MB86S02視頻圖像傳感器在FPGA的控制下進(jìn)行視頻圖像信息的采集，在收到PC機(jī)的采集命令后MB86S02開(kāi)始視頻信號(hào)的采集 FPGA作為系統(tǒng)的核心控制單元不僅負(fù)責(zé)視頻圖像的采集，而且負(fù)責(zé)視頻圖像信息的預(yù)處理和系統(tǒng)各單元模塊之間的數(shù)據(jù)交互。針對(duì)視頻圖像數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，系統(tǒng)采用大容量的片外SDRAMR對(duì)采集到的視頻圖像信息進(jìn)行緩存，SDRAM控制器由FPGA實(shí)現(xiàn)，視頻圖像信息經(jīng)過(guò) SDRAM緩存后首先要由FPGA對(duì)其進(jìn)行濾波處理，以消除圖像信息中的噪聲干擾，本系統(tǒng)中采用中值濾波的方式對(duì)采集到的視頻信息進(jìn)行處理，濾波后的數(shù)據(jù)通過(guò)FPGA內(nèi)部FIFO進(jìn)入DSP進(jìn)行下一步的壓縮處理。DSP上電后首先進(jìn)行引導(dǎo)程序的自加載，等待FPGA發(fā)送請(qǐng)求，在收到FPGA的請(qǐng)求后，DSP建立EDMA通道從FPGA獲取視頻數(shù)據(jù)，存滿(mǎn)一幀后，開(kāi)始對(duì)視頻圖像進(jìn)行JPEG壓縮處理，壓縮處理后的視頻圖像信息經(jīng)過(guò)FIFO緩存后，在 FPGA的控制下寫(xiě)入U(xiǎn)SB接口控制器的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，等待PC機(jī)的讀數(shù)請(qǐng)求，USB接口控制器在收到PC機(jī)的讀數(shù)請(qǐng)求后將數(shù)據(jù)寫(xiě)入PDIUSBD12的端口1，以便PC機(jī)下一步讀取數(shù)據(jù)。
2系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的總體劃分，也可以分為兩大部分來(lái)描述。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行如圖2所示，F(xiàn)PGA和DSP各自的程序獨(dú)立運(yùn)行，通過(guò)中斷信號(hào)完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。FPGA向DSP方向的指令是通過(guò)FPGA發(fā)送一個(gè)EDMA請(qǐng)求，DSP通過(guò)響應(yīng)EDMA請(qǐng)求，建立EDMA通道，開(kāi)始從FIFO中進(jìn)行預(yù)處理后數(shù)據(jù)的讀取，DSP向FPGA傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)向FPGA發(fā)送一個(gè)中斷信號(hào)，讓其從FIFO中把壓縮后的圖像數(shù)據(jù)讀出來(lái)。
整個(gè)系統(tǒng)工作流程可以簡(jiǎn)單描述如下：系統(tǒng)上電后，首先DSP由flash實(shí)現(xiàn)自舉，并運(yùn)行引導(dǎo)程序，之后轉(zhuǎn)入EDMA等待狀態(tài)，F(xiàn)PGA初始化后等待外部圖像采集命令，收到圖像采集命令后開(kāi)始進(jìn)行圖像采集，并對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的圖像經(jīng)過(guò)FIFO緩沖，在存儲(chǔ)一定量的數(shù)據(jù)之后，F(xiàn)PGA通過(guò)半滿(mǎn)信號(hào)向DSP發(fā)送EDMA請(qǐng)求，等待DSP響應(yīng)，DSP一旦收到來(lái)自FPGA的EDMA請(qǐng)求，立即建立EDMA通道，從FIFO中讀取數(shù)據(jù)到L2存儲(chǔ)器，存滿(mǎn)一幀圖像后DSP開(kāi)始圖像壓縮，等待一幅圖像壓縮完成之后，DSP會(huì)向FPGA發(fā)送中斷信號(hào)，F(xiàn)PGA在收到中斷信號(hào)后開(kāi)始從 FIFO中讀取壓縮后的圖像數(shù)據(jù)。一幀數(shù)據(jù)讀完后，判斷編碼信號(hào)是否有效，如果有效則按同樣的規(guī)則對(duì)下一幀圖像進(jìn)行壓縮，如果無(wú)效則通知DSP結(jié)束。
3結(jié)論
本設(shè)計(jì)方案已經(jīng)經(jīng)過(guò)了硬件驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)處理。
系統(tǒng)體積僅為70×70mm，功耗小于5W，中值濾波速率平均20F/S，JPEG壓縮速率平均25F/s以上。不僅滿(mǎn)足了視頻處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，且體積小、功耗低，而且基于FPGA的可編程性，本系統(tǒng)具有良好的靈活性和擴(kuò)展性。
主營(yíng)產(chǎn)品，優(yōu)勢(shì)供應(yīng)，充足庫(kù)存：
