基于FPGA的小型记录仪设计

发布时间：2020-04-28 13:38

【摘要】：本课题来源于某弹载记录仪设计项目,弹载记录仪是用来记录导弹飞行过程中弹上各种信号的存储测试设备。近年来,基于导弹上的固态记录仪以其卓越的性能几乎占据了弹载记录仪应用的全部领域。本论文以实用的弹载固态记录仪设计为背景,针对固态记录仪存在的一些问题,如存储带宽小、数据导出复杂、系统启动时间长、紧急掉电文件易丢失等,提出了一种能有效解决这些问题的方案。针对项目的功能要求与技术指标,设计了一款采用FPGA+ARM为总体架构,并选用eMMC作为存储介质的小型记录仪。系统以FPGA为基础的硬件平台,FPGA主要负责对LVDS信号进行解串,并将数据按FAT32文件格式写入eMMC内;配合基于Cortex-M7处理平台STM32F7,利用其SDIO接口完成与FPGA的通信并间接实现对eMMC的驱动,搭配USB接口实现数据的读取。系统硬件设计主要包括电源模块、ARM处理器硬件设计模块、FPGA硬件设计模块和USB接口模块等。系统的硬件电路设计基于Cadence软件,在OrCAD Capture上进行电路的原理图绘制,通过PCB Editor进行PCB布局布线。本设计重点实现FPGA对eMMC控制器的设计以及在eMMC内移植FAT32文件系统。软件设计包括LVDS接收模块、eMMC控制器设计模块以及FAT32文件系统的实现三部分。通过合理的硬件和软件设计、测试,最后分析数据可以得出结论:小型记录仪具有快速启动、紧急掉电时数据保护、便捷导出的特点。
【图文】：

使用通用 USB 接口实现存储文件的读取。标间：≤400ms；集时长：>150s；容量：≥8GB；满足微型化要求；器件满足工业级要求。体结构仪采用 FPGA 和 ARM 作为整体硬件结构设计，图 2.1 为系统的总负责将 LVDS 信号进行解串以得到并行数据，FPGA 则负责对并写入存储器中，，ARM 负责将存储器内数据通过 USB 接口读取至

Aritx-7 系列芯片的特性如下：1）28nm工艺；2）高达215K逻辑单元，AXI IP 和模拟混合信号集成；3）支持高达16路6.6G收发器、930GMAC、13Mb BRAM、1.2Gb/s LVDS1066；4）小型焊线封装，可节省5美元的模拟组件费用；5）与45nm器件相比，静电降低65%功耗降低50%；6）具有可扩展的优化架构、综合全面的工具以及IP核；7）片上资源及用户IO丰富；8）集成存储器接口，以实现对视频和数据的简化访问；9）低功耗性能，拥有13000-200000个逻辑单元。ritx-7 系列 FPGA 属性如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP216.2;TN791

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本文编号：2643527