Daewoo电子使用LabVIEW FPGA和CompactRIO开发高精度伺服控制系统

作者:
Byoungbok Kang - Daewoo Electronics

行业:
消费品, 机器/机械, 机电学/ 电工学, 电子

产品:
FPGA模块, CompactRIO

挑战:
突破传统二维存储设备的技术限制，以获取更大的容量和更快的数据恢复。

解决方案:
利用NI LabVIEW FPGA 模块和CompactRIO 系统开发出世界上第一台在连续旋转式磁盘上进行三维全息数字数据存储的伺服控制系统。

全息数字数据存储（Holographic digital data storage，简称HDDS）技术是光学存储领域里最有前景的新兴技术之一。传统的数据存储技术，是把单独的比特信息存储为介质表面的磁或光变量，正在接近其物理的极限。然而，全息存储技术可以使数据的传输速率加速到10 亿比特每秒，把访问时间降低到几十微秒，同时将数据的存储密度增加到理论的最大值，即1 万亿比特每立方厘米。　　

通过在存储介质的整个三维空间上编码数据，并且利用称为页的大容量并行存储块来进行记录和恢复，全息数据存储技术突破了传统二维技术（如DVD）的限制。

利用CompactRIO 对Daewoo HDDS 系统进行原型验证

我们的H D D S 原型包括两个主要的子系统：一个基于N ICompactRIO三百万门的FPGA 系列模块的电光运动控制系统和一个基于Xilinx 公司八百万门的FPGA 电路板的视频解码系统。CompactRIO 系统控制着一个线性电机、一个步进电机、一个电流镜和一个CMOS 相机。每一个运动控制环都要求精确的控制，所以我们利用反馈信号来控制和检测数据。不同于传统的计算型电路板，CompactRIO 系统使我们可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模块来定制脉冲发生器的时序，其精度可达到一个FPGA时钟周期。为了避免滑动，我们通过创建定制的用于加速和减速的数学函数，开发了复杂的电机控制算法。我们为三种类型的电机分别设计了驱动电路，并把它们连接到CompactRIO 的输入/ 输出模块上。除了运动控制，CompactRIO 还与用于视频解码的FPGA 电路板通信，该电路板是使用我们自有的用于视频恢复和CMOS相机控制的信号处理技术开发的。前端MPEG解码器积累在缓存中的数据量随速度变化很大，CompactRIO 还通过检查其变化来控制数据的传输速率。　　

在2005 年韩国电子展演示期间，我们的系统运行可靠，设备和电路板没有出现任何的通信或操作错误，使得Daewoo 电子公司成为正在兴起的全息数字数据存储领域中显而易见的技术先锋。

从HDDS 原型系统获得的收益

我们的HDDS原型系统是第一台该类型的产品。因为没有现成的系统参考或者限制，所以多数系统部件需要独立的研究和开发。我们的最初选择，即利用一块DSP电路板，其成本估计为好几万美元，而且需要很多个月的开发时间。利用灵活的LabVIEW软件，配合以CompactRIO 硬件，我们在不牺牲性能的情况下，只用几千美元就开发出了我们的系统。而且，开发时间仅为一个月，这使得我们的系统在KES 2005上的第一次展出获得了业界的赞誉。

利用NI 的CompactRIO、高速FPGA 技术和易于使用的NILabVIEW 软件，而不是花费几万美元和数月的开发时间来设计定制的DSP 电路板，使我们的团队得以迅速而经济地开发出奠基性的HDDS 系统。我们为项目可以如此迅速而有效的完成而感到惊奇。