基于FPGA和DSP的通用多功能PXI板卡设计与实现

发布时间：2017-04-12 03:09

  本文关键词：基于FPGA和DSP的通用多功能PXI板卡设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着近些年我国航空航天等军工行业信息化进程加快,电子系统本身越来越复杂,对电子系统测试设备的需求越来越大。PXI(PCI extensions for Instrumentation,面向仪器系统的PCI扩展)总线做为被广泛应用的测试总线之一,虽然种类很丰富,但是因为安全、保密等要求,这些行业不能直接应用现成的通用PXI板卡,一般都需要通过多种板卡和仪器组合应用。一方面造成了测试系统体积庞大,价格高等缺陷,另一方面可靠性和可扩展性也大打折扣。因此一块自主研发的多功能可重构的PXI板卡能很好的解决安全性、可靠性和体积成本问题。本文首先分析了现在国内航空航天等军工行业中测试系统组建时遇到的一些问题和矛盾,提出了一种自主研发的,以FPGA(Field Programmable Gate Array,可编程门列阵)和DSP (Digital Signal Processor,数字信号处理器)为核心的通用多功能PXI板卡的设计想法。该板卡可以同时应用于型号研制过程中设计阶段和测试阶段的工作。在研制过程中,本板卡可以快速组建一个原型机验证平台,完成软件仿真、半实物仿真和实物仿真；在测试过程中,可以针对不同型号或者同一型号的不同技术状态,快速开发匹配的接口模块进行功能测试。一方面提高了测试设备的利用率,降低了研发成本,另一方面用户可以根据需要自己进行开发工作,满足保密要求。通过本文对整个设计开发过程的介绍以及几个实际应用案例的验证,基于FPGA和DSP的通用多功能PXI板卡实际功能达到了设计预期,能够很好的解决本文开头所提出的测试系统组建时的矛盾,可以广泛的应用于航空航天等高可靠性、高定制化要求的行业。
【关键词】：FPGA DSP PXI总线 可重构 多功能
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP336;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 本课题的研究进展11-17
• 1.2.1 国外测试技术现状11-15
• 1.2.2 国内自动测试技术发展情况15-17
• 1.3 本文的主要研究内容17-18
• 第二章 需求分析与方案设计18-24
• 2.1 设计需求分析18-20
• 2.1.1 航天型号产品研制流程18-19
• 2.1.2 可重构性和多功能性说明19
• 2.1.3 功能及接口要求19-20
• 2.2 技术方案选择20-23
• 2.2.1 总线接口的选择20-21
• 2.2.2 接口方案选择21-23
• 2.3 设计重点23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 硬件电路设计24-50
• 3.1 硬件框架设计及组成24-25
• 3.2 主要芯片选型25-27
• 3.2.1 FPGA选型25-26
• 3.2.2 DSP芯片选型26
• 3.2.3 PXI总线接口选型26-27
• 3.3 电源模块设计27-30
• 3.3.1 功耗分析27-28
• 3.3.2 DC/DC电源模块设计28-29
• 3.3.3 隔离DC/DC模块设计29-30
• 3.4 FPGA模块设计30-37
• 3.4.1 供电接口30-31
• 3.4.2 FPGA配置接口31-35
• 3.4.3 全局时钟接口35-36
• 3.4.4 IO接口电路36-37
• 3.5 PXI接口模块37-43
• 3.5.1 PCI9054工作模式简介37-39
• 3.5.2 供电接口39-40
• 3.5.3 与PXI总线接口电路40
• 3.5.4 与FPGA接口电路40-42
• 3.5.5 EEPROM配置电路42-43
• 3.6 DSP接口43-47
• 3.6.1 供电电路设计44
• 3.6.2 模拟接口电路44
• 3.6.3 与FPGA接口44-46
• 3.6.4 通用IO接口46-47
• 3.7 DRAM接口电路47
• 3.8 PXI接口电路47-49
• 3.9 其他外设电路49
• 3.10 本章小结49-50
• 第四章 嵌入式软件设计50-64
• 4.1 嵌入式软件组成及开发环境50
• 4.2 FPGA程序设计50-60
• 4.2.1 FPGA程序设计流程50-51
• 4.2.2 Verilog HDL语言简介51-52
• 4.2.3 PXI总线模块52-53
• 4.2.4 DSP接口模块53-56
• 4.2.5 通用接口控制模块56-57
• 4.2.6 设计结果验证57-60
• 4.3 DSP程序设计60-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 上位机驱动开发64-72
• 5.1 基于VISA开发流程64-67
• 5.1.1 VISA驱动库简介64-65
• 5.1.2 VISA库体系结构65-67
• 5.2 通用驱动开发示例67-70
• 5.2.1 生成硬件配置文件68-69
• 5.2.2 驱动函数开发69-70
• 5.3 应用层代码示例70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 实例验证72-80
• 6.1 项目简介72-73
• 6.2 板卡展示73-74
• 6.3 工作模式74-75
• 6.4 性能测试75-78
• 6.5 本章小结78-80
• 第七章 结论和展望80-82
• 7.1 结论80-81
• 7.2 展望81-82
• 参考文献82-84
• 附录1 VISA主要函数介绍84-88
• 附录2 通用驱动开发代码示例88-92
• 致谢92-94
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果94

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐征;;PXI技术最新发展与应用[J];电子产品世界;2011年06期

2 ;泛华恒兴发布大容量高精度PXI多功能数据采集卡[J];电子测量与仪器学报;2013年06期

3 ;泛华恒兴发布大容量高精度PXI多功能数据采集卡[J];电子技术应用;2013年07期

4 ;凌华再次推出PXI套餐优惠活动[J];国外电子测量技术;2006年05期

5 龚举权;张英敏;;基于PXI的导弹热电池性能测试系统[J];兵工自动化;2007年12期

6 张洪京;用PXI射频模块-对生产过程中的手机进行校准和检验[J];电子质量;2005年06期

7 黄海宁,郭恩全,赵兴奋,郑学锋;基于PXI的多通道瞬态测试记录系统[J];电子技术应用;1998年12期

8 陈万里;王丽霞;;基于PXI的虚拟仪器测试系统[J];仪器仪表用户;2007年06期

9 徐征;;PXI——主流自动化测试平台[J];今日电子;2011年05期

10 马乔;周彦江;郑立评;;基于PXI的火箭炮发火系统性能检测[J];四川兵工学报;2009年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 王玮;钱伟康;应怀樵;;基于FPGA的PXI高速数据采集系统硬件设计[A];现代振动与噪声技术（第九卷）[C];2011年

2 应文健;田福庆;;PXI仪器构建火炮自动测试系统的趋势[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 王旭;基于FPGA和DSP的通用多功能PXI板卡设计与实现[D];中国科学院大学(工程管理与信息技术学院);2016年

2 杨超;基于虚拟仪器PXI的水雷舵机测试系统设计[D];中北大学;2012年

3 薛永增;深存储PXI示波器的硬件设计[D];电子科技大学;2013年

4 廖红才;一种基于PXI的导弹舵系统测试仪的设计和实现[D];国防科学技术大学;2012年

5 董婵娟;6位半PