現（xiàn）場（chǎng）可編程門（mén）陣列FPGA（FieldProgrammable Gate Array）是Xilinx公司於1984年首（shǒu）次開發的通用用戶可編程設備。FPGA不僅具有門陣列設備的高度集成性和多功能性，而且具有用戶（hù）可編程邏輯設備的靈活（huó）性。
FPGA由可編（biān）程邏輯單（dān）元陣列，布線（xiàn）資源和可編程I / O單元陣列組成。 FPGA包含豐富的邏輯門，寄存器和I / O資源（yuán）。 單個FPGA芯片可（kě）以實現由數百個甚至更多標準數（shù）字集成電路實（shí）現的係統。
FPGA具有靈活的結構（gòu），其邏輯單元，可編程的內（nèi）部布線和I / O單元可以由（yóu）用戶編（biān）程，從而可以實（shí）現任何邏（luó）輯功（gōng）能以滿（mǎn）足各種設（shè）計要求。 它（tā）的快（kuài）速，低功耗和強大的多功能性特（tè）別適合於複雜係統的設計。 使用FPGA還可以實現動態配（pèi）置，在線（xiàn）係統重新配置（可（kě）以在係統（tǒng）運行的不同時刻根據需要更改電路的功能，從而（ér）使係統具有各種與空間或時間（jiān）相關的任務），硬件軟化， 軟件強化和其他功（gōng）能（néng）。
鑒於高頻拉力疲勞試（shì）驗機（jī）控製器的控製規模較大，功能複雜，在開發過程中，在傳統試驗機控製器的基礎上，結合了FPGA技術和微機技術 為了全麵提（tí）高控製（zhì）器係統的性能，提高了整機的工作效率，控製精度（dù）和電氣（qì）係統的（de）可靠性，操作方便，不（bú）乏技術進步（bù）。
2控製（zhì）器的結構和內容
控製係（xì）統（tǒng）的總體結（jié）構，下部（bù）計算機是整個（gè）高頻拉力疲勞試驗機（jī）控製器的核心。 它用於生成控製（zhì）信號和數據，以控製（zhì）測試機，處理反饋信號並與（yǔ）主機進行（háng）通信。 其控製功能的強度也（yě）直接影（yǐng）響整（zhěng）個控製器的性能。 圖中的波形發生器用於激勵和保持電磁激勵器的振動。 此處，波形（xíng）發生器應輸出正弦（xián）波。
3係統采取的技術路線
在實（shí）現技術參數和功（gōng）能要求的基礎上，係統根據當前的微機和FPGA等微電子技術采用了以（yǐ）下主要技術路線：

（1）下位計算機是係統控製的（de）核心。 由於該係統的控製規模（mó）相對複雜，控（kòng）製對象（xiàng）具有某些特（tè）殊（shū）特性（例如高頻，高負載等），並且涉及到控製電動機，因（yīn）此，考慮使用（yòng）傳統的8位機，而不是使用 使用相對（duì）更強大的功能和速度。 更快的16位計算機-87C196係列。
（2）勵磁機要求輸入波（bō）形為正弦波（bō），測試頻率範圍為80〜250Hz。 此外，係統應能夠執行掃描頻率測試。 在掃頻測（cè）試中（zhōng），係統以1 Hz為步長掃描頻（pín）率（粗調），然（rán）後基於粗調進行微（wēi）調（以（yǐ）0.1 Hz為步長）以確定係統的共振點。 可以看出，能夠產生精度為0.1 Hz的波形的電路模塊是整個係（xì）統設計中非（fēi）常關鍵的部（bù）分，也（yě）是設計難題之一。 如（rú）果通過單片機或其他專用（yòng）芯片，則該部分無法實現或很難實現（xiàn）。 該係統（tǒng）使用FPGA作為波形發生器，如圖1中（zhōng）的虛（xū）線框所示（shì）。其優點是：高速（通（tōng）常芯片頻率至少為幾（jǐ）十兆字節，甚至幾百兆字節）並且可以滿足上述要求。 提到的精度要求； 用數（shù）字電路實現，抗幹擾性好。 它還可以將其他邏輯電路集成到芯片中，節省許多分立元件，還可以減小體積； 可以根據需要更改波形。
（3）直流調速是通過電壓變換實現的，而電壓變換（huàn）是通過（guò）使用晶（jīng）閘管的可控整流器實現的。 單片機將可變電壓輸（shū）出到移相觸發器，觸發（fā）器將可（kě）控導通角輸出到可控整流器，實現電動機速度的調（diào）節。 有利於提高係統的（de）可靠性。
（4）係（xì）統的一些重（chóng）要信號由數字濾波器濾波，該數字濾波器由FPGA實現。 與軟件（jiàn）濾波（bō）相比，該方法有利於提高信號的濾波效果，大大提高了濾波（bō）速度。
4模塊設計的一部分（fèn）
FPGA部分可以分為兩個模塊，其中正弦波發生器模塊可以細分為幾個小模塊，如圖2所示。 ] 4.1鎖存器設計
鎖存器用於（yú）鎖存和穩定（dìng）FPGA中單片機發送的頻率數據。 可以使用片上（shàng）鎖存器資源（或觸發器）來構造（zào）它。
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