一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，包括：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)MCU，用于發(fā)送或接收命令；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，與所述MCU相耦接，用于根據(jù)接收的命令進(jìn)行算法運(yùn)算；電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，與所述FPGA相耦接，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本實(shí)用新型使用MCU和FPGA的混合系統(tǒng)，解決了實(shí)時(shí)性與精度的雙重問題。在系統(tǒng)中MCU做為主器件僅僅用來傳遞發(fā)送命令，很好的利用了MCU控制能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而算法則全部交由FPGA來負(fù)責(zé)，F(xiàn)PGA有著精確的時(shí)鐘線，可以輸出任意頻率，任意占空比的方波，非常適合對(duì)風(fēng)扇的控制；而對(duì)于鏡頭控制方面通過和相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片相配合，完全可以達(dá)到像素級(jí)的移動(dòng)，同時(shí)FPGA并行處理的設(shè)計(jì)理念對(duì)解決大數(shù)據(jù)量，復(fù)雜算法有著特殊的優(yōu)勢(shì)。
【專利說明】一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在大部分的控制產(chǎn)品都是采用MCU(Micro Control Unit，中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)或者單片機(jī))來進(jìn)行控制，但MCU雖然控制能力強(qiáng)，但處理數(shù)據(jù)量小，實(shí)時(shí)性和精度不高，外圍器件過多，其抗干擾能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，對(duì)環(huán)境依賴性強(qiáng)。
[0003]對(duì)于投影領(lǐng)域來說，實(shí)時(shí)性和精度要求卻非常高，風(fēng)扇要達(dá)到1023級(jí)的控制精度，而對(duì)鏡頭來說，有時(shí)甚至?xí)_到像素級(jí)單位，這樣精確的系統(tǒng)顯然對(duì)只用MCU直接控制來說是不夠的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，以提高投影的實(shí)時(shí)性和精度。
[0005]為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)包括:
[0006]單片微型計(jì)算機(jī)MCU，用于發(fā)送或接收命令；
[0007]現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA (Field — Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)，與所述單片微型計(jì)算機(jī)MCU相耦接，用于根據(jù)接收的命令進(jìn)行算法運(yùn)算；
[0008]電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA相耦接，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0009]上述技術(shù)方案具有如下有益效果:因?yàn)椴捎盟黾す馔队皺C(jī)硬件控制系統(tǒng)包括:單片微型計(jì)算機(jī)M⑶，用于發(fā)送或接收命令；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，與所述單片微型計(jì)算機(jī)MCU相耦接，用于根據(jù)接收的命令進(jìn)行算法運(yùn)算；電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA相耦接，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)手段，所以達(dá)到了如下的技術(shù)效果:使用MCU和FPGA的混合系統(tǒng)，解決了實(shí)時(shí)性與精度的雙重問題。在系統(tǒng)中MCU做為主器件僅僅用來傳遞發(fā)送命令，很好的利用了 MCU控制能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而算法則全部交由FPGA來負(fù)責(zé)，F(xiàn)PGA有著精確的時(shí)鐘線，可以輸出任意頻率，任意占空比的方波，非常適合對(duì)風(fēng)扇的控制；而對(duì)于鏡頭控制方面通過和相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片相配合，完全可以達(dá)到像素級(jí)的移動(dòng)，同時(shí)FPGA并行處理的設(shè)計(jì)理念對(duì)解決大數(shù)據(jù)量，復(fù)雜算法有著特殊的優(yōu)勢(shì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用實(shí)例硬件系統(tǒng)組成示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0014]如圖1所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)包括:
[0015]MCU 11，用于發(fā)送或接收命令；
[0016]FPGA 12，與所述MCU 11相耦接，用于根據(jù)接收的命令進(jìn)行算法運(yùn)算；
[0017]電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片13，與所述FPGA 12相耦接，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0018]優(yōu)選的，所述MCU 11通過80c51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0019]優(yōu)選的，所述MCU 11具有MCU程序下載接口。
[0020]優(yōu)選的，所述FPGA 12通過XC3S50AN系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0021]優(yōu)選的，所述FPGA 12具有FPGA程序下載接口。
[0022]優(yōu)選的，所述FPGA 12具有多個(gè)控制風(fēng)扇接口，對(duì)連接的多個(gè)風(fēng)扇分別進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制)調(diào)速。
[0023]優(yōu)選的，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片13包括:直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