FOXOBORO(福克斯波羅) I/A：AW51B,P0400YC FBM02,P0400YV FBM18,P0400ZE FBM04,P0914WM FBM241C,FBM217 P0914TR,FBM242 P0916TA,CP40B P0961BC,FBM44 P0950BN等。
ALSOM MOTOROLA MVME系列：MVME 162-12、MVME 167-02、MVME177-004、等系列。
HP（惠普）:工作站、服務(wù)器、HP 9000 工作站、HP 75000 系列備件、HP VXI 測(cè)試設(shè)備。
Honeywell（霍尼韋爾）：DCS系統(tǒng)備件模件、HONEYWELL TDC系列， QCS,S9000等備件。
Yaskawa（安川）：伺服控制器、伺服馬達(dá)、伺服驅(qū)動(dòng)器。
Allen Bradley（羅克韋爾）: 1756/ 1771/ 1785/ 2711系例、Reliance機(jī)電等產(chǎn)品。
Woodward（伍德沃德）：SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。
NETWORK APPLIANCE：數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊。
Schneider（施耐德）：MODICON 140系列、Quantum內(nèi)存卡、Quantum電源模塊等。
XYCOM：XVME-103、XVME-690、VME總線等備件。
FANUC（法那克）：模塊、卡件、驅(qū)動(dòng)器等各類(lèi)備件。NOKI（尼康）：卡件、模塊備件。
SIEMENS（西門(mén)子）：Siemens Iskamatic，Siemens Simatic S5，Siemens Simatic C1，數(shù)控系統(tǒng)等。
Bosch Rexroth(力士樂(lè))：電子傳動(dòng)與控制，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)器等。
Rexroth Indramat：特殊產(chǎn)品。 ※貝加萊（B&R）：PLC
ABB:ABB Masterpiece200/AC450,ABB Masterview 850/1,Advant OCS,MOD 30/MODCELL,MOD 300,Bailey INFI90,ABB Procontic,ABB Procontrol.等系統(tǒng)備件。
TOSHIBA 東芝：DSV1-DA,VCM1X4 2N8C2184P001-G,VCMIX4,VPCPX1,VBMPX1,等。
HITACHI 日立：AIC200,CAM810,CPU800,CRT860,CTR850,CRT870,FLP800A,DHW850等。
dcs是分布式控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，亦稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)，它是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，是在計(jì)算機(jī)、通訊、控制和crt技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。
3.2 dcs的發(fā)展歷程
??上世紀(jì)60年代以后，隨著生產(chǎn)工程的大型化和復(fù)雜化，誕生了計(jì)算機(jī)集中監(jiān)視和控制的集中控制系統(tǒng)。集中控制方便了監(jiān)視、操作和管理，同樣也使危險(xiǎn)性高度集中，系統(tǒng)一旦故障，對(duì)裝置造成的影響和危險(xiǎn)性都是非常大的。隨著微處理機(jī)的誕生，為新型控制系統(tǒng)的開(kāi)放創(chuàng)造了無(wú)比優(yōu)越的條件。1975年，隨著計(jì)算機(jī)、通訊、控制和crt 4c技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，美國(guó)honeywell首次向全球推出了分散控制系統(tǒng)tdc-2000，從第一套dcs誕生至今，dcs系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。
??1975至1980年為初創(chuàng)階段。由于軟硬件技術(shù)的限制，此時(shí)的dcs系統(tǒng)性能還不十分完善，硬件結(jié)構(gòu)還不十分成熟。
??1981至1987年為第2個(gè)階段。這一時(shí)期容錯(cuò)、冗余技術(shù)已經(jīng)成熟使用，系統(tǒng)可靠性很高，性能十分優(yōu)越，各種控制功能十分豐富。在該階段dcs從單純的工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化控制向生產(chǎn)管理自動(dòng)化發(fā)展。這一代的dcs主要將lan（local area network）技術(shù)引入，使dcs的網(wǎng)絡(luò)功能大大加強(qiáng)。
