下载文档原格式
本文介绍了本实验旨在完成使用PLC（Programmable Logic Controller）控制步进电机的整步运行、正反转运行、快慢速运行以及定位运行。
文中指出本次使用的编程思想主要为模块化设计即为完成任务可对程序划分为主程序及子程序。
由于步进电机需要脉冲来运行，所以本程序使用PTO高速脉冲输出脉冲。
在定位程序中则应用到中断子程序命令。
另外，本文为更好的阐述实验内容，加入了与之前完全不同的方式的对比实验。
在对比试验中则应用计时器来完成步进电机的脉冲产生，另步进电机的各种功能则使用了一般的设计方式来实现。
二者完成完全相同的功能。
关键词：PLC 步进电机 PTO高速脉冲1 实验内容 (1)1.1实验任务 (1)1.2实验要求 (1)2 实验设备 (2)2.1步进电机简介 (2)2.2 PLC简介 (2)3 设计过程 (3)3.1设计思想 (3)3.2程序设计 (4)4 对比实验 (12)4.1对比程序思想 (12)4.2对比程序 (14)谢辞 (15)参考文献 (16)1实验内容1.1实验任务本次实验要求改变PLC脉冲输出信号的频率，实现步进电机的速度控制。
同时按下K1、K2、K3按钮，步进电机进行整步运行。
按下慢/快按钮，电机慢/快速运行。
用PLC 输出脉冲的个数，实现步进电机的精确定位。
在整步运行状态下，设脉冲数为一固定值，并用计数器进行计数，实现电机的精确定位控制。
按下停止按钮，系统停止工作。
1.2实验要求本设计要求使用步进电机。
选用的步进电机为二项混合式，供电电压24VDC，功率30W，电流1.7A，转矩0.35NM，步矩角1.8º/0.9º,并配有细分驱动器，实现细分运行，减少震荡。
本设计要求选用PLC设计出输出频率可变的控制程序，实现对步进电机的速度、方向、定位、细分等控制功能。
本设计旨在培养综合设计能力、创新能力、分析问题与解决问题的能力。
掌握PLC 控制的步进电机控制系统的构成及设计方法；掌握PLC控制程序设计、调试的方法。
基于FPGA的步进电机控制器设计步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的特殊电机，每改变一次通电状态，步进电机的转子就转动一步。
目前大多数步进电机控制器需要主控制器发送时钟信号，并且要至少一个I／O 口来辅助控制和监控步进电机的运行情况。
在单片机或DSP 的应用系统中，经常配合CPLD 或者FPGA 来实现特定的功能。
本文介绍通过FPGA 实现的步进电机控制器。
该控制器可以作为单片机或DSP 的一个直接数字控制的外设，只需向控制器的控制寄存器和分频寄存器写入数据，即町实现对步进电机的控制。
1 步进电机的控制原理步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合对数字系统的控制。
步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，通过输入脉冲信号来进行控制，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由各类控制器来产生。
其基本原理作用如下：①控制换相顺序，通电换相。
这一过程称为脉冲分配。
例如：四相步进电机的单四拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D。
通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C、D 相的通断，控制步进电机的转向。
如果给定工作方式正序换相通电，则步进电机正转；如果按反序换相通电，则电机就反转。
②控制步进电机的速度。
如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。