[0024]優(yōu)選的，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片通過L6227D實(shí)現(xiàn)，該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片具有控制直流電機(jī)接口。
[0025]優(yōu)選的，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片通過A3981實(shí)現(xiàn)，該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片具有控制步進(jìn)電機(jī)接口。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例上述技術(shù)方案具有如下有益效果:因?yàn)椴捎盟黾す馔队皺C(jī)硬件控制系統(tǒng)包括:單片微型計(jì)算機(jī)MCU，用于發(fā)送或接收命令；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，與所述單片微型計(jì)算機(jī)MCU相耦接，用于根據(jù)接收的命令進(jìn)行算法運(yùn)算；電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA相耦接，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)手段，所以達(dá)到了如下的技術(shù)效果:使用MCU和FPGA的混合系統(tǒng)，解決了實(shí)時(shí)性與精度的雙重問題。在系統(tǒng)中MCU做為主器件僅僅用來傳遞發(fā)送命令，很好的利用了 MCU控制能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而算法則全部交由FPGA來負(fù)責(zé)，F(xiàn)PGA有著精確的時(shí)鐘線，可以輸出任意頻率，任意占空比的方波，非常適合對(duì)風(fēng)扇的控制；而對(duì)于鏡頭控制方面通過和相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片相配合，完全可以達(dá)到像素級(jí)的移動(dòng)，同時(shí)FPGA并行處理的設(shè)計(jì)理念對(duì)解決大數(shù)據(jù)量，復(fù)雜算法有著特殊的優(yōu)勢(shì)。
[0027]以下通過應(yīng)用實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0028]本實(shí)用新型應(yīng)用實(shí)例通過MCU和FPGA混合協(xié)作系統(tǒng)，對(duì)相應(yīng)的風(fēng)扇和馬達(dá)進(jìn)行精確控制，可實(shí)現(xiàn)激光投影機(jī)中風(fēng)扇的PWM控制，鏡頭的移動(dòng)，縮放和聚焦。
[0029]如圖2所示，為本實(shí)用新型應(yīng)用實(shí)例硬件系統(tǒng)組成示意圖，主要包括以下幾部分:MCU芯片21，F(xiàn)PGA芯片22，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，以及相應(yīng)的輸入輸出接口。其中，MCU芯片21采用80c51系列單片機(jī)，具有MCU程序下載接口 211 ;FPGA芯片22選用XC3S50AN，具有FPGA程序下載接口 221，還具有多個(gè)控制風(fēng)扇接口 222，該FPGA芯片22擁有多達(dá)144個(gè)1 口。電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選用L6227D 23和A398124，其中，L6227D 23具有控制直流電機(jī)接口 231，A398124具有控制步進(jìn)電機(jī)接口 241，分別對(duì)應(yīng)直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:
[0030]MCU程序和FPGA程序分別通過相應(yīng)的程序下載接口，下載入MCU芯片和FPGA芯片當(dāng)中，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制命令，比如控制一號(hào)風(fēng)扇按百分之十的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，控制命令會(huì)先由MCU芯片接收，MCU隨后將命令傳遞給FPGA芯片，F(xiàn)PGA接收到命令后，對(duì)命令進(jìn)行解碼，首先確認(rèn)此命令要控制的終端為一號(hào)風(fēng)扇，然后確認(rèn)需要FPGA輸出的PWM波為可使風(fēng)扇按百分之十速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，F(xiàn)PGA將相應(yīng)的PWM波由與一號(hào)風(fēng)扇相連接的物理接口進(jìn)行輸出至一號(hào)風(fēng)扇，并同時(shí)監(jiān)控一號(hào)風(fēng)扇的實(shí)際轉(zhuǎn)速是否達(dá)到百分之十，轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)傳遞給FPGA芯片，F(xiàn)PGA將此轉(zhuǎn)速信號(hào)回傳給MCU，上位機(jī)就可通過發(fā)送相應(yīng)的讀命令讀到此時(shí)的風(fēng)扇的實(shí)際轉(zhuǎn)速了?？刂岂R達(dá)也是相同的流程，不同點(diǎn)在于，當(dāng)FPGA接收到控制某一個(gè)馬達(dá)按照需求進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)PGA會(huì)將控制信號(hào)先傳遞至相應(yīng)的控制芯片(L6227D，A3981)，之后芯片就會(huì)控制馬達(dá)完成相應(yīng)動(dòng)作，和讀取風(fēng)扇實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速信息一樣，馬達(dá)也會(huì)實(shí)時(shí)將自己所處的運(yùn)動(dòng)位置發(fā)送回給上位機(jī)，上位機(jī)只需發(fā)送相應(yīng)的讀取位置命令即可。
[0031]本實(shí)用新型所述系統(tǒng)使用MCU與FPGA混合的系統(tǒng)，結(jié)合了兩者的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔，高效，可靠，非常適合需要精確控制的場(chǎng)合。本實(shí)用新型的關(guān)鍵點(diǎn)和保護(hù)點(diǎn):采用了MCU+FPGA混合系統(tǒng)，在一塊電路板上實(shí)現(xiàn)對(duì)多達(dá)八個(gè)風(fēng)扇進(jìn)行PWM調(diào)速，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)多種器件的統(tǒng)一精確控制。
