Nios II驱动的過程控制实验装置：简化设计与并行处理应用

本文主要探讨的是基于Nios II的过程控制实验装置的研究，该装置利用System-on-a-Programmable-Chip (SOPC)技术，特别是Nios II嵌入式处理器的特性来简化设计流程。Nios II以其强大的并行处理能力和易配置的IP核成为核心组件，有助于提升系统的性能和灵活性。 系统的核心设计思路是通过集成SOPC的强大IP核，如UART接口，来实现下位机（如AT89S52系列单片机）与现场可编程门阵列(FPGA)之间的高效通信，降低了设计复杂性和成本。通过VHDL/Verilog语言在Quartus开发环境中构建总线复用模块，解决了不同存储器（如SRAM、SDRAM和FLASH）之间可能存在的总线竞争问题，保证了系统稳定运行。 旋风预热器仿真实验是该装置的重要应用场景，它能够实时监测和控制水泥回转窑模型的工作状态，通过传感器采集数据，A/D转换后传递给单片机，再通过串口通信与DE2开发板上的Nios II进行交互。Nios II的VGA视频显示功能用于实时显示采集到的状态信息，形成直观的状态曲线。同时，FPGA的快速响应能力使得对模型状态的实时调整和监控变得可能。 系统模块化明显，包括检测单元、信号放大修正单元、串口通信单元和显示单元，这些单元通过单片机与FPGA之间的通信协作，实现了集检测、通信、显示和控制于一体的综合平台。特别地，系统还支持三维测量，通过预留的测量孔配合传感器，可以在X、Y、Z三个维度同时获取参数，使其在科研教学中有广泛的应用价值。 此外，文章还提到了传感器的使用、A/D转换、放大原理、通信技术以及FPGA的运用等，这些都是作为教学示例的重要组成部分，有助于学生理解和掌握这些基本的电子工程概念和技术。该基于Nios II的过程控制实验装置是一个集理论教学和实践操作于一体的平台，对培养学生实践能力和理论知识有着显著的效果。