發(fā)布時(shí)間：2018-04-23 11:16

  本文選題：LIPS + 千兆以太網(wǎng)　； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：激光誘導(dǎo)等離子體光譜技術(shù)(Laser Induced Plasma Spectroscopy,LIPS)是產(chǎn)生于激光和材料相互作用的發(fā)射光譜的一類定量分析技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)包括測(cè)量過(guò)程無(wú)破壞、實(shí)時(shí)測(cè)量、惡劣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)幾十米外的遠(yuǎn)程測(cè)量,為了實(shí)現(xiàn)以上三點(diǎn)及對(duì)鋼水成分實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和精確控制的要求,勢(shì)必要做到數(shù)據(jù)的高速傳輸及實(shí)時(shí)顯示。首先本論文根據(jù)系統(tǒng)的功能需求介紹了課題的研究背景及意義,通過(guò)對(duì)比USB、Camera Link、IEEE1394、以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)傳輸方式的傳輸速度和傳輸距離,本文選擇了傳輸速度更高、傳輸距離更遠(yuǎn)、與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能夠兼容的千兆以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?人機(jī)交互的功能選擇絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)及屏幕都具備的VGA接口及鼠標(biāo)外設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其次設(shè)計(jì)了以xc6slx16處理芯片為核心的數(shù)據(jù)傳輸及人機(jī)交互系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,圖像數(shù)據(jù)傳輸及人機(jī)交互的速度要求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)的以單片機(jī)、ARM等做為核心的處理系統(tǒng)倍感乏力,而FPGA的發(fā)展為我們提供了新方法和新思路。本論文采用Xilinx的Spartan-6 xc6slx16作為核心處理芯片,在文章中對(duì)該芯片及其它Spartan-6系列芯片的芯片的制造工藝、邏輯資源及IO資源做了簡(jiǎn)單的介紹,并對(duì)FPGA的開發(fā)流程做了詳細(xì)的介紹。再次,根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能需要對(duì)UDP/IP協(xié)議棧做了一些調(diào)整用VERILOG HDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編寫,下載到FPGA行實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)收發(fā)及人機(jī)交互。數(shù)據(jù)傳輸功能以UDP/IP協(xié)議的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為依據(jù)設(shè)計(jì)多個(gè)子模塊,根據(jù)UDP/IP各層的功能設(shè)計(jì)出UDP發(fā)送接收模塊、IP發(fā)送接收模塊、MAC子層發(fā)送接收模塊、CRC校驗(yàn)生成模塊,人機(jī)交互部分根據(jù)VGA顯示原理及時(shí)序要求設(shè)計(jì)了DDR3讀寫控制模塊及VGA顯示模塊,根據(jù)USB2.0協(xié)議及ISP1362芯片的功能設(shè)計(jì)出了鼠標(biāo)控制模塊,最后由頂層模塊將各個(gè)子模塊例化共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。最后用仿真工具M(jìn)odelsim對(duì)各個(gè)子模塊及頂層模塊進(jìn)行仿真,通過(guò)抓包工具Wireshark對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行丟包測(cè)試,運(yùn)行系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)光譜圖能否在顯示器上顯示及鼠標(biāo)外設(shè)能否實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取,驗(yàn)證系統(tǒng)整體功能。激光誘導(dǎo)等離子光譜儀是國(guó)內(nèi)首臺(tái)通過(guò)激光誘導(dǎo)光譜成像來(lái)分析鋼水離子成分的儀器,儀器中的數(shù)據(jù)通信及人機(jī)交互與以往的研究有很大不同,UDP/IP協(xié)議棧及VGA顯示部分都有精簡(jiǎn),是本文的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
[Abstract]:Laser Induced Plasma Spectroscopy (LIPS) is a kind of quantitative analysis technique of emission spectrum produced by laser and material interaction. Its advantages include non-destructive measurement and real-time measurement. In order to realize the above three points and the requirements of real-time on-line monitoring and accurate control of the composition of molten steel, the data must be transmitted at high speed and displayed in real time. Firstly, according to the functional requirements of the system, this paper introduces the research background and significance of the subject. By comparing the transmission speed and distance of USB camera camera, IEEE 1394, Ethernet and other data transmission modes, this paper chooses higher transmission speed and longer transmission distance. Gigabit Ethernet which is compatible with the existing network is used as the medium of data transmission. The function of man-machine interaction is realized by using the VGA interface and mouse peripheral which most computers and screens have. Secondly, a data transmission and human-computer interaction system based on xc6slx16 processing chip is designed. With the development of science and technology, the speed of image data transmission and human-computer interaction is more and more high. The traditional processing system with arm as the core is weak, and the development of FPGA provides us with new methods and new ideas. In this paper, Spartan-6 xc6slx16 of Xilinx is used as the core processing chip. In this paper, the manufacturing process, logic resource and IO resource of this chip and other Spartan-6 series chips are briefly introduced, and the development process of FPGA is introduced in detail. Thirdly, according to the characteristics and functions of the system, the UDP/IP protocol stack is adjusted by VERILOG HDL hardware description language and downloaded to the FPGA line to realize the Ethernet transceiver and man-machine interaction of data. The function of data transmission is based on the structural characteristics of UDP/IP protocol. According to the functions of each layer of UDP/IP, the UDP sending and receiving module and IP sending and receiving module are designed, and the UDP sub-layer sending and receiving module is designed. According to the principle of VGA display and timing requirements, the man-machine interaction part designs the DDR3 read-write control module and VGA display module. According to the function of USB2.0 protocol and ISP1362 chip, the mouse control module is designed. At last, the top-level module realizes the system function by example of each submodule. Finally, the simulation tool Modelsim is used to simulate each sub-module and top-level module, and the Wireshark tool is used to test the system. The system is run to detect whether the spectrum can be displayed on the display and whether the mouse peripheral device can realize the data extraction. Verify the whole function of the system. The laser-induced plasma spectrometer is the first instrument in China to analyze the ion composition of molten steel by laser induced spectral imaging. The data communication and human-computer interaction in the instrument are very different from previous researches. The UDP / IP protocol stack and the VGA display part are all simplified. It is an innovation of this paper.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH744.5

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 唐東平;;網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的人機(jī)交互發(fā)展研究[J];礦山機(jī)械;2006年06期

2 劉麗娟;劉泓;國(guó)倫書;張韶華;;以人機(jī)交互實(shí)施人本教學(xué)的探索[J];科技咨詢導(dǎo)報(bào);2007年09期

3 馬薈;;連接未來(lái)的人機(jī)交互[J];互聯(lián)網(wǎng)周刊;2010年07期

4 張毅;劉嬌;羅元;;基于唇形的人機(jī)交互系統(tǒng)研究及其應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)教育;2012年18期

5 ;人機(jī)交互的進(jìn)化與未來(lái)[J];互聯(lián)網(wǎng)周刊;2014年Z1期

6 TURKMatthew;感知媒體——機(jī)器感知與人機(jī)交互(英文)[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2000年12期

7 張向波,邢朝偉;符號(hào)學(xué)在人機(jī)交互中的應(yīng)用[J];微機(jī)發(fā)展;2003年10期

8 ;人機(jī)交互的熱點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用人機(jī)交互:讓電腦“讀”懂你的心[J];黑龍江科技信息;2012年19期

9 張國(guó)棟;趙其杰;屠大維;盧建霞;江濟(jì)良;;基于認(rèn)知語(yǔ)義的視線跟蹤人機(jī)交互任務(wù)設(shè)計(jì)[J];人類工效學(xué);2012年03期

10 周莉莉;呂琴琴;;基于智能技術(shù)發(fā)展的人機(jī)交互和諧設(shè)計(jì)方法研究[J];美術(shù)教育研究;2013年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王琳;饒培倫;;面向老齡用戶的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)[A];第三屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議（HHME2007）論文集[C];2007年

2 羅斌;唐錫晉;張楠;;強(qiáng)化人機(jī)交互的在線會(huì)場(chǎng)[A];和諧發(fā)展與系統(tǒng)工程——中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)第十五屆年會(huì)論文集[C];2008年

3 王德才;原偉;孫牧;;基于Microsoft Agent開發(fā)人機(jī)交互程序[A];全國(guó)第20屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議(CACIS·2009)暨全國(guó)第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2009年

4 張光劉;李琳;譚劍波;;體感設(shè)備與被動(dòng)立體相結(jié)合的人機(jī)交互方法初探[A];全國(guó)第21屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議（CACIS·2010）暨全國(guó)第2屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

5 林雅麗;;面向老年人的網(wǎng)上銀行人機(jī)交互設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)初探[A];2013中國(guó)信息經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)暨博士生論壇論文集[C];2013年

6 王奇志;徐德;時(shí)魯艷;;機(jī)器人模仿學(xué)習(xí)與人機(jī)交互的學(xué)習(xí)控制綜述[A];第25屆中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

7 黃捷;;人機(jī)交互在震動(dòng)環(huán)境下的仿真模型設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試[A];第四屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

8 賴小卿;;一類人機(jī)交互訪問(wèn)沖突控制策略及算法研究[A];2009年全國(guó)開放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(上冊(cè))[C];2009年

9 王平;陸繼翔;王昕;陸長(zhǎng)德;;3G終端跨平臺(tái)虛擬三維人機(jī)交互研究[A];陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)第九次代表大會(huì)會(huì)議論文集[C];2009年

10 郭北苑;方衛(wèi)寧;;人機(jī)交互中基于眼動(dòng)儀的輸入技術(shù)研究[A];第二屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 戴國(guó)忠;人機(jī)交互進(jìn)入第三代[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2009年

2 本報(bào)記者 滕繼濮;人機(jī)交互：理想境界還有多遠(yuǎn)？[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 本報(bào)記者 張意軒;人機(jī)交互漸行漸近[N];人民日?qǐng)?bào)海外版;2010年

4 美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)博士，微軟雷德蒙研究院可視化及互動(dòng)領(lǐng)域研究員 Desney Tan;人機(jī)交互 那些觸手可及的夢(mèng)想[N];電腦報(bào);2009年

5 本報(bào)記者 滕繼濮;人機(jī)交互：技術(shù)為人服務(wù)[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

6 哈弗布雷;人機(jī)交互的終極進(jìn)化[N];電腦報(bào);2013年

7 本報(bào)實(shí)習(xí)記者 馬爽;人機(jī)交互多樣化 引領(lǐng)智能設(shè)備變革[N];中國(guó)證券報(bào);2014年

8 趙震剛;智能自助機(jī)具需要更和諧的人機(jī)交互[N];中國(guó)城鄉(xiāng)金融報(bào);2014年

9 本報(bào)記者 朱麗;人機(jī)交互：讓電腦“讀”懂你的心[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

10 本報(bào)記者 蔣秀娟;人機(jī)交互：一個(gè)“耳提面命”的智能時(shí)代[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 鄭弋源;民用飛機(jī)駕駛艙人機(jī)交互機(jī)理與評(píng)價(jià)方法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 黃淦;生物表面電信號(hào)建模、分析及其在人機(jī)交互中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2013年

3 錢志勤;人機(jī)交互的演化設(shè)計(jì)方法及其在航天器艙布局方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2001年

4 劉樂(lè)元;面向有限資源平臺(tái)人機(jī)交互的人手檢測(cè)與跟蹤[D];華中科技大學(xué);2012年

5 胡明輝;人機(jī)交互等待狀態(tài)的用戶體驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)對(duì)策[D];北京理工大學(xué);2015年

6 廖峗;基于裸手的自然人機(jī)交互關(guān)鍵算法研究[D];云南大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 牟福龍;以人機(jī)交互理論為核心的B超設(shè)計(jì)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 羅楠;人機(jī)交互學(xué)習(xí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及學(xué)生興趣程度檢測(cè)[D];華中師范大學(xué);2015年

3 林水強(qiáng);自然人機(jī)交互關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用[D];西南科技大學(xué);2015年

4 孫琴;基于機(jī)器視覺(jué)的三維手勢(shì)交互技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 甘玉龍;基于眼電的智能輸入系統(tǒng)[D];電子科技大學(xué);2015年

6 李鶴;基于人機(jī)交互模式的救援人員心理救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東北大學(xué);2014年

7 何娜娜;面向三維手勢(shì)交互界面的用戶視覺(jué)關(guān)注分布特征研究[D];濟(jì)南大學(xué);2015年

8 李潔;面向人機(jī)交互的強(qiáng)化學(xué)習(xí)與意圖推理[D];上海交通大學(xué);2015年

9 王文;人機(jī)交互中的文本語(yǔ)意理解研究[D];上海交通大學(xué);2015年

10 金宇;面向人機(jī)交互的注視點(diǎn)估計(jì)技術(shù)研究[D];南京大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1791717