两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。
调整控制器发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。
2 控制器的总体设计控制器的外部接口电路如图1 所示。
各引脚的功能如下：控制器的内部原理框图如图2 所示，由命令字寄存器(Cmd_reg)、分频系数备份寄存器(fdiv_back)、分频器、相位输出状态机组成。
基于PID控制的步进电机位置闭环控制系统设计一、引言在现代自动化控制系统中，步进电机广泛应用于各种精密定位和定量控制需求的场景。
步进电机的控制涉及到位置的精确定位和稳定性的维持，这就需要一个有效的闭环控制系统来实现。
PID控制器被广泛应用于步进电机的闭环控制系统设计中，本文将探讨基于PID控制的步进电机位置闭环控制系统的设计原理和实现方法。
二、步进电机简介步进电机是一种特殊的直流电动机，通过控制脉冲信号的频率和顺序来实现精确控制。
步进电机的圆周分为若干等角度的步进角，每个步进角对应一个旋转角度，这使得步进电机在控制方面更加便捷和精确。
由于步进电机无需传感器反馈，因此常用于定量控制和精确位置控制的场合。
三、PID控制器原理PID控制器是一种经典的闭环控制器，其由比例（P）、积分（I）、微分（D）三个部分组成。
比例控制决定输出与偏差的比例关系，积分控制消除系统稳态误差和提高系统的响应速度，微分控制用于抑制系统对于负荷变化的敏感性。
PID控制器采用反馈控制策略，利用实际输出和期望输出之间的偏差来调整控制量。
四、步进电机位置闭环控制系统设计步进电机的位置闭环控制系统设计基于PID控制器。
首先，需要传感器来获得实际位置信息，然后与期望位置进行比较以获取偏差。
接下来，将偏差作为输入，经过PID控制器计算出控制量，并输出给步进电机驱动器。
步进电机驱动器根据控制量控制步进电机的旋转，从而实现位置的精确控制。
五、传感器选择为了获取步进电机的实际位置信息，需要选择合适的传感器。
常用的传感器包括光电编码器和霍尔传感器。
光电编码器具有高精度和高分辨率的特点，但价格较高；霍尔传感器则具有较低的价格和较高的可靠性，但分辨率较低。
根据具体需求和预算可选择合适的传感器。
六、PID参数调整PID控制器的性能很大程度上取决于参数的选择。
比例参数决定了响应的速度和稳定性，过大的比例参数会导致系统震荡，过小则导致响应速度慢；积分参数消除稳态误差，过大的积分参数会导致系统震荡，过小则无法消除稳态误差；微分参数能够抑制系统对负荷变化的敏感性，过大的微分参数会导致系统噪声，过小则无法起到抑制作用。
以CPLD为基础的步进电机控制分析CPLD为基础的步进电机控制系统，特点鲜明，优势突出，比如在硬件方面的结构相对简单，而且灵活度非常高，并产生很强的可靠性，与处理器的接口处理更加便捷，最关键的是，系统的稳定程度较强，并且很可靠，对于步进电机的控制和驱动都能表现出良好的效能。
1 步进电机的控制驱动步进电机，从严格的意义上讲，是电脉冲信号转换成的机电原件，其工作原理进而从结构上划分成四种类型，一种是反应式，一种是混和式，一种是永磁式，一种是直线式。
其中，前两种最为常用，相数的种类也很多，包括本文后面所谈到的一些。
处理器发送方向信号，在环状脉冲分配器接收的同时也接收了四种脉冲信号，信号经分配器传出，或功率放大，进一步对步进电机的驱动产生作用。
在我们常见的范围内，电压和电流驱动比较普遍，斩波恒流驱动器比电压驱动功率增大的情况还要效率高的多，对于步进电机运行过程中出现的低频共振现象的消除起着重要的作用，并且维护了进步电机运行的稳定程度。
专门的芯片可以促使环形脉冲分配器实现逻辑驱动，当然，斩波恒流驱动也会由此发挥作用，控制电路的复杂性，无形当中增加了系统的运营成本，这是其功能发挥带来的弊端。
另外，环1/ 5状脉冲分配器这位作为重要的处理器，包含了很多有效信息，比如在步进电机运行中，因为速度和角度的不同导致的时钟脉冲信号信息不一致等。
本文利用了CPLD，这个几问题上更直接，并且简化了系统的硬件结构，减少了对处理器资源的依赖。
2 系统信息发挥原理CPLD器件的使用，完全简化了系统硬件电路结构，在处理器安排上更能体现系统的总线情况，而且也对步进电机控制驱动系统的命令发送提供了有效的资源形式，获得了系统的应允和状态呈现。
步进电机的驱动完全控制在CPLD之下，能较大程度的降低处理器运行负担，为效率的提升带来好处。
处理器控制步进电机驱动的主要支柱就是CPLD，是环状脉冲分配器控制了寄存器，并且设置了步进电机励磁方式，当分频器的寄存器将分频数字写下时，对于分频系数的大小就更有把握，并且还能明晰具体的步进电机的转数。
基于FPGA的步进电机控制器设计步进电机是一种常见的电动机，具有精准控制和高可靠性的特点。
而FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以实现复杂逻辑功能。
结合FPGA和步进电机进行控制，可以实现更高精度和更灵活的控制方式。
首先，步进电机的控制需要确定三个参数：步进角度、步进速度和步进方向。
FPGA可以通过编程的方式实现对这些参数的实时控制。
基于FPGA的步进电机控制器设计需要实现以下几个模块：1.步进电机驱动器：这个模块负责将FPGA输出的控制信号转换为适合步进电机的电压和电流。
可以使用高驱动能力的电路来驱动步进电机，确保电机可以正常运行。
2.位置控制器：这个模块负责根据输入的步进角度和方向控制步进电机的转动。
可以使用计数器和比较器来实现精确的角度控制，通过FPGA 的编程方式可以实时调整步进角度和方向。
3.速度控制器：这个模块负责调整步进电机的转动速度。
可以使用定时器和计数器来实现一个精确的时间基准，通过调整计数器的数值来控制步进电机的速度。
FPGA的编程方式可以实时调整步进速度。
4.通信接口：这个模块负责与外部设备进行通信。
可以使用UART、SPI或者I2C等通信协议，通过FPGA的外部接口与其他设备进行交互。
以上几个模块可以通过FPGA内部的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）进行编程实现。
通过FPGA的编程方式，可以实时调整步进电机的控制参数，提高步进电机的精度与稳定性。
但是，基于FPGA的步进电机控制器设计也存在一些挑战。
首先是硬件资源的限制，FPGA的资源有限，需要合理分配资源，确保系统的运行效率和稳定性。
其次是时序设计的复杂性，步进电机的精确控制需要高频率的脉冲信号，要求FPGA具备快速响应和高速计数的能力。
综上所述，基于FPGA的步进电机控制器设计可以实现精确控制和高可靠性，并且具有灵活性和可编程性，可以适应不同的应用场景。
课程设计任务书分院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名学号设计题目步进电动机的控制内容及要求：1.在步进电机单元完成本课设；2.使用接通延时定时器（TON）完成本次试验；3.进行I/O分配；4.设计I/O接线图；5.完成试验的调试。
进度及安排：1．熟悉步进电机单元（2天）；2. 根据步进电机单元分配I/O接口并进行设计（1天）；3. 按照课程设计要求利用接通延时定时器（TON）设计梯形图，完成设计的要求实现对步进电机的控制（1天）。
4. 编写设计说明书，完成设计书（2天）。
指导教师（签字）：年月日分院院长（签字）：年月日摘要步进电机是一种控制精度极高的电机，一种基于脉冲控制的电气元件在工业上有着广泛的应用。
随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。
论文在简要介绍步进电机的工作原理和控制原则之后,对采用可编程控制器（PLC）对步进电机进行控制的设计方法进行了介绍。
实际应用表明了设计的有效性。
本次课程设计根据传统步进电机控制中的不足和缺点,将PLC直接控制技术运用于步进电机的控制。
该系统解决了传统控制技术中的各部分硬件的设计、选型、接口匹配往往要花费设计者一很大的精力和劳动,接口信号的匹配以及各器件的质量等对整个系统的可靠性影响很大等缺点。
根据PLC控制步进电机的控制特点及其原理,把软件控制和硬件电路互相结合起来,形成整体的控制,有效的克服了它们的缺点而发挥了它们的优势。
本文详细阐述了该系统中PLC(西门子)直接控制步进电机的实现方法、系统的各部件的组成、各部件的连接情况。
本文主要介绍了西门子S7-200在步进电机控制方面的应用。
关键词：步进电机；可编程逻辑控制器（PLC）；西门子S7-200目录1 概述 (1)2 可编程逻辑控制器 (2)2.1 PLC的定义 (2)2.2 PLC的功能 (2)2.3 PLC的特点 (3)2.4 PLC的基本组成 (3)2.5 PLC的工作原理 (4)2.6 S7-200PLC系统的基本组成 (5)3 硬件设计 (7)3.1 控制要求 (7)3.2 可编程序控制器的控制系统设计 (7)3.2.1 PLC控制系统的设计原则 (7)3.2.2 PLC控制系统的设计内容及步骤 (7)3.2.3 接通延时定时器（TON） (8)3.3 选择PLC型号 (9)3.3.1 I/O点数的估计 (9)3.3.2 用户存储器容量的估算 (10)3.3.3 CPU功能与结构的选择 (10)3.3.4 机型选择 (10)3.4 系统设计流程示意图 (11)3.5 I/O分配表 (12)3.6 I/O接线 (12)4 软件设计 (13)4.1 程序设计的主要内容 (13)4.2 程序设计的步骤 (13)4.3 设计梯形图 (14)4.3.1 梯形图编程语言概述 (14)4.3.2 梯形图指令程序 (15)4.4 设计语句表 (16)5 调试 (18)6 结束语 (19)参考文献 (20)1 概述可编程逻辑控制器（PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC的步进电机控制系统设计PLC（可编程逻辑控制器）是目前工业控制领域中最常用的控制器之一，广泛应用于各种自动化控制系统中。
步进电机是一种精度比较高、速度较慢的电机，广泛应用于数字化控制、打印机、自动化仪器等领域。
本文将介绍PLC的步进电机控制系统设计，包括硬件和软件的设计内容。
I. 系统硬件设计1. 步进电机的类型和参数步进电机的类型有很多种，包括单相步进电机、双相步进电机、三相步进电机等。
本设计采用双相步进电机，其型号为42BYGH47-401A，电机参数如下：电机型号：42BYGH47-401A相数：2步距角：1.8°电阻：5.3Ω/相电容：47μF/200V电感电压：16.8V（DC）额定电流：1.5A转子惯量：350gcm2减速比：10:12. 控制电路设计步进电机控制电路的设计包括电源电路、驱动电路和限流保护电路。
驱动电路采用TB6560AHQ芯片，它是一款集电机驱动和电流控制于一体的高性能单片集成电路。
电源电路采用直流电源，输出电压为24V。
3. 传感器设计为了实现步进电机的闭环控制，需要采用编码器或者霍尔传感器来反馈电机的实时位置。
本设计采用霍尔传感器，将其安装在步进电机上，可以实时检测电机转子的位置。
控制流程设计主要包括启动和停止两个阶段。
启动阶段包括初始化和设定目标位置等操作，停止阶段包括禁止电机旋转和重置步进电机位置等操作。
