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Lattice FPGA工业控制与实时接口系统开发

共计 30 章节
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01
工业控制与实时接口系统概述
目标=工业控制系统的组成 · 实时性要求 · 接口类型
工业控制实时接口系统概述
02
Lattice FPGA器件选型与开发环境搭建
目标=MachXO · ECP5 · CrossLink等系列特性对比
LatticeFPGA
03
Verilog HDL工业控制编程基础
目标=面向综合的语法子集 · 时序逻辑与组合逻辑描述 · 状态机设计
VerilogHDL
04
FPGA时序约束与时钟管理
目标=时钟域定义 · 输入输出延迟约束 · PLL/DLL配置
FPGA时序约束
05
工业数字输入接口设计
目标=光耦隔离 · 施密特触发整形 · 去抖动滤波
工业数字输入接口…目标=光耦隔离
06
工业数字输出接口设计
目标=继电器 · MOSFET · 达林顿驱动
工业数字输出接口…目标=继电器
07
正交编码器接口与位置测量
目标=A/B/Z信号解码 · 四倍频计数 · 方向判别
正交编码器接口位置测量
08
PWM与脉冲输出接口
目标=PWM生成原理 · 死区插入 · 频率与占空比动态调节
PWM脉冲输出接口
09
模拟量输入接口与ADC控制
目标=SPI/I2C接口ADC芯片驱… · 采样时序 · 数字滤波与工程量线性化转换
ADC模拟量输入接口
10
模拟量输出接口与DAC控制
目标=SPI/I2C接口DAC芯片驱… · 输出保持 · 上电复位安全值与闭环微调
DAC模拟量输出接口
11
UART串行通信接口开发
目标=波特率生成 · 收发状态机 · FIFO缓冲
UART串行通信接口开发
12
SPI主从接口开发
目标=工业传感器与存储器访问 · 时钟极性与相位配置 · 多从机片选管理与DMA式数据搬运
SPI主从接口开发
13
I2C总线接口开发
目标=EEPROM · 温度传感器 · IO扩展器访问
I2C总线接口开发
14
CAN总线接口开发
目标=CAN 2.0B控制器IP集成 · 报文收发 · 验收滤波
CAN总线接口开发
15
Ethernet工业通信接口
目标=MAC层配置 · RMII/MII接口 · UDP/IP硬件协议栈精简实现与实时…
Ethernet工业通信接口
16
实时控制环路硬件实现
目标=采样-计算-输出流水线 · 定点数运算 · PID控制器FPGA并行化设计与延迟…
实时控制环路硬件…目标=采样
17
多轴运动控制接口协同
目标=多路编码器 · PWM与方向信号同步 · 插补脉冲生成与轴间联动逻辑
多轴运动控制接口…目标=多路编码器
18
工业现场总线协议桥接
目标=将Modbus · CANopen · EtherCAT从站等协议映射到FP…
工业现场总线协议…Modbus
19
FPGA与工业MCU/CPU协同架构
目标=并行总线 · SPI · UART或共享内存接口
FPGAMCU/CPU
20
中断与事件响应机制
目标=外部中断输入 · 内部事件触发 · 优先级管理与实时任务调度硬件支持
事件响应机制目标=外部
21
看门狗与系统可靠性设计
目标=FPGA内部看门狗 · 外部看门狗芯片 · 时钟失效检测与安全状态切换
看门狗系统可靠性设计
22
工业环境下的信号完整性与EMC
目标=PCB布局 · 隔离电源 · 滤波
EMC工业环境下的信号…
23
低功耗与热设计
目标=Lattice FPGA低功耗… · 动态时钟门控 · 工业宽温范围下的热管理与降额设计
低功耗热设计
24
基于Lattice FPGA的PLC功能模块开发
目标=数字量输入输出模块 · 模拟量模块与高速计数模块的FPGA实…
LatticeFPGA
25
实时接口系统调试与测试
目标=逻辑分析仪 · 示波器 · 在线逻辑分析仪
实时接口系统调试测试
26
工业控制安全与冗余
目标=双通道冗余 · 表决逻辑 · 安全继电器接口与FPGA实现安全相关…
工业控制安全冗余
27
项目实战一
目标=基于MachXO3的紧凑型工业… · 架构设计 · 接口实现与联调
项目实战一MachXO3
28
项目实战二
目标=基于ECP5的多轴运动控制接口… · PWM输出 · CAN通信与上位机协同
项目实战二ECP5
29
项目实战三
目标=基于CrossLink的实时视… · 触发同步与数据预处理
项目实战三CrossLink
30
课程总结与工程化交付
目标=设计文档 · 代码规范 · 版本管理
课程总结工程化交付