??1987至今為第3個(gè)發(fā)展階段。各廠家采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（iso）開(kāi)放系統(tǒng)互連（osi）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上產(chǎn)生制造自動(dòng)化協(xié)議（map）標(biāo)準(zhǔn)來(lái)解決不同機(jī)型的互連問(wèn)題。 dcs系統(tǒng)在硬件上使用了更先進(jìn)的cpu及冗余技術(shù)，存儲(chǔ)容量及通訊速度大幅度提高，軟件上采用通用操作系統(tǒng)。在該階段dcs將控制、監(jiān)督和管理調(diào)度有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息的自動(dòng)化管理。
3.3 dcs的特點(diǎn)和功能
??（1）dcs的主要特點(diǎn)。dcs具有以下主要特點(diǎn)：控制與顯示分離；采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；完備的開(kāi)放系統(tǒng)；可靠性高；具有綜合性和專(zhuān)業(yè)性；實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話技術(shù)；系統(tǒng)擴(kuò)展靈活；管理能力強(qiáng)。
??（2）dcs的主要功能。dcs系統(tǒng)能很好的完成工業(yè)連續(xù)控制、回路儀表控制等，dcs多年的實(shí)踐表明，其在連續(xù)控制領(lǐng)域已經(jīng)成為一種成熟的技術(shù)和完善的控制系統(tǒng)，同時(shí)其友好的人機(jī)界面、建立在冗余技術(shù)上的可靠性、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、單一的數(shù)據(jù)庫(kù)、組態(tài)靈活等特點(diǎn)得到了廣大用戶(hù)的好評(píng)。
3.4 dcs的發(fā)展趨勢(shì)
??dcs在連續(xù)控制領(lǐng)域有這極其重要的地位，到目前為止，對(duì)于dcs未來(lái)發(fā)展問(wèn)題有許多爭(zhēng)論，但下面的幾個(gè)問(wèn)題是大多數(shù)認(rèn)識(shí)認(rèn)為dcs急需解決的問(wèn)題；
??（1）開(kāi)放性。關(guān)于開(kāi)放性，這個(gè)問(wèn)題是制約dcs發(fā)展的一個(gè)很大的因素，由于dcs各廠家對(duì)于自己的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和系統(tǒng)軟件采取嚴(yán)格的保密措施，這就造成了如果別的廠家的plc或其它的控制設(shè)備就不可能很好的無(wú)縫的接入dcs控制系統(tǒng)，往往需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換，得到的通訊速率和通訊能力都很不理想，例如honeywell公司的tps系統(tǒng)和ab公司的plc5系列的plc進(jìn)行通訊就需要通過(guò)串口并加上雙方為通訊開(kāi)發(fā)出來(lái)的輔助設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)通訊量較大時(shí)，其實(shí)時(shí)性就大大降低，這個(gè)問(wèn)題就阻礙了dcs的應(yīng)用領(lǐng)域和競(jìng)爭(zhēng)力。目前一些dcs廠家已經(jīng)意識(shí)到該問(wèn)題的嚴(yán)重性，除去通信問(wèn)題以外，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面、控制策略的組態(tài)等方面，都有開(kāi)放性問(wèn)題，所以隨著技術(shù)進(jìn)步，dcs的開(kāi)放性需要逐漸加強(qiáng)，而且還應(yīng)發(fā)揮其特色，使分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從傳統(tǒng)dcs中解放出來(lái)，使dcs與cips系統(tǒng)的調(diào)度層、管理層、決策層（輔助決策層）進(jìn)行無(wú)縫連接，將dcs的相關(guān)信息上傳，使其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)為上述３層所共用，避免重復(fù)建庫(kù)，為先進(jìn)控制和優(yōu)化建好平臺(tái)，與上層的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)共享數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)管控一體化。
??（2）價(jià)格。關(guān)于價(jià)格，當(dāng)然應(yīng)從性能價(jià)格比、產(chǎn)品生命周期及用戶(hù)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)裝置的自控要求對(duì)dcs進(jìn)行選型、工程費(fèi)用、維修費(fèi)用等方面綜合考慮。更重要的是目前plc系統(tǒng)、工控機(jī)系統(tǒng)（ipc）的價(jià)格都是以廉價(jià)著稱(chēng)，所以dcs廠商在這方面面臨的形勢(shì)很?chē)?yán)峻，今后dcs應(yīng)在降低成本、減少維修費(fèi)用、發(fā)展遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)及完善服務(wù)體系等方面多下功夫，應(yīng)對(duì)plc和ipc與之的競(jìng)爭(zhēng)。
ABB PFEA113-20 模塊它能夠安裝在軸承座下方，測(cè)量垂直分力，可以雙向測(cè)量，PFCL241-SE適用于軋機(jī)環(huán)境，配有帶護(hù)套的固定連接電纜模塊
INNPM01網(wǎng)絡(luò)處理器模塊，INNPM1網(wǎng)絡(luò)處理器模塊，INNP12網(wǎng)絡(luò)處理器模塊，INNP22網(wǎng)絡(luò)處理器模塊，INNTP01工廠環(huán)路至計(jì)算機(jī)傳輸模塊，INPBS01并行總線從模塊，INPCI01工廠環(huán)路至計(jì)算機(jī)接口，INPCI02工廠環(huán)路至計(jì)算機(jī)接口PFEA113-20
電力系統(tǒng)部：電力系統(tǒng)部為世界各地的輸配電網(wǎng)絡(luò)和發(fā)電廠提供全套系統(tǒng)和服務(wù)，***是變電站和變電站自動(dòng)控制系統(tǒng)ABB PFEA113-20 模塊
ABB接觸器包括接觸器和熱過(guò)載繼電器，他們適用于建筑業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域，如：電機(jī)控制、保暖和通風(fēng)、空調(diào)、水泵、提升設(shè)備、照明和校正功率因數(shù)等，規(guī)格包括4 和 5.5KW 的微型接觸器、高達(dá)400kW 的接觸器組(AC3)，建筑用接觸器（家用和工業(yè)用），拍合式接觸器，熱過(guò)載繼電器和電子繼電器，以及***附件，確保選擇靈活性和滿(mǎn)足客戶(hù)需求PFEA113-20
ABB 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器可按電氣編號(hào)430提供過(guò)載保護(hù)，工控可提供手動(dòng)操作; 過(guò)載可提供可調(diào)雙金屬脫扣機(jī)構(gòu)，可調(diào)環(huán)境補(bǔ)償?shù)燃?jí)10 過(guò)載繼電器 (-20°C 至 +45°C 密封的) 外殼帶下列附件 : 掛鎖和指示燈 高達(dá)30kA 或 85kA 不須帶后備熔絲 含附件ABB PFEA113-20 模塊
省時(shí)性
程序簡(jiǎn)短可以節(jié)省程序運(yùn)行時(shí)間，但簡(jiǎn)短與省時(shí)并不完quan是yi回事。因?yàn)檫\(yùn)行程序時(shí)間雖與程序所擁有指令條數(shù)有關(guān)，而且還與所使用的是什么指令有關(guān)。PLC指令不同，執(zhí)行的時(shí)間也不同。而且，有的指令，在邏輯條件ON時(shí)執(zhí)行與在OFF時(shí)執(zhí)行其時(shí)間也不同。另外，由于使用了流程控制指令，在程序中，不是所有指令都要執(zhí)行等。所以，運(yùn)行程序的時(shí)間計(jì)算是較復(fù)雜的。但要求其平均時(shí)間少，zui大時(shí)間也不太長(zhǎng)是必要的。這樣可提gaoPLC的響應(yīng)速度。
省時(shí)的關(guān)鍵是用好流程控制指令。按情況確定yi些執(zhí)行的指令，作必bei部分，其余的可依程序進(jìn)行，有選擇地執(zhí)行，或作些分時(shí)工作的設(shè)計(jì)，避免zui大時(shí)間太長(zhǎng)等。
可讀性
要求所設(shè)計(jì)的程序可讀性要好。這不僅便于程序設(shè)計(jì)者加深對(duì)程序的理解，便地調(diào)試，而且，還要便于別人讀懂你的程序，便于使用者維護(hù)。必要時(shí)，也可使程序推廣。
要使程序可讀性好，所設(shè)計(jì)的程序就要盡可能清晰。要注意層次，實(shí)現(xiàn)模塊化，以至于用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì)。要多用yi些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。
再就是I/O分配要有規(guī)律性，便于記憶與理解。必要時(shí)，還要做yi些注釋工作。內(nèi)部器件的使用也要講規(guī)律性，不要隨便地拿來(lái)就用。
可讀性在程序設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)就要注意。這不易完quan做到。因?yàn)樵诔绦蛘{(diào)試的過(guò)程中，指令的增減，內(nèi)部器件的使用變化，可能使原較清晰的程序，變的有些亂。所以在設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)調(diào)試增減留有yi定的余地，然后調(diào)試完畢后再做yi下整理，這樣所設(shè)計(jì)的程序具有更gao的質(zhì)量。
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