步进电机控制系统的程序设计采用ladder图编程方式，具体实现如下：（1）初始化：将各个I/O口和电源电路连接好，初始化各个寄存器和计数器。
（2）设置目标位置：在程序运行时，将目标位置设定为一个特定的值，并将其存储到寄存器中。
（3）控制电机旋转：当电机旋转到目标位置时，控制电机停止旋转。
（4）限流保护：当电机电流过大时，限流保护电路将自动断开电机驱动电源，以保护电机和驱动电路。
3. 编写程序程序的编写主要包括开发软件、调试和测试三个阶段。
在开发软件阶段，需要根据具体的硬件参数和控制流程设计，编写PLC控制程序。
基于PLC步进电机控制系统的优化设计简介本文档旨在讨论基于PLC（可编程逻辑控制器）的步进电机控制系统的优化设计。
步进电机是一种常用于精密定位和运动控制的电机类型。
通过使用PLC，我们可以实现对步进电机的准确控制和监测。
设计目标优化设计的目标是提高步进电机控制系统的性能和效率，以满足特定的应用需求。
以下是我们在此优化设计中追求的主要目标：1. 提高步进电机的运动精度和准确性。
2. 减少步进电机的振动和噪音。
3. 提高步进电机的响应速度和动态性能。
4. 最大限度地提高系统的可靠性和稳定性。
设计策略为实现上述设计目标，我们采用以下策略：1. 选择适当的步进电机驱动器和PLC控制器：根据具体应用需求选择合适的步进电机驱动器和PLC控制器，确保其兼容性和性能满足要求。
2. 优化运动控制算法：通过改进运动控制算法，提高步进电机的精度和准确性。
例如，采用闭环控制算法结合编码器反馈来实现准确的位置控制。
3. 减少振动和噪音：使用合适的阻尼和减震措施来减少步进电机的振动和噪音，以提高整个系统的稳定性和用户体验。
4. 优化系统响应速度：通过调整控制算法的参数和优化步进电机的驱动方式，提高系统的响应速度和动态性能。
5. 实施故障检测和保护机制：设计故障检测和保护机制，以实时监测步进电机和PLC系统的运行状态，避免潜在的故障并保护设备。
结论基于PLC的步进电机控制系统的优化设计可以显著提高电机的性能和效率。
通过选择合适的驱动器和控制器，优化运动控制算法，减少振动和噪音，优化系统响应速度，并实施故障检测和保护机制，我们可以满足特定应用的需求，提高整体系统的可靠性和稳定性。
基于FPGA的步进电机控制系统设计1.引言步进电机是一种特殊类型的电机，通常由多个定位角度的电磁线圈驱动。
它们在许多自动化应用中广泛使用，如打印机，机器人和数控机床等。
为了精确控制步进电机的位置和速度，我们可以使用FPGA来设计一个高性能的步进电机控制系统。
2.系统设计步进电机控制系统的设计包括两个主要组成部分：步进电机驱动电路和FPGA控制器。
步进电机驱动电路通过向电机的不同线圈施加电流来控制电机转动的角度。
FPGA控制器负责生成适当的控制信号，以便驱动电路准确地控制电机。
步进电机驱动电路通常由多个电晶体三极管（用于控制电流流向电机线圈）和电流传感器（用于测量电流）组成。
FPGA控制器可以通过与这些电晶体三极管和电流传感器连接的GPIO引脚来控制电路中的电流流向和测量电流的值。
FPGA控制器使用时钟信号来测量时间和控制电机的速度。
它还通过计数器来计算电机转动的角度。
通过与输入设备（如旋转编码器或电位器）连接，FPGA可以从用户获取电机期望的角度和速度信息。
然后，它将这些信息与当前的电机状态进行比较，并相应地调整驱动电路的电流。
3.系统实现为了实现上述设计，我们需要选择适当的FPGA芯片，并使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写FPGA控制器的逻辑代码。
然后，我们可以使用FPGA开发板将这个设计加载到FPGA芯片上。
在设计和调试FPGA控制器时，我们可以使用仿真工具（如ModelSim 或ISE Design Suite）来验证逻辑代码的正确性。
