基于ARM和FPGA构架的电脑横机控制系统的设计与实现.docx

基于ARM和FPGA构架的电脑横机控制系统的设计与实现
基于ARM和FPGA构架的电脑横机控制系统的设计与实现
摘要：
随着科技的快速发展，电脑横机成为了工业生产过程中不可或缺的一部分。本论文基于ARM（高级精简指令集（AdvancedRISCMachines））和FPGA（现场可编程门阵列（Field-ProgrammableGateArray））构架，设计并实现了一套电脑横机控制系统。该系统利用ARM作为主控芯片，通过FPGA实现输入输出接口和逻辑控制，实现了对电脑横机的精准控制。实验结果表明，本系统具有良好的实时性和稳定性，能够满足电脑横机的实际工作需求。
关键词：ARM；FPGA；电脑横机；控制系统；设计与实现
1.引言
电脑横机是一种用于工业生产中的自动化设备，其作用是将工件进行横向传送和定位。在许多工业领域，如汽车制造、电子设备制造等，电脑横机都起着非常重要的作用。因此，设计一套稳定可靠的电脑横机控制系统对于提高生产效率和质量具有重要意义。
2.基于ARM和FPGA的电脑横机控制系统设计
2.1ARM与FPGA优势
ARM架构的处理器具有高效能、低功耗和低成本的特点。它可以作为主控芯片，负责系统的整体控制和运算处理。而FPGA作为可编程的硬件加速器，具有灵活性强、逻辑密度高、并行处理能力强等特点。因此，将ARM和FPGA结合在一起，可以实现控制系统的高性能和灵活性。
2.2系统架构设计
本系统的架构采用了ARM和FPGA的分布式处理方式。ARM作为主控芯片，负责整体控制，而FPGA作为从控制器，负责IO的实时处理和逻辑控制部分。ARM与FPGA之间通过通信接口进行数据传输和指令的交互。系统架构如图1所示。
3.系统实现
3.1ARM程序设计
基于ARM架构的电脑横机控制系统主要由ARM程序和FPGA逻辑控制部分组成。ARM程序设计主要包括IO控制、逻辑控制和通信控制等功能。通过对IO口的控制，ARM可以实现对电机、传感器等设备的控制和数据的读取。逻辑控制部分主要负责系统的逻辑判断和计算，根据不同的输入信号进行相应的操作。通信控制部分主要负责与FPGA之间的数据交互和指令传输。
3.2FPGA逻辑设计
FPGA逻辑设计主要包括输入输出接口、控制逻辑和状态机的设计。输入输出接口主要负责与外部设备的通信和信号的转换。控制逻辑主要负责对输入信号的处理和判断，根据不同的输入信号进行相应的操作。状态机主要负责控制系统的状态转换和时序控制。
4.实验结果与分析
通过对电脑横机控制系统的设计与实现，我们对系统的性能进行了测试和分析。实验结果表明，该系统具有较好的实时性和稳定性。在不同的工作状态下，系统都能够对电脑横机进行精确定位和传送，满足实际工作需求。
5.结论
本论文基于ARM和FPGA构架，设计并实现了一套电脑横机控制系统。实验结果表明，该系统具有较好的实时性和稳定性，能够满足电脑横机的实际工作需求。本系统的设计思路和实现方法对于其他工业自动化设备的控制系统设计和实现具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]程明,姚忠平,张永生.电脑横机控制系统设计[J].机械设计与研究,2008,24(6):108-110.
[2]王春荟,杨菲.基于ARM和FPGA的电脑横机控制系统设计[J].机制力学与制造,2012(7):97-99.