Daewoo電子使用LabVIEW FPGA和CompactRIO開發高精度伺服控制系統

作者:
Byoungbok Kang - Daewoo Electronics

行業:
消費品, 機器/機械, 機電學/ 電工學, 電子

產品:
FPGA模塊, CompactRIO

挑戰:
突破傳統二維存儲設備的技術限制，以獲取更大的容量和更快的數據恢復。

解決方案:
利用NI LabVIEW FPGA 模塊和CompactRIO 系統開發出世界上第一臺在連續旋轉式磁盤上進行三維全息數字數據存儲的伺服控制系統。

全息數字數據存儲（Holographic digital data storage，簡稱HDDS）技術是光學存儲領域里最有前景的新興技術之一。傳統的數據存儲技術，是把單獨的比特信息存儲為介質表面的磁或光變量，正在接近其物理的極限。然而，全息存儲技術可以使數據的傳輸速率加速到10 億比特每秒，把訪問時間降低到幾十微秒，同時將數據的存儲密度增加到理論的最大值，即1 萬億比特每立方厘米。　　

通過在存儲介質的整個三維空間上編碼數據，并且利用稱為頁的大容量并行存儲塊來進行記錄和恢復，全息數據存儲技術突破了傳統二維技術（如DVD）的限制。

利用CompactRIO 對Daewoo HDDS 系統進行原型驗證

我們的H D D S 原型包括兩個主要的子系統：一個基于N ICompactRIO三百萬門的FPGA 系列模塊的電光運動控制系統和一個基于Xilinx 公司八百萬門的FPGA 電路板的視頻解碼系統。CompactRIO 系統控制著一個線性電機、一個步進電機、一個電流鏡和一個CMOS 相機。每一個運動控制環都要求精確的控制，所以我們利用反饋信號來控制和檢測數據。不同于傳統的計算型電路板，CompactRIO 系統使我們可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模塊來定制脈沖發生器的時序，其精度可達到一個FPGA時鐘周期。為了避免滑動，我們通過創建定制的用于加速和減速的數學函數，開發了復雜的電機控制算法。我們為三種類型的電機分別設計了驅動電路，并把它們連接到CompactRIO 的輸入/ 輸出模塊上。除了運動控制，CompactRIO 還與用于視頻解碼的FPGA 電路板通信，該電路板是使用我們自有的用于視頻恢復和CMOS相機控制的信號處理技術開發的。前端MPEG解碼器積累在緩存中的數據量隨速度變化很大，CompactRIO 還通過檢查其變化來控制數據的傳輸速率。　　

在2005 年韓國電子展演示期間，我們的系統運行可靠，設備和電路板沒有出現任何的通信或操作錯誤，使得Daewoo 電子公司成為正在興起的全息數字數據存儲領域中顯而易見的技術先鋒。

從HDDS 原型系統獲得的收益

我們的HDDS原型系統是第一臺該類型的產品。因為沒有現成的系統參考或者限制，所以多數系統部件需要獨立的研究和開發。我們的最初選擇，即利用一塊DSP電路板，其成本估計為好幾萬美元，而且需要很多個月的開發時間。利用靈活的LabVIEW軟件，配合以CompactRIO 硬件，我們在不犧牲性能的情況下，只用幾千美元就開發出了我們的系統。而且，開發時間僅為一個月，這使得我們的系統在KES 2005上的第一次展出獲得了業界的贊譽。

利用NI 的CompactRIO、高速FPGA 技術和易于使用的NILabVIEW 軟件，而不是花費幾萬美元和數月的開發時間來設計定制的DSP 電路板，使我們的團隊得以迅速而經濟地開發出奠基性的HDDS 系統。我們為項目可以如此迅速而有效的完成而感到驚奇。