)鍵,它的功能有兩個:其一,接收與發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包,解析數(shù)據(jù)包并轉(zhuǎn)化成FPGA控制器能夠識別的格式。其二,接收FPGA控制器送來的現(xiàn)場信息。
2.1 舞臺吊桿控制器的硬件組成及工作原理
舞臺吊桿控制器主要由C8051F020單片機、FPGA控制器、LCD顯示器、E2PROM存儲器、RTL8019網(wǎng)卡芯片和JTAG程序下載及調(diào)度接口等組成。其硬件組成框圖如圖2所示。
工作原理如下:C8051F020單片機通過RTL8019網(wǎng)卡芯片接收遠程控制端送來的UDP格式的控制命令數(shù)據(jù)包,從該控制命令數(shù)據(jù)包解析出控制指令,傳輸給FPGA控制器。FPGA控制器根據(jù)控制指令控制現(xiàn)場設(shè)備動作,并且把相關(guān)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)返回給單片機。單片機把這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)存入E2PROM中作為備份數(shù)據(jù),同時送給LCD顯示器,并打成UDP數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)卡芯片發(fā)送給遠程控制端。下面主要介紹單片機控制系統(tǒng)和FPGA控制器的設(shè)計。
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