基于FPGA的无线触控屏控制器设计的知识点主要包括以下几个方面:
1. FPGA(现场可编程门阵列)技术:FPGA是一种可通过编程实现特定功能的半导体芯片。它能够在不需要更换硬件的情况下重新配置电路,适合于需要高速运算、可定制逻辑的场合。FPGA的并行处理特性使得它在处理复杂算法时具有很高的效率,非常适合嵌入式系统的设计。
2. 无线控制与通讯模块:本文提到使用的无线模块为NRF24L01,这是一种常用的2.4GHz无线收发模块,支持点对点或多点通信,广泛应用于短距离无线通讯。通过NRF24L01模块,可以实现触控屏控制器与工业设备之间的无线远程控制和监测。
3. 触摸屏技术:触摸屏控制器设计中使用的是电阻式触摸屏。与电容式触摸屏相比,电阻式触摸屏成本较低,通过触摸屏替代实体按键,能够减小控制装置体积,并实现操作的简化和直观性。电阻式触摸屏通过对压力感应来检测触摸位置,适合工业环境的应用。
4. 嵌入式系统设计:设计中采用了基于FPGA的SOPC(System on a Programmable Chip)设计理念。SOPC是一种将处理器、存储器、各种外设接口集成到一个芯片上的技术,可以实现比传统嵌入式系统更小型化、高性能的嵌入式解决方案。在本设计中,SOPC核的搭建,结合NIOSII类语言进行FPGA硬件编程,实现对触控屏的控制和对无线通讯模块的驱动。
5. SPI总线通讯:系统使用SPI(Serial Peripheral Interface)串行总线协议进行通信。SPI是一种高速的、全双工、同步的通信总线,用于短距离的芯片到芯片通信。在本设计中,SPI总线用于触摸屏坐标采集模块和无线通讯模块与主控制器FPGA之间的通信。
6. 实时远程控制和监测:通过设计的系统可以实时远程控制工业设备,并监测设备运行状态。这对于需要远程操作的危险环境或操作者难以到达的场合具有重要意义。用户可以通过触控屏方便地进行设备操控,并通过无线模块及时获取设备信息。
7. 硬件编程与接口设计:在硬件编程方面,设计者采用了NIOSII类语言C,这是由Altera公司(现为Intel旗下)开发的处理器系列,专为FPGA应用设计。在硬件接口方面,设计了LCD控制接口和无线通讯控制接口,使触摸屏控制器能够与LCD显示模块及无线通讯模块有效连接和控制。
8. 体积小型化与便携性:由于系统采用FPGA技术与触摸屏结合,整个控制装置的体积小巧,便于携带。这使得系统不仅可以用于固定设备,还能作为便携式设备使用,增加其适用性。
以上是基于FPGA的无线触控屏控制器设计的主要知识点,这些内容涵盖了从硬件选型、通讯协议、用户交互界面设计、系统编程以及系统实际应用等方面的知识。通过这些知识点的学习,可以全面了解如何设计和实现一个基于FPGA的无线控制系统,并理解该系统在工业自动化领域的应用价值。