一种激光投影机硬件控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种激光投影机硬件控制系统，包括：单片微型计算机MCU，用于发送或接收命令；现场可编程门阵列FPGA，与所述MCU相耦接，用于根据接收的命令进行算法运算；电机驱动芯片，与所述FPGA相耦接，用于驱动电机。本实用新型使用MCU和FPGA的混合系统，解决了实时性与精度的双重问题。在系统中MCU做为主器件仅仅用来传递发送命令，很好的利用了MCU控制能力强的优势，而算法则全部交由FPGA来负责，FPGA有着精确的时钟线，可以输出任意频率，任意占空比的方波，非常适合对风扇的控制；而对于镜头控制方面通过和相应的电机驱动芯片相配合，完全可以达到像素级的移动，同时FPGA并行处理的设计理念对解决大数据量，复杂算法有着特殊的优势。
【专利说明】一种激光投影机硬件控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自动化控制【技术领域】，尤其涉及一种激光投影机硬件控制系统。
【背景技术】
[0002]现在大部分的控制产品都是采用MCU(Micro Control Unit，中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机)来进行控制，但MCU虽然控制能力强，但处理数据量小，实时性和精度不高，外围器件过多，其抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强。
[0003]对于投影领域来说，实时性和精度要求却非常高，风扇要达到1023级的控制精度，而对镜头来说，有时甚至会精确到像素级单位，这样精确的系统显然对只用MCU直接控制来说是不够的。
实用新型内容
[0004]本实用新型实施例提供一种激光投影机硬件控制系统，以提高投影的实时性和精度。
[0005]为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种激光投影机硬件控制系统，所述激光投影机硬件控制系统包括:
[0006]单片微型计算机MCU，用于发送或接收命令；
[0007]现场可编程门阵列FPGA (Field — Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，与所述单片微型计算机MCU相耦接，用于根据接收的命令进行算法运算；
[0008]电机驱动芯片，与所述现场可编程门阵列FPGA相耦接，用于驱动电机。
[0009]上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述激光投影机硬件控制系统包括:单片微型计算机M⑶，用于发送或接收命令；现场可编程门阵列FPGA，与所述单片微型计算机MCU相耦接，用于根据接收的命令进行算法运算；电机驱动芯片，与所述现场可编程门阵列FPGA相耦接，用于驱动电机的技术手段，所以达到了如下的技术效果:使用MCU和FPGA的混合系统，解决了实时性与精度的双重问题。在系统中MCU做为主器件仅仅用来传递发送命令，很好的利用了 MCU控制能力强的优势，而算法则全部交由FPGA来负责，FPGA有着精确的时钟线，可以输出任意频率，任意占空比的方波，非常适合对风扇的控制；而对于镜头控制方面通过和相应的电机驱动芯片相配合，完全可以达到像素级的移动，同时FPGA并行处理的设计理念对解决大数据量，复杂算法有着特殊的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为本实用新型实施例一种激光投影机硬件控制系统结构示意图；
[0012]图2为本实用新型应用实例硬件系统组成示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0014]如图1所示，为本实用新型实施例一种激光投影机硬件控制系统结构示意图，所述激光投影机硬件控制系统包括:
[0015]MCU 11，用于发送或接收命令；
[0016]FPGA 12，与所述MCU 11相耦接，用于根据接收的命令进行算法运算；
[0017]电机驱动芯片13，与所述FPGA 12相耦接，用于驱动电机。
[0018]优选的，所述MCU 11通过80c51系列单片机实现。
[0019]优选的，所述MCU 11具有MCU程序下载接口。
[0020]优选的，所述FPGA 12通过XC3S50AN系列单片机实现。
[0021]优选的，所述FPGA 12具有FPGA程序下载接口。
[0022]优选的，所述FPGA 12具有多个控制风扇接口，对连接的多个风扇分别进行脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)调速。
[0023]优选的，所述电机驱动芯片13包括:直流电机驱动芯片和步进电机驱动芯片。
[0024]优选的，所述直流电机驱动芯片通过L6227D实现，该直流电机驱动芯片具有控制直流电机接口。
[0025]优选的，所述步进电机驱动芯片通过A3981实现，该直流电机驱动芯片具有控制步进电机接口。
[0026]本实用新型实施例上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述激光投影机硬件控制系统包括:单片微型计算机MCU，用于发送或接收命令；现场可编程门阵列FPGA，与所述单片微型计算机MCU相耦接，用于根据接收的命令进行算法运算；电机驱动芯片，与所述现场可编程门阵列FPGA相耦接，用于驱动电机的技术手段，所以达到了如下的技术效果:使用MCU和FPGA的混合系统，解决了实时性与精度的双重问题。在系统中MCU做为主器件仅仅用来传递发送命令，很好的利用了 MCU控制能力强的优势，而算法则全部交由FPGA来负责，FPGA有着精确的时钟线，可以输出任意频率，任意占空比的方波，非常适合对风扇的控制；而对于镜头控制方面通过和相应的电机驱动芯片相配合，完全可以达到像素级的移动，同时FPGA并行处理的设计理念对解决大数据量，复杂算法有着特殊的优势。
[0027]以下通过应用实例对本实用新型实施例上述技术方案进行详细说明:
[0028]本实用新型应用实例通过MCU和FPGA混合协作系统，对相应的风扇和马达进行精确控制，可实现激光投影机中风扇的PWM控制，镜头的移动，缩放和聚焦。
[0029]如图2所示，为本实用新型应用实例硬件系统组成示意图，主要包括以下几部分:MCU芯片21，FPGA芯片22，电机驱动芯片，以及相应的输入输出接口。其中，MCU芯片21采用80c51系列单片机，具有MCU程序下载接口 211 ;FPGA芯片22选用XC3S50AN，具有FPGA程序下载接口 221，还具有多个控制风扇接口 222，该FPGA芯片22拥有多达144个1 口。电机驱动芯片选用L6227D 23和A398124，其中，L6227D 23具有控制直流电机接口 231，A398124具有控制步进电机接口 241，分别对应直流电机和步进电机。系统结构图如下:
[0030]MCU程序和FPGA程序分别通过相应的程序下载接口，下载入MCU芯片和FPGA芯片当中，当上位机发送相应的控制命令，比如控制一号风扇按百分之十的速度进行转动，控制命令会先由MCU芯片接收，MCU随后将命令传递给FPGA芯片，FPGA接收到命令后，对命令进行解码，首先确认此命令要控制的终端为一号风扇，然后确认需要FPGA输出的PWM波为可使风扇按百分之十速度进行旋转，FPGA将相应的PWM波由与一号风扇相连接的物理接口进行输出至一号风扇，并同时监控一号风扇的实际转速是否达到百分之十，转速实时传递给FPGA芯片，FPGA将此转速信号回传给MCU，上位机就可通过发送相应的读命令读到此时的风扇的实际转速了。控制马达也是相同的流程，不同点在于，当FPGA接收到控制某一个马达按照需求进行转动时，FPGA会将控制信号先传递至相应的控制芯片(L6227D，A3981)，之后芯片就会控制马达完成相应动作，和读取风扇实时转速信息一样，马达也会实时将自己所处的运动位置发送回给上位机，上位机只需发送相应的读取位置命令即可。
[0031]本实用新型所述系统使用MCU与FPGA混合的系统，结合了两者的优势，使系统更简洁，高效，可靠，非常适合需要精确控制的场合。本实用新型的关键点和保护点:采用了MCU+FPGA混合系统，在一块电路板上实现对多达八个风扇进行PWM调速，同时可实现对直流电机，步进电机多种器件的统一精确控制。
[0032]本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。
[0033]本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
[0034]本实用新型实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、⑶-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
[0035]在一个或多个示例性的设计中，本实用新型实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、儀射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
[0036]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种激光投影机硬件控制系统，其特征在于，所述激光投影机硬件控制系统包括: 单片微型计算机MCU，用于发送或接收命令； 现场可编程门阵列FPGA，与所述单片微型计算机MCU相耦接，用于根据接收的命令进行算法运算； 电机驱动芯片，与所述现场可编程门阵列FPGA相耦接，用于驱动电机。
2.如权利要求1所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述单片微型计算机MCU通过80c51系列单片机实现。
3.如权利要求1所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述单片微型计算机MCU具有MCU程序下载接口。
4.如权利要求1所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述现场可编程门阵列FPGA通过XC3S50AN系列单片机实现。
5.如权利要求1所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述现场可编程门阵列FPGA具有FPGA程序下载接口。
6.如权利要求1所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述现场可编程门阵列FPGA具有多个控制风扇接口，对连接的多个风扇分别进行脉冲宽度调制PWM调速。
7.如权利要求1所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述电机驱动芯片包括:直流电机驱动芯片和步进电机驱动芯片。
8.如权利要求7所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述直流电机驱动芯片通过L6227D实现，该直流电机驱动芯片具有控制直流电机接□O
9.如权利要求7所述激光投影机硬件控制系统，其特征在于， 所述步进电机驱动芯片通过A3981实现，该直流电机驱动芯片具有控制步进电机接□O
【文档编号】G05B19/05GK204215219SQ201420645723
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】张贺 申请人:深圳市帅映科技有限公司