魔术般的现实:用漂浮的钢球显示工业雷达传感器的实时功率

作者:清风流云

PicoZed是一款高度灵活的,加固型SOM,此SOM是基于Xilinx Zynq-7000 全可编程SoC设计的,使用此SOM的开发人员可以在引脚兼容的封装中灵活实现7010、7015、7020、和7030 Zynq-7000 All programmable SoC 器件之间移植。同时PicoZed 模块内包含存储器、配置、以太网、USB 以及时钟等,支持大多数SoC 设计核心所需的常见功能。它可实现通过模块背面的 3 个 I/O 接插件便捷地访问 100 多个用户 I/O 引脚。此外,这些接插件还支持访问用于以太网、USB、JTAG、电源及其它控制信号的专用接口以及 7015/7030 模型上的 GTP/GTX 收发器。PicoZed 基于收发器的 7015 和 7030 版本是 7010/7020 版本的一个超集,可为 I/O 接插件增添 4 个高速串行收发器端口。设计人员不仅可便捷设计其载卡、插入式 PicoZed,而且还可使用业经验证的 Zynq-7000 全可编程 SoC 子系统启动其应用开发。

用PicoZed SOM来实现魔术:
魔术师都很擅长制造一种将一个实物悬浮在空中的幻觉,但是波鸿鲁尔大学(RUB)的集成系统协会真正的实现了一个可以实现此幻觉的系统,而且悬浮的位置十分精确。该系统利用一个由Avnet的PicoZed SOM控制的电磁体使一个钢球悬浮起来,Avnet开发的此款SOM板卡是基于Xilinx Zynq Z-7000 SoC的架构设计的。鲁尔大学和弗劳恩霍费尔研究所共同研究出一个FMCW(已调连续等频波)的雷达模块,通过此雷达模块可以感知钢球的位置并将数据反馈带PID控制循环中,通过此循环来控制连接到电磁体上的电流的已调脉冲宽度,从而控制电磁体磁性的强度,控制钢球悬浮的高度。

PicoZed SOM

PicoZed SOM

FMCW雷达传感器

FMCW雷达传感器

以上整个系统都是在Xilinx SDSoC开发环境中完成的,此外,在控制循环中,使用硬件加速来实现关键路径,从而得到了更快捷的,可重复的,实时的系统响应。当然也可以不使用硬件加速来实现,不使用硬件加速时可以基于Zynq SoC内部的的双核ARM Cortex-A9处理器编写代码,位于Zynq SoC的可编程逻辑部分的SDSoC将会将代码翻译到硬件去执行。SDSoC无缝地管理系统的软件和硬件加速器之间的交互,此外Zynq SoC还提供了一个单芯片完成由传感器驱动控制设计的解决方案。

结论:
随着科技的发展,需求的实现有时候也变得千奇百怪,但是细剖其原理,往往也是万变不离其中,换汤不换药,只是其实现形式变得更加令人耳目一新。所以只要掌握核心技术,掌握一款功能足够强大的FPGA,再复杂的需求都可以用十分新颖的方式得以实现。

声明:本文为原创文章,转载需注明作者、出处及原文链接,否则,本网站将保留追究其法律责任的权利