電路板狂人的鎮宅之寶

　　上面兩個(gè)板子是我業(yè)余時(shí)間幫一個(gè)研究生朋友設計的。前面一個(gè)主要是圖像采集和壓縮，然后經(jīng)網(wǎng)絡(luò )傳輸，后面的增加了NAND FLASH存儲和CMOS傳感器接口。

CMOS傳感器視頻采集板

　　這個(gè)CMOS傳感器板是 2010年初做的，配合前面的DM642板完成了CMOS圖像的采集。傳感器選用MICRON的MT9V032。該傳感器具有全局曝光功能，可以拍攝快速 運動(dòng)的物體，不會(huì )像逐行曝光傳感器那樣存在運動(dòng)物體傾斜。經(jīng)過(guò)對比，這顆傳感器在暗光線(xiàn)時(shí)性能超過(guò)一般的CCD傳感器。

TMS320F2812電機控制+字符疊加板

　　這個(gè)是我2007年做的高 速球轉臺控制板，完全更改了以前基于雙51單片機的設計方案。雖然從51平臺升級到DSP平臺，但整體成本沒(méi)有明顯的增加。利用一片DSP代替了兩片 51，使系統結構簡(jiǎn)化;利用DSP的SPI、PWM配合一個(gè)LM2903比較器和一個(gè)模擬切換芯片實(shí)現了中文菜單疊加，省去了一顆日產(chǎn)OSD疊加芯片;電機控制采用新的單顆DMOS工藝美產(chǎn)芯片，替換了兩顆日產(chǎn)電機控制芯片;使用DSP的PWM加阻容濾波實(shí)現了4路DA，用來(lái)控制電機電流，省掉了一顆4通 道DA。重新設計了步進(jìn)電機控制算法和加減速方案，并且針對實(shí)測結果對正余弦進(jìn)行了補償。

　　第一版硬件沒(méi)有做任何修改 實(shí)現了所有功能。通訊和菜單部分代碼是由另一位軟件工程師編寫(xiě)外，其余系統整體設計及軟硬件設計由我完成。新方案達到128細分，加入了正余弦補償，轉臺 低速可達0.1度/秒，運轉平滑順暢。驗證轉臺最高轉速可達到480度/秒，通過(guò)軟件設置增加電流后可以進(jìn)一步提高電機的轉速和加速度。配合專(zhuān)門(mén)訂做的步 進(jìn)電機，優(yōu)化后的加速方案使得球機在低于原功耗30%的情況下轉速提高了50%，從停止加速到最高速只需0.33秒，電機運轉時(shí)聲音非常低，控制板和電機 的發(fā)熱量也比原先減小了很多。另外，除個(gè)別函數使用匯編外，都改用了C代碼，使電機控制程序將來(lái)可以在不同的平臺上移植，也易于與其它控制程序接口。

　　期間我用EXCEL重新制 作了加速表格，主要依托于電機功率來(lái)自動(dòng)完成加速表格數據設計，生成DSP中控制電機運轉所需的所有數據。另外，還會(huì )伴隨參數調整自動(dòng)生成加速曲線(xiàn)圖，可 以直觀(guān)的看出電機加速過(guò)程，并有助于分析其中可能出現的問(wèn)題。避免出現某些特殊點(diǎn)或段存在加速功率需求過(guò)高而導致丟步的現象。

300度/秒加速曲線(xiàn)圖

　　這個(gè)圖便是大家常稱(chēng)的S加速曲線(xiàn)，前段緩慢加速是防抖動(dòng)和避免頓挫感，后段則主要是等功率升速曲線(xiàn)。圖中只取到了300度/秒，可以通過(guò)在EXCEL表格中向下拖拉填充自動(dòng)生成后面的數據。

中文菜單疊加效果

　　這個(gè)是菜單疊加效果。通過(guò)LM2903比較器提取復合同步脈沖，判斷到行同步后使用SPI的16字的FIFO完成每行256點(diǎn)的疊加點(diǎn)位輸出，PWM+阻容濾波實(shí)現疊加電平控制。

球機裝配效果圖

　　08年公司被收購，我們部 門(mén)遷到江蘇，在江蘇近一年的時(shí)間進(jìn)一步完善了基于F2812的高速球。其實(shí)在設計這個(gè)方案的時(shí)候是瞄準了TI當時(shí)還沒(méi)有推出的TMS320F28027這 一系列，看TI的宣傳以及提前發(fā)布的芯片資料，這顆芯片批量?jì)r(jià)格應該可以在20元以?xún)?，性能和功能可以滿(mǎn)足我們的設計需求，只要芯片一出來(lái)，馬上就可以把 F2812上的程序移植過(guò)去。這樣，整體的成本會(huì )往下降一大截，體積也可以小很多，控制板大致可以做到火柴盒的大小。后來(lái)公司做基于DM6437的智能高 速球，除智能算法外，還剩余一些運算資源。我便把F2812里的電機控制算法移植到了DM6437里。在單一芯片里集成了智能分析和電機控制，使系統得到 了很大簡(jiǎn)化。

　　移植完成后我便離開(kāi)江蘇回到北京。一直到離職前一兩周才得到TI的TMS320F28027樣片。當時(shí)想有時(shí)間的話(huà)可以把它用起來(lái)，并且把電機控制算法改一下，使它適用于自動(dòng)跟蹤平臺，實(shí)現平滑跟蹤?？墒蔷拖衩\捉弄一樣，一直到今天都沒(méi)有閑下來(lái)過(guò)，時(shí)間都被這樣那樣的事給擠滿(mǎn)了，就連周六日也都像有導演 精心安排的一樣塞滿(mǎn)雜事。

　　關(guān)于電機控制，我寫(xiě)過(guò)一個(gè) PPT文檔《步進(jìn)電機細分控制原理及仿真分析》，并將其共享到網(wǎng)絡(luò )上。其中分析了步進(jìn)電機細分控制原理，以及其中存在的問(wèn)題和需要注意的地方。并且利用 MULTISIM建立了驅動(dòng)電路仿真模型，針對各點(diǎn)電壓和電流仿真波形進(jìn)行了分析。以供別人借鑒參考，希望那些對電機控制感興趣的朋友能夠快速入門(mén)并且了解步進(jìn)電機控制的關(guān)鍵所在。電機控制是一門(mén)看似簡(jiǎn)單實(shí)際有著(zhù)自己完整理論體系的科學(xué)，三年前，我在江蘇一個(gè)二線(xiàn)城市拿到13.5K的工資，主要靠的就是步進(jìn)電機控制。實(shí)際上，對于真正的電機控制來(lái)說(shuō)，我也就是剛了解了步進(jìn)電機控制里的一些皮毛。電機控制這方面還是很缺少能深入的人才的。

基于FPGA的圖形疊加板(正面)

基于FPGA的圖形疊加板(反面)

　　上面的圖形疊加板是我09 年做的一個(gè)項目。當時(shí)從江蘇回到北京有三個(gè)月沒(méi)有上班，就在大興一所民宅蝸居了三個(gè)月做這個(gè)東東。因為項目要求體積很小，而且又要3個(gè)串口，對疊加質(zhì)量和 分辨率又要求很高。最后只能用FPGA內嵌軟核的方式才能實(shí)現。用ARM或DSP都無(wú)法完美滿(mǎn)足所有要求。

　　因為前面接觸過(guò)CPLD，也有一些邏輯方面的基礎， 3個(gè)月期間邊學(xué)邊試，還算順利的完成了所有的硬件和軟件設計。第一次使用軟核之后就深深的喜歡上了這架構，強大的性能和獨有的靈活性讓人禁不住用過(guò)一次就會(huì )愛(ài)上它。