По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.9 DOI:10.33920/pro-2-2202-01

Описание работы, создание аналогового VGA‑выхода на отладочной плате при создании программ для станков с ЧПУ

Юдачев С. С., канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва 105005, Москва ул. 2‑я Бауманская, д. 5
Ситников С. С., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва 105005, Москва ул. 2‑я Бауманская, д. 5
Гордиенко Н. А., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва 105005, Москва ул. 2‑я Бауманская, д. 5, е-mail: gordienkona@vk.com
Монахов П. А., МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва 105005, Москва ул. 2‑я Бауманская, д. 5

Приоритетной задачей развития машиностроения является комплексная механизация и автоматизация технологических процессов механической обработки. Решить эту задачу можно внедрением станков и станочных комплексов с числовым программным управлением. Оборудование с ЧПУ совмещает гибкость универсального и высокую производительность специального автоматического оборудования, что существенно меняет характер производства, делает его мобильным, удовлетворяющим требованиям по непрерывному усовершенствованию и обновлению продукции машиностроения. Однако такое оборудование является достаточно сложным, а его приобретение связано с большими финансовыми затратами, поэтому проблема эффективного использования станков с ЧПУ является приоритетной для большинства предприятий машиностроения и неразрывно связана с необходимостью написания различных программ. В статье приведен теоретический анализ интерфейса VGA, а также представлена практическая реализация данного интерфейса, написанная на языке программирования Verilog, на отладочной плате Terasic DE10‑Lite, с расположенной на ней программируемой логической интегральной схемой MAX10 10M50DAF484C7G и другими периферийными модулями. Практическая значимость работы — ознакомление с программируемыми логическими интегральными схемами семейства Intel FPGA, получение базовых знаний в работе с системой автоматизации проектных работ (САПР) Quartus Lite, изучение основ программирования логических интегральных схем на языке Verilog. В ходе работы был подробно описан алгоритм написания кода на языке программирования Verilog для реализации интерфейса VGA на отладочной плате DE10‑Lite. Программное обеспечение и математические выдержки, используемые в работе, находятся в открытом доступе в интернете, что позволяет любому желающему провести аналогичную работу и убедиться в корректности написанных кодов и полученных выводов. Данная работа может использоваться не только для написания программ для станков, но и для обучения студентов в области разработки электронных устройств в части их алгоритмизирования и для организации лабораторных работ, а также при создании и проектировании реальных устройств как на производстве, так и в рамках высшего учебного заведения, например для разработки лабораторных работ с использованием специализированного САПР. Ознакомление и изучение данного языка программирования проводятся в стенах одного из ведущих инженерных университетов Российской Федерации — Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана.

Литература:

1. Цифровой синтез: практический курс / Под общ. ред. А. Ю. Романова, Ю. В. Панчула. — Москва: ДМК Пресс, 2020. — 556 с.

2. Акчурин, А. Д., Юсупов, К. М. Программирование на языке Verilog: учебное пособие. — Казань, 2016. — 90 с.

3. Поляков, А. К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры. — Москва: СОЛОН-Пресс, 2003. — 320 с.

4. Бибило, П. Н., Авдеев, Н.А. Моделирование и верификация цифровых систем на языке VHDL. — Москва: ЛЕНАНД, 2017. — 344 с.

5. Закревский, А.Д. Параллельные алгоритмы логического управления. — Минск: Ин-т техн. кибернетики НАН Беларуси, 1999. — 202 с.

6. Бибило, П.Н. Синтез логических схем с использованием языка VHDL. — Москва: Солон-Р, 2002. — 384 с.

7. Бибило, П.Н. Cистемы проектирования интегральных схем на основе языка VHDL. StateCAD, ModelSim, LeonardoSpectrum. — Москва: СОЛОНПресс, 2005. — 384 с.

8. Бибило, П. Н., Авдеев, Н.А. VHDL. Эффективное использование при проектировании цифровых систем. — Москва: СОЛОН-Пресс, 2006. — 344 с.

9. Бибило, П. Н. Логическое перепроектирование схем, реализованных на FPGA, в схемы на базовых матричных кристаллах // Информационные технологии. — 2004. — № 1.