[0032]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本實(shí)用新型實(shí)施例列出的各種說明性邏輯塊(illustrative logical block)，單元，和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件，或兩者的結(jié)合進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability)，上述的各種說明性部件(illustrative components)，單元和步驟已經(jīng)通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實(shí)現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實(shí)現(xiàn)所述的功能，但這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本實(shí)用新型實(shí)施例保護(hù)的范圍。
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例中所描述的各種說明性的邏輯塊，或單元都可以通過通用處理器，數(shù)字信號(hào)處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)或操作所描述的功能。通用處理器可以為微處理器，可選地，該通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器也可以通過計(jì)算裝置的組合來實(shí)現(xiàn)，例如數(shù)字信號(hào)處理器和微處理器，多個(gè)微處理器，一個(gè)或多個(gè)微處理器聯(lián)合一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器核，或任何其它類似的配置來實(shí)現(xiàn)。
[0034]本實(shí)用新型實(shí)施例中所描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者這兩者的結(jié)合。軟件模塊可以存儲(chǔ)于RAM存儲(chǔ)器、閃存、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、⑶-ROM或本領(lǐng)域中其它任意形式的存儲(chǔ)媒介中。示例性地，存儲(chǔ)媒介可以與處理器連接，以使得處理器可以從存儲(chǔ)媒介中讀取信息，并可以向存儲(chǔ)媒介存寫信息。可選地，存儲(chǔ)媒介還可以集成到處理器中。處理器和存儲(chǔ)媒介可以設(shè)置于ASIC中，ASIC可以設(shè)置于用戶終端中。可選地，處理器和存儲(chǔ)媒介也可以設(shè)置于用戶終端中的不同的部件中。
[0035]在一個(gè)或多個(gè)示例性的設(shè)計(jì)中，本實(shí)用新型實(shí)施例所描述的上述功能可以在硬件、軟件、固件或這三者的任意組合來實(shí)現(xiàn)。如果在軟件中實(shí)現(xiàn)，這些功能可以存儲(chǔ)與電腦可讀的媒介上，或以一個(gè)或多個(gè)指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電腦存儲(chǔ)媒介和便于使得讓電腦程序從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到其它地方的通信媒介。存儲(chǔ)媒介可以是任何通用或特殊電腦可以接入訪問的可用媒體。例如，這樣的電腦可讀媒體可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其它磁性存儲(chǔ)裝置，或其它任何可以用于承載或存儲(chǔ)以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理器讀取形式的程序代碼的媒介。此外，任何連接都可以被適當(dāng)?shù)囟x為電腦可讀媒介，例如，如果軟件是從一個(gè)網(wǎng)站站點(diǎn)、服務(wù)器或其它遠(yuǎn)程資源通過一個(gè)同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)或以例如紅外、無線和微波等無線方式傳輸?shù)囊脖话谒x的電腦可讀媒介中。所述的碟片(disk)和磁盤(disc)包括壓縮磁盤、儀射盤、光盤、DVD、軟盤和藍(lán)光光盤，磁盤通常以磁性復(fù)制數(shù)據(jù)，而碟片通常以激光進(jìn)行光學(xué)復(fù)制數(shù)據(jù)。上述的組合也可以包含在電腦可讀媒介中。
[0036]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于，所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)包括: 單片微型計(jì)算機(jī)MCU，用于發(fā)送或接收命令； 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，與所述單片微型計(jì)算機(jī)MCU相耦接，用于根據(jù)接收的命令進(jìn)行算法運(yùn)算； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA相耦接，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述單片微型計(jì)算機(jī)MCU通過80c51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述單片微型計(jì)算機(jī)MCU具有MCU程序下載接口。
4.如權(quán)利要求1所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA通過XC3S50AN系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA具有FPGA程序下載接口。
6.如權(quán)利要求1所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA具有多個(gè)控制風(fēng)扇接口，對(duì)連接的多個(gè)風(fēng)扇分別進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制PWM調(diào)速。
7.如權(quán)利要求1所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片包括:直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
8.如權(quán)利要求7所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片通過L6227D實(shí)現(xiàn)，該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片具有控制直流電機(jī)接□O
9.如權(quán)利要求7所述激光投影機(jī)硬件控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片通過A3981實(shí)現(xiàn)，該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片具有控制步進(jìn)電機(jī)接□O
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK204215219SQ201420645723
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
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