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研究生:林世民
研究生(外文):Shih-Ming Lin
論文名稱:以Pineview處理器為基礎之控制平台設計
論文名稱(外文):Pineview-Processor-Based Control Platform Design
指導教授:翁慶昌翁慶昌引用關係
指導教授(外文):Ching-Chang Wong
口試委員:李世安許陳鑑周建興
口試日期:2011-07-18
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:電機工程學系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:控制平台處理器控制介面
外文關鍵詞:Control platformprocessorcontrol interface
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本論文提出一個以Pineview處理器為控制平台核心之設計方案,所設計實現的控制平台具有體積小、重量輕、效能高、以及軟體系統容易支援開發的多功能性能,其可以滿足小型人形機器人在軟硬體系統整合設計上的需求。在體積與重量上,所設計實現之控制平台的體積與重量分別為100×72×31 mm3與100公克。在系統架構上,本論文以Intel公司針對下一代輕省筆記型電腦所開發之Pineview處理器為控制平台的核心處理器。在電路板實現上,本論文以FR-4為基材以及SMT 無鉛製程來設計一個成本低廉又合乎環保的電路板。在輸出入介面的設計實現上,本論文藉由Pine Trail開發平台來整合設計USB、Gigabit Ethernet、HD Audio、Wi-Fi、GPIO port、VGA、SPI、I2C、與RS232/485等介面,讓所設計實現的平台是一個多元化的控制介面,讓機器人可以使用各種設備以及感測器,使其具有更多的功能與應用。在軟體系統的支援上,本論文所開發完成的控制平台可以支援Windows XP、Windows 7、Windows CE與Linux等多項軟體系統,所以此控制平台可以節省許多系統建置時所產生的問題和時間。在實際系統的驗證上,此平台已實際建構在一台高58公分的小型人形機器人上,從人形機器人之系統開發過程中可以實際的驗證本論文所設計實現的控制平台確實具有體積小、重量輕、效能高、以及軟體系統容易支援開發的多功能特性。

A control platform design by using the Pineview processor is proposed in this thesis. The implemented control platform has multi-functional features of a small size, light weight, high performance and easy to support software development. Furthermore, the software system is easy to support the system development. It can meet the requirement of small-size humanoid robot in the hardware/software system design. The volume and weight of the implemented hardware platform are 100×72×31 mm3 and 100 gs, respectively. In the system structure design, Pineview processor, which is developed by Intel for next generation notebook, is used to be the control center of this platform. In the circuit board realization, the FR-4 material and SMT process are applied. In the input/output interface design, the Pine Trail development platform is used to integrate many interfaces design, such as USB, Gigabit Ethernet, HD Audio, Wi-Fi, GPIO port, VGA, SPI, I2C, and RS232/485, etc. Let the implemented platform is a pluralistic control interface and the robot can use various kinds of sensors and equipments. In the support of the software system, many items of software systems can be used in the implemented control platform such as Windows XP, Windows 7, Windows CE, and Linux, etc, so that this platform can save time in the system design. In the real verification of the implemented control platform, it has been built on a small-size humanoid robot to illustrate its multiple functions.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 IV
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1背景介紹 1
1.2研究動機與目的 3
第二章 控制平台設計 6
2.1 Pineview處理器概述 7
2.2 控制平台方塊圖 9
2.2.1 時脈產生器 11
2.2.2 記憶體模組 12
2.2.3 無線網路模組 12
2.2.4 Gigabit 乙太網路埠 13
2.2.5 高級串列傳輸技術埠 14
2.2.6 串列傳輸介面 14
2.2.7 高傳真音效 16
2.2.8 通用序列匯流排 17
2.2.9 動態平台監測 18
2.2.10 通用輸入輸出埠 19
2.2.11 電源設計 19
2.3 印刷電路板佈局設計 20
2.3.1 信號佈線 21
2.3.2 阻抗匹配 22
2.3.3 印刷電路板堆疊 26
第三章 控制平台驗證 31
3.1 外觀檢驗 32
3.2 電壓量測 35
3.3 電源時序 37
3.4 時脈檢查 41
3.5 BIOS設定 42
3.6 驗證結果 45
第四章 設計成果 48
4.1 規格比較 49
4.2 效能測試 50
4.2.1 3DMark2001 SE測試 51
4.2.2 PassMark Performance Test 52
4.2.3 影像策略系統介面程式 53
4.2.4 功率消耗量測 55
4.3 第二代控制平台 56
第五章 結論與未來展望 59
參考文獻 61

圖 目 錄
圖1.1 Honda ASIMO 2
圖1.2 Pine Trail平台與舊平台架構之差異 4
圖1.3 Pine Trail平台所使用之Pineview處理器的實體圖 5
圖1.4 Pine Trail平台所使用之南橋晶片「NM10 Express」的實體圖 5
圖2.1 Pineview D510中央處理單元之方塊圖 8
圖2.2 控制平台系統方塊 10
圖2.3 時脈產生器在系統的時脈分佈狀況 11
圖2.4 DDR2 SDRAM 實體外觀圖 12
圖2.5 Mini PCIE介面WiFi網路卡實體外觀圖 13
圖2.6 SATA訊號腳位定義 14
圖2.7 9個訊號RS-232網路配置 15
圖2.8 RS485 腳位示意圖 16
圖2.9 ALC662 腳位圖 17
圖2.10 TPS51125腳位圖 20
圖2.11 微帶線Microstrip-Line 23
圖2.12 帶線Stripline 24
圖2.13 特性阻抗計算軟體 24
圖2.14 印刷電路板阻抗設計流程 25
圖2.15 印刷電路板堆疊 26
圖2.16 TKICBoard控制平台Gerber File 28
圖2.16(續) TKICBoard控制平台Gerber File 29
圖3.1 平台驗證程序 32
圖3.2 錫球陣列封裝元件示意圖 34
圖3.3 BGA 修復焊製儀器(Rework Station) 34
圖3.4 零件料號編碼 34
圖3.5 直流電源供應器(GWinstek GPC-3060D)實體外觀圖 36
圖3.6 RTC基本線路 36
圖3.7 系統晶片NM10電源控制示意圖 37
圖3.8 系統電源時序圖 38
圖3.9 Tektronix示波器 38
圖3.10 系統電源時序量測 41
圖3.11 CPU與時脈產生器頻率對照表 42
圖3.12 控制平台eSATA配置 45
圖3.13 控制平台MPCIE定位柱 46
圖3.14 控制平台電池座與定位柱位置圖 46
圖3.15 GPIO SBDO0~3線路圖 47
圖3.16 控制平台上的電源接頭 47
圖4.1 TKICBoard控制平台之實體圖 48
圖4.2 PICO820控制平台之實體圖 49
圖4.3 影像策略系統之介面 53
圖4.4 目標物辨識之流程 54
圖4.5 影像處理畫面 55
圖4.6 第二代TKICBoard控制平台mSATA位置圖 57

表 目 錄
表2.1 Intel公司AtomTM處理器分類表 7
表2.2 控制平台主要功能模組 10
表2.3 USB各版本標準傳輸速率 18
表2.4 標準USB訊號腳位定義 18
表2.5 GPIO訊號腳位定義 19
表2.6 PCB製作規格表 27
表3.1 H/W BIOS Request From 43
表4.1 TKICBoard與PICO820控制平台規格比較 50
表4.2 3Dmark2001SE效能比較表 51
表4.3 PassMark Performance Test效能比較表 52
表4.4 影像策略系統介面程式效能比較表 54
表4.5 控制平台消耗功率比較表 56
表4.6 兩代TKICBoard控制平台規格比較表 57
表4.7 兩代TKICBoard控制平台之效能比較 58
表4.8 兩代TKICBoard控制平台消耗功率比較表 58



[1] 翁慶昌、黃楷翔,淡江大學小型人形機器人之發展歷程,淡江大學電機工程學系智慧型控制實驗室,Aug. 2009
[2] Homepage of ASIMO : URL: http://www.robotworld.org.tw/index.htm?pid=10&News_ID=665
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[4] 陳洲任,ARM嵌入式平台於機器人控制之設計,淡江大學電機工程學系碩士論文,2009
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[7] Intel Inc., Intel® NM10 Family Express Chipset, External Design Specification, Revision 1.5, Sep. 2009.
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[10] Homepage of DDR2: URL: http://zh.wikipedia.org/wiki/DDR2_SDRAM
[11] Realtek Inc., RTL8111C-RG Datasheet, Rev. 1.3, Sep. 2009.
[12] 郭岳龍,雙調變模式之同步高效率切換式穩壓器設計,國立臺灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2006
[13] ROBOTIS, Dynamixel RX-28 User’s Manual, V.1.10, p.6.
[14] Realtek Inc., ALC662 Datadheet, Rev. 1.2, Dec. 2008.
[15] Fintek Feature Integration Technology Inc., F75387 Datasheet, Rev. 025P, Dec. 2005.
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[18] S.H. Hall, G.W. Hall, and J.A. McCall, High-speed Digital System Design a Handbook of Interconnect Theory and Design Practices, Wiley, 2000.
[19] Homepage of ATX power supply: URL: http://zh.wikipedia.org/wiki/ATX
[20] Homepage of PICO820: URL: http://www.axiomtek.com/Products/ViewProduct.asp?view=680
[21] Homepage of PassMark: URL: http://www.cpubenchmark.net/cpu_list.php
[22] 鄧宏志,中型機器人足球系統之即時影像處理,淡江大學電機工程學系碩士論文,2006


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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