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基于SOPC的可编程自动控制器研究与实现的任务书
任务书
一、任务背景
现代控制系统广泛应用于生产、交通、能源、环保、医疗等领域，实现了智能化、自动化控制的目标，为人类社会带来了极大的改善。当前，以数字信号处理技术为代表的新一代自动控制技术不断发展，成为控制系统研究的热点。
基于SOPC（SystemonProgrammableChip）的控制器作为数字控制系统的一种典型代表，它通过可编程逻辑器件，将信号处理、控制计算等功能集成在一个芯片中，实现了高度集成、高可靠性、低功耗等优点，成为控制系统研究的重要方向之一。
本项目旨在研究和实现一款基于SOPC的可编程自动控制器，通过将数字信号处理和控制计算功能集成在一个芯片中，实现对控制过程的智能化、自动化处理，同时提高系统的可靠性和稳定性，推动数字控制技术进一步发展。
二、研究内容和任务
1.系统结构设计
基于SOPC技术，设计一个具有高度可伸缩性的控制器结构，在该结构中，将各个模块按照需求添加、替换或删除，以满足不同应用场景下的需要。具体要求：
（1）设计系统总体架构，包括硬件平台和软件平台等。
（2）确定控制器所需的外设接口，如AD、DA、FPGA、网络接口等。
（3）确定控制器所需的功能模块，如时钟模块、存储模块、中断模块、计数器模块等，并进行模块设计。
2.硬件设计
根据系统结构设计结果，进行控制器硬件设计，并完成原理图绘制、PCB设计等工作。具体要求：
（1）根据控制器所需的外设接口类型、数量等设计硬件接口电路。
（2）根据系统软硬件差异和时序等要求，设计片上总线、时钟等硬件模块。
（3）按照性能、环境等要求进行选择和布局，完成PCB布线和元器件选择等工作。
3.软件设计
根据系统结构设计结果，进行控制器软件设计，编写控制器应用程序，并完成实现。具体要求：
（1）学习基于SOPC的硬件描述语言，如Verilog、VHDL等，并完成模块级的仿真及验证。
（2）设计控制器核心部件的驱动程序，如存储模块、芯片总线等。
（3）编写控制器应用程序，实现控制逻辑、输入输出、数据存储等功能，并进行功能测试。
4.实验验证
根据控制器设计结果，进行系统实验验证，完成系统的功能测试与调试，并撰写研究报告。具体要求：
（1）完成控制器的硬件与软件集成，进行系统整体测试。
（2）根据不同应用场景，进行控制器性能测试、稳定性测试、抗干扰测试等。
（3）总结实验结果，并撰写研究报告，包括控制器结构设计、硬件设计、软件设计、实验过程及结果、存在问题与改进等。
三、任务要求
1.深入学习数字控制技术知识，掌握基于SOPC的控制器结构和设计原理。
2.使用Proteus、AltiumDesigner等EDA软件进行硬件设计，并了解FPGA、PLD等硬件设计平台。
3.掌握数字电路原理，熟悉硬件描述语言（Verilog、VHDL）和编程语言（C/C++）。
4.具备较强的团队合作精神和较强的沟通、协调能力，能独立完成任务和解决问题。
四、任务计划
阶段|工作内容|考核方式|完成时间
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第一阶段|了解任务要求，开展系统结构设计和硬件电路设计|方案设计|1个月
第二阶段|学习硬件描述语言、软件设计，并进行模块级的验证|方案验收|2个月
第三阶段|完成控制器的软硬件集成与功能测试|实验验收|3个月
第四阶段|撰写研究报告，总结工作成果并进行申报|学术评审|1个月
五、主要参考文献
1.《数字逻辑与数字系统设计》（第3版），曾晓明等著，电子工业出版社，2016年。
2.《SOPC数字控制设计与实现》，尹立峰著，电子工业出版社，2018年。
3.《嵌入式数字系统原理与设计》，胡亚波著，电子工业出版社，2019年。
4.《数字逻辑设计与VerilogHDL应用》，罗必斌著，清华大学出版社，2019年。
注：以上任务书仅供参考，具体内容还需根据实际情况进行调整和修改。