然后，我们可以使用基于硬件的验证技术（如硬件调试器或逻辑分析仪）来检查控制信号的正确性和时序问题。
为了简化系统的调试和用户界面的开发，我们还可以在FPGA控制器上实现一个简单的命令行界面或GUI。
这样用户可以通过串口或USB端口与FPGA进行通信，并发送命令来控制步进电机的转动。
4.系统性能评估为了评估步进电机控制系统的性能，我们可以进行一系列实验来测试其精度，稳定性和响应速度。
「步进电机的PLC控制系统设计」步进电机是一种常见的电机类型，其特点是能够准确控制位置和速度。
PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种常用的工业自动化控制设备，通过PLC控制系统能够实现对步进电机的精确控制。
本文将详细介绍步进电机的PLC控制系统设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
首先是硬件设计。
PLC控制系统主要包括PLC、步进电机驱动器和步进电机三个主要组成部分。
PLC作为控制中心，负责发出控制指令和接收反馈信号。
步进电机驱动器接收PLC的指令，并将其转换为驱动步进电机所需的电流和信号。
步进电机是根据驱动器的信号进行运转的，通过其内部结构实现精确控制。
其次是软件设计。
PLC控制系统的软件设计主要包括编程和逻辑设计两个方面。
在编程方面，可以使用类似LD（Ladder Diagram，梯形图）或FBD（Function Block Diagram，功能块图）的编程语言编写。
通过编写逻辑图，可以实现对步进电机的定位、速度和运动方向的控制。
具体的代码编写需要根据实际情况进行调整和优化。
在逻辑设计方面，需要根据控制需求确定控制策略。
通常情况下，通过读取输入信号（如传感器信号）来确定当前步进电机的位置或状态，然后根据设定值进行比较，计算出控制输出信号，控制步进电机的运动。
同时，还可以根据需要添加一些保护机制，如限位开关、过载保护等，以确保步进电机运行的安全性和可靠性。
步进电机的PLC控制系统设计还需要考虑一些其他因素。
例如，需要根据步进电机的型号和规格来选择合适的驱动器和PLC，并确保它们之间的兼容性。
此外，还需要考虑电源供应和信号传输的稳定性和可靠性，以确保控制系统的正常运行。
总结起来，步进电机的PLC控制系统设计需要经过硬件设计和软件设计两个方面的工作。
在硬件设计方面，需要选取适当的PLC、步进电机驱动器和步进电机，并确保其之间的兼容性。
在软件设计方面，需要编写适当的逻辑图和程序代码，实现对步进电机的精确控制。
基于Au1200的多媒体播放终端设计
随着多媒体技术和网络技术的不断发展，在楼宇电视广告播放技术上，网络化的播放系统将逐渐取代现行的广告机本地播放方式。
多样化、实时化的发布模式以及智能化、人性化的管理平台，将推动楼宇电视广告行业的发展。
1 引言
在网络化的播放系统中，具有联网功能的多媒体播放终端是一个关键设备，它可以播放图片、音乐、视频、文字，成了整个播放系统不可分割的一部分。
在新一代的播放系统中，中心管理员可以通过互联网或内部网对其进行方便的配置和管理，安排具有个性化的播放内容，有效地解决了现有播放终端内容相对单调固定的缺陷。
本文根据这一新的需求，提出了一种新颖的适合网络播放的多媒体播放终端的设计方案。
2 硬件设计
2.1 功能分析
表1对新一代网络播放终端与独立播放机进行了比较。
为了实现网络远程控制播放，多媒体播放终端必须具备以下功能：1)连接服务器：启动后，自动连接远程服务器；2)定时通信：定时与服务器进行握手通信；3)日志管理：记录终端运行状态，形成日志文件，定时向服务器反馈日志信息；4)远程接受任务并按要求执行：随时接受中心／分中心发送的任务，任务内容包括：定时自动开关机、定时自动下载播放文件、定时播放指定的媒体文件；5)支持多种视音频和图片格式，播放质量达到DVD级画质及音质要求；6)可监控各区域播放工作状态；7)多种视频输出接口，可外接LCD，LED，PDP等多种显示终端；8)支持远程软件升级。
