基于FPGA的感應電機特性分析硬件單元的設計.pdf

1、電機作為一種重要的機電產品,廣泛的應用于工農業(yè)生產、人們日常生活等各個領域。為了保證電機的質量,以及對電機的性能進行研究分析,電機測試是必不可少的一個環(huán)節(jié)。近年來,隨著計算機技術的大量應用,為測試系統(tǒng)的發(fā)展開拓了新的途徑；現代電子技術的迅速發(fā)展,為提高電機試驗的精度和速度,進行動態(tài)特性測試及采用新的測試方法提供了可能性,進一步推動了電機測試技術的發(fā)展。在這種發(fā)展的大背景下,我們進行了針對電機的綜合測試系統(tǒng)的開發(fā)。
　　 本文主要

2、研究的是一個對感應電機物理量進行特性分析的硬件單元,是以基于FPGA的FFT處理器設計為主要研究對象。其核心算法是以快速傅里葉變換FFT(FastFourier Transforms)為理論基礎的諧波分析方法。具體方案是采用FPGA(Field-Programmable Gate Array)技術實現的,對由ARM(Advanced RISCMachines)所采集到的感應電機的物理量進行分析的硬件單元。
　　 隨著FPGA技術

3、的普及,以及FFT算法在各個領域的廣泛應用,使用FPGA芯片設計FFT正在世界范圍內興起。FPGA芯片具備在線可編程能力、可配置性強、速度快、密度高、功耗低等特點,適合于運算量大的數字信號處理。利用FPGA實現FFT運算,使數字信號處理由軟件編程實現改為硬件邏輯實現,從而使FFT的處理速度更快,應用更廣。
　　 本文根據電機檢測系統(tǒng)對FFT處理器的實際需求,比較了傳統(tǒng)的FFT處理器算法及硬件架構后,提出了一種用FPGA實現FFT

4、算法的新方案,即采用基-2 DIT-FFT算法、整體順序處理、蝶形運算流水線處理的IEEE單精度浮點設計方案,設計了32位字長8點復數FFT處理器,即感應電機特性分析硬件單元設計。其中加法器單元用FPU(IEEE754浮點單元)實現,從而使其運算精度更高,并且設計了UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)核用來構建對FFT算法的測試平臺。在QuartusⅡ軟件上通過了綜合,并且利