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1、-论智能控制器核心部件的认识智能控制器intelligent controller是指嵌入微处理器并与现场总线连接的控制阀门开关的控制局部它与执行机构一起不仅具有执行器的功能,而且还具有控制、运算和通信等功能,同时可以实现网络化管理。智能控制器拥有自己独一无二的优点，所以在各个方面都有应用。比方客房，家用，智能电动机，自动照明控制器等等。智能控制器核心部件主要是由四大核心部件组成：数字信号处理DSP(Digital Signal Processing，简称DSP)。ARM处理器AdvancedRISCMachines，简称ARM。复杂可编程逻辑器件CPLD(ple* Programmable
2、Logic Device，简称CPLD)。即现场可编程门阵列FPGAFieldProgrammable Gate Array,简称FPGA)。一DSP数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)。信息化的根底是数字化，数字化的核心技术之一是数字信号处理，数字信号处理的任务在很大程度上需要由DSP器件来完成，DSP技术已成为人们日益关注的并得到迅速开展的前沿技术。它是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速开展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的开展。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对
3、信号进展采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是承受模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进展修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。DSP的特点包括
4、，通过一个独立的用户界面，可以将广告互换和其他媒体提供者连接；自动化的竞标管理功能，一般包含了实时的竞标系统；捕捉和管理品牌数据及提高目标客户群的第三方数据的能力；结合所有媒体资源，控制预算和竞争率；通过多媒体供给商，完全集成竞争对手的性能报告。DSP微处理器芯片一般具有如下主要特点：1. 在一个指令周期可完成一次乘法和一次加法；2. 程序和数据空间分开，可以同时指令和数据；3. 片具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时；4. 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；5. 快速的中断处理和硬件I/O支持；6. 具有在单周期操作的多个硬件地址产生器；7. 可以并行执行多个操作；8.
5、 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。当然，与通用微处理器相比，DSP微处理器芯片的其他通用功能相对较弱些。 其优点是：对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小；容易实现集成；VLSI可以分时复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波；可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；可用于频率非常低的信号。 其缺点是：需要模数转换；受采样频率的限制，处理频率围有限；数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。但是其优点远远超过缺点。DSP的应用：1 语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音、语音储存等。2 图像/图
6、形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。3 军事：通信、雷达处理、声呐处理、导航、全球定位、跳频电台、搜索和反搜索等。 4 仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。 5 自动控制：控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。6 医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。7 家用电器：数字音响、数字电视、可视、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等二 ARMARMAdvancedRISCMachines，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARM处理器是一个32位元精
7、简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。目前的ARM有多种系列，而常用的主要有：ARM7系列，ARM9系列，ARM9E系列ARM10E系列，SecurCore系列，Intel的*scale，Intel的StrongARM ARM11系列。其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为平安要求较高的应用而设计。ARM处理器的特点：1. 体积小、低功耗、低本钱、高性能；2. 支持Thumb16位/ARM32位双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3. 大量使用
8、存放器，指令执行速度更快；4. 大多数数据操作都在存放器中完成；5. 寻址方式灵活简单，执行效率高；6. 指令长度固定。 ARM存放器的构造：ARM处理器共有37个存放器，被分为假设干个组BANK，这些存放器包括：31个通用存放器，包括程序计数器PC指针，均为32位的存放器。6个状态存放器，用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态，均为32位，目前只使用了其中的一局部。 ARM的指令构造：ARM微处理器的在较新的体系构造中支持两种指令集ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比拟
9、，可节省30%40%以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。ARM的体系构造 ：1.CISCple*InstructionSetputer，复杂的指令集计算机在CISC指令集的各种指令中，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。 2. RISCReducedInstructionSetputer，精简指令集计算机RISC构造优先选取使用频最高的简单指令，防止复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等。RISC指令集应具有如下特点：1采用固定长度的指令格式，指令归整、简
10、单、根本寻址方式有23种。2使用单周期指令，便于流水线操作执行。3大量使用存放器，数据处理指令只对存放器进展操作，只有加载/存储指令可以存储器，以提高指令的执行效率。除此以外，ARM体系构造还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗：4所有的指令都可根据前面的执行结果断定是否被执行，从而提高指令的执行效率。5可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。6可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。7在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。 三 CPLDCPLD(ple* Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件
11、，是从PAL和GAL器件开展出来的器件，相对而言规模大，构造复杂，属于大规模集成电路围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其根本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆“在系统编程将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统.CPLD简介：CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互联矩阵单元组成。其中MC构造较复杂，并具有复杂的I/O单元互连构造，可由用户根据需要生成特定的电路构造，完成一定的功能。由于CPLD部采用固定长度的金属线进展各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测
12、性，防止了分段式互连构造时序不完全预测的缺点。CPLD的历史及应用领域：20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件-PLD诞生了。其输出构造是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件构造设计可有软件完成相当于房子盖好后人工设计局部室构造，因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的构造也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件-CPLD。目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。CPLD器件特点：它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用围宽、开发工具先进、设计制造本钱低、对设计者
13、的硬件经历要求低、标准产品无需测试、性强、价格群众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成局部，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。CPLD的使用：CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其根本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相智能控制器intelligent controller是指嵌入微处理器并与现场总线连接的控制阀门开关的控制局部它与执行机构一起不仅具
14、有执行器的功能,而且还具有控制、运算和通信等功能,同时可以实现网络化管理。智能控制器拥有自己独一无二的优点，所以在各个方面都有应用。比方客房，家用，智能电动机，自动照明控制器等等。应的目标文件，通过下载电缆“在系统编程将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。以抢答器为例讲一下它的设计装修过程，即芯片的设计流程。CPLD的工作大局部是在电脑上完成的。翻开集成开发软件Altera公司 Ma*+plu*II)画原理图、写硬件描述语言VHDL，Verilog编译给出逻辑电路的输入鼓励信号，进展仿真，查看逻辑输出结果是否正确进展管脚输入、输出锁定7128的64个输入、输出管脚可根据需要设定生成代码通
15、过下载电缆将代码传送并存储在CPLD芯片中。7128这块芯片各管脚已引出，将数码管、抢答开关、指示灯、蜂鸣器通过导线分别接到芯片板上，通电测试，当抢答开关按下，对应位的指示灯应当亮，答对以后，裁判给加分后，看此时数码显示加分结果是否正确，如发现有问题，可重新修改原理图或硬件描述语言，完善设计。设计好后，如批量生产，可直接复制其他CPLD芯片，即写入代码即可。如果要对芯片进展其它设计，比方进展交通灯设计，要重新画原理图、或写硬件描述语言，重复以上工作过程，完成设计。这种修改设计相当于将房屋进展了重新装修，这种装修对CPLD来说可进展上万次。家庭成员：经过几十年的开展，许多公司都开发出了CPLD可编程逻辑器件。比拟典型的就是Altera、Lattice、*ilin*世界三大权威公司的产品，这里给出常用芯片： Altera EPM7128S(PLCC84)Lattice LC4128V(TQFP100)*ilin* *C95108 (PLCC84) 。四 FPGAFPGAFieldProgrammable Gate Array，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的根底上进一步开展的产物。它是作为专用集成电路ASIC领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的