2.2 硬件平台选择
目前，生产多媒体处理器并推出相应解决方案的半导体供应商多达十几家，比较典型的有Intel，AMD，TI，Freescale，A DI，NXP，SigmaDesigns，ST，Sharp，Sunplus(凌阳)以及深圳安凯等。
这些厂商提供的处理器因为源自不同的架构，在性能、
接口、功耗等方面差异很大，在选择方案时，要从处理能力、支持的视频格式、支持的接口、功耗、软件和操作系统(OS)支持以及成本等方面作精心比较：
1) 处理能力及支持的视频格式
Intel的PXA270和AMD的AU1200都是通用处理器，性能较强大，支持的音视频格式有MPEG-1／2／4，WMV9，DivX，XVID，MP3，WMA，WAV，ASF，AVI，JPEG等。
但PXA270需媒体加速器配合才能更好地工作，方案相对较复杂。
基于D SP的解决方案包括TI的DM270／DM320、NXP的PNX0190和ADI的Blackfin系列。
此类方案仍需一个MCU(ARM7或AR M9)来处理系统的通用功能，如操作系统和用户接口等。
音视频解码是DSP的专长，一般支持MPEG-1／2／4，DivX，WMV9和JPEG等格式。
2) 支持的接口
丰富的接口使开发人员可以扩展功能或在确定外围器件时有更多的选择。
多媒体处理器的外围接口主要包括存储器接口、U SB接口、存储卡接口、摄像头接口、硬盘接口、显示接口、网络接口等。
现有的方案都支持SDRAM，不过只有AMD，Intel 和NXP还能同时支持DDR存储器，这有利于实现更快的编解码速率。
主流方案都支持USB2.0。
多数方案至少支持两种存储卡格式，如MMC／SD或SD／CF等，部分方案支持网络接口，如AMD，Intel和SigmaDesigns等。
3) 支持的操作系统
软件开发是播放器开发的重要组成部分，如能缩短软件开发时间，就可加速产品上市。
对于不同结构的硬件，软件开发的难易程度也有区别。
基于X86指令的PXA270处理器，编程较容易。
DSP的算法最复杂，需要耗费大量的编程时间，所以供应商往往会提供完整的软件解决方案，如TI和NXP都提供了开发套件。
基于MCU的解决方案提供了比DSP解决方案更容易的可编程性。
大多数方案支持Linux操作系统，此外还需要中间件(如媒体播放器)、编解码器和应用程序等。
4) 功耗
一般来说，依靠软件编解码的方案将具有更高的功耗，例如Intel和AMD的方案；而依靠硬件进行编解码的方案更省电，如Freescale的方案；DSP+ARM方案的功耗介于两者之间。
对于本文设计的交流供电的播放器，功耗不是问题。
笔者选用AMD公司的Alchemy Au1200作为多媒体处理器，其功耗低(<400 W@400 Hz)；支持多种视频格式，可扩展到大型显示屏(1024×768)，不需外部DSP，不需多媒体转码。
2.3 硬件系统结构
本播放终端是一个嵌入式系统，是以微计算机技术为基础的软硬件结合的专用系统，整个系统按分层结构设计：
1) 应用层：图形用户界面设计、媒体文件播放等；
2) 操作系统层：线程调度、文件系统等；
3) 多媒体解码：媒体加速引擎，MPEG-1／2／4、WMV9等的解码；
4)驱动层：音频、以太网、IDE、LCD、USB2.0等。
系统的硬件结构框图见图1。
2.4 模块设计
系统主要由处理器、内存、启动ROM、硬盘、LCD屏、外围扩展接口等部分构成。
Au1200处理器最高可支持DDR2-533内存芯片，系统内存采用2片三星的DDR-266 SDRAM，型号为K4H510838E-TL AA，总容量为128 Mbyte。
启动系统固化在Flash存储器中，Au1200通过静态总线控制Flash存储器，由于地址总线只有15位，需加入1片锁存器来锁存地址信号。
由于系统是一个下载播放系统，多媒体文件的存储采用普通微硬盘。
Au1200集成了LCD控制器，通过对垂直和水平同步信号、偏置信号和象素时钟信号的编程，可支持目前大多数LCD屏工作。
本系统用于公众场合信息的显示，宜选用43 cm以上的LCD屏。
在此对网络接口设计加以特别的说明：系统采用以太网接口，网络控制器选用DAVCOM公司的DM9000快速以太网控制处理器，该控制器与Au1200处理器具有很好的兼容性，DM9000配备有标准10／100 Mbit／s以太网接口，物理层支持以太网接口协议，集成有接收缓冲区。
DM9000支持TCP／IP硬加速，可减轻CPU负担，提高网络上传和下传的速度，采用的是L inux驱动，使更改驱动、升级更加灵活方便。
在设计时，实现DM9000与Au1200连接，要对两者间的数据、地址、控制三大总线进行连接和转换，图2给出了连接示意图。
DM9000默认I／O基地址为300H，数据端口和地址端口的地址码由下式决定
DM9000地址端口=高位片选地址+300H+0 (1)
DM9000数据端口=高位片选地址+300H+4 (2)
网络接口模块的软件包括TCP／IP协议软件和以太网芯片DM9000驱动程序。
Linux用TCP／IP作参考模型，共有4层：应用层、传输层、互联网层和主机至网络层。
驱动程序包括了面向操作系统核心的接口程序和面向物理层(主机至网络层)的接口程序。
面向操作系统核心接口程序，用于发现、检测网卡参数及发送数据结构例程。
3 系统软件设计
系统的软件由3部分组成：嵌入式Linux移植、驱动和应用程序编写。
嵌入式Linux操作系统是用户控制系统的平台，系统驱动程序采用模块化形式，向上为用户层的解码应用程序提供API函数，向下通过系统硬件APl函数控制系统硬件。
嵌入式Li nux设计有3个层次：引导装载程序、Linux内核和图形系统：
1) 引导装载程序
引导装载程序通常是在硬件上执行的第一段代码。
系统采用一个专用软件JFlash-Linux作为引导装载程序。
它支持多种类型的芯片，可以直接与远程系统上的闪存设备进行交互，并将引导装载程序安装在闪存的给定位置中。
2) 嵌入式Linux内核
内核检查硬件并加载根设备，然后查找根文件系统的init 程序并执行该程序。
配置内核时选择：模块编入内核、386处理器、物理内存off、支持ELF、标准PC软盘、支持RAM盘、支持initial RAMdisk、虚拟终端、虚拟终端控制台、标准串口、ext2文件系统、控制台驱动，以及VGAtext console，DOS FAT，MSDOS文件系统。
3) 图形系统
本嵌入式系统采用一种轻量级的GUI，具有轻型、占用资源少、高可靠性的特点。
系统分层设计，最底层是一组屏幕、鼠标／触摸屏、键盘的抽象接口；中间层是可移植的图形引擎；最高层是各种API，供图形应用程序调用。
最底层的SCREEN抽象接口建立在Linux Framebuffer(帧缓存)设备基础上。
应用程序信息管理程序主要实现任务管理和网络通信，其流程如图3所示。
4 系统应用
本设备主要应用是基于网络的广告播放系统，该系统由四部分组成：播放终端、中心服务器、分中心服务器和管理中心，其系统网络结构如图4所示。
将本播放终端接入图4所示的应用系统中，对几个不同大小、不同格式的多媒体文件进行下载播放，得到测试结果如表2
所示，证明系统设计符合实际使用要求。
本文设计的基于Alchemy Au1200的多媒体播放终端，具有强大的多媒体播放功能，其主要创新思想在于增加了网络和信息管理功能，使其可实现网络远程控制，达到了高智能化程度，在目前的楼宇视频联播广告系统应用领域具有广阔的市场前景。