10. Бибило, П.Н. Проектирование конечных автоматов в САПР WebPack ISE фирмы Xilinx // Информационные технологии. — 2004. — № 3. — С. 8–13.

1. Cifrovoj sintez: prakticheskij kurs / pod obshch. red. A. YU. Romanova, YU. V. Panchula. — M.: DMK Press, 2020. — 556 s.

2. Akchurin, A.D., Yusupov, K. M. Programmirovanie na yazyke Verilog. Uchebnoe posobie. — Kazan», 2016. — 90 s.

3. Polyakov, A. K. Yfzyki VHDL i VERILOG v proektirovanii cifrovoj apparatur y. — M.: SOLON-Press, 2003. — 320 s.

4. Bibilo, P.N., Avdeev, N.A. Modelirovanie i verifikaciya cifrovyh sistem na yazyke VHDL. — M.: LENAND, 2017. — 344 s.

5. Zakrevskij, A.D. Parallel»nye algoritmy logicheskogo upravleniya. Mn.: In-t tekhn. Kibernetiki NAN Belarusi. 1999. — 202 s.

6. Bibilo, P.N. Sintez logicheskih skhem s ispol'zovaniem yazyka VHDL. — M.: Solon-R, 2002. — 384 s.

7. Bibilo, P. N. Cistemy proektirovaniya integral»nyh skhem na osnove yazyka VHDL. StateCAD, ModelSim, LeonardoSpectrum. — M.: SOLON-Press, 2005. — 384 s.

8. Bibilo, P.N., Avdeev, N.A. VHDL. Effektivnoe ispol»zovanie pri proektirovanii cifrovyh sistem. — M.: SOLON-Press, 2006. — 344 s.

9. Bibilo, P.N. Logicheskoe pereproektirovanie skhem, realizovannyh na FPGA, v skhemy na bazovyh matrichnyh kristallah. //Informacionnye tekhnologii. — 2004. — №1.

10. Bibilo, P.N. Proektirovanie konechnyh avtomatov v SAPR WebPack ISE firmy Xilinx. //Informacionnye tekhnologii. — 2004. — №3. — S. 8–13.

Для создания конкурентоспособной продукции необходимо располагать современной технологией ее получения с применением высокопроизводительного быстропереналаживаемого оборудования.

В механообрабатывающем производстве данным требованиям отвечает технология, ориентированная на использование металлорежущих станков с ЧПУ.

Станки с ЧПУ позволяют не только обрабатывать самые сложные детали, но и автоматизировать машиностроительное производство.

Внедрение станков с ЧПУ — это комплексное мероприятие, в котором наладка является одним из этапов организации их эксплуатации. VGA является самым простым аналоговым интерфейсом вывода. Из-за своей простоты он имеет огромное распространение по всему миру. VGA появился в 1987 г. Количество градаций каждого цвета в нем увеличено до 64, в результате чего число возможных цветов составило 264 = 262 144, что для компьютерной графики имеет даже более важное значение, чем разрешающая способность. При создании нового оборудования с выводом графического изображения используется в основном VGA. Пусть данный разъем уже не может называться прогрессивным, но его все еще легко встретить в различных мониторах, видеокартах и других электронных приборах. Поэтому инженеры должны понимать, как работает интерфейс VGA, какие данные он передает, а также знать возможности улучшения алгоритма его работы [1–5].

Преимуществом VGA-интерфейса является огромное количество устройств, выпущенных за 30 лет, большой выбор разнообразных переходников, наилучшая совместимость с ЭЛТ-мониторами и возможность передачи аналогового сигнала, а также он является единственным аналоговым интерфейсом, который может передавать видео в высоком разрешении. Но данный интерфейс не лишен ряда недостатков: невозможность одновременной передачи видео- и аудиосигнала (осуществляется передача только видео), официально заявленное максимальное разрешение — 1280 х 1024, при выводе картинки на FHD-дисплеи возможны проблемы, при использовании некачественного кабеля появляются помехи, не очень подходит для подключения цифровых устройств [6–10].

Для Цитирования:
Юдачев, Ситников, Гордиенко, Монахов, Описание работы, создание аналогового VGA‑выхода на отладочной плате при создании программ для станков с ЧПУ. Главный механик. 2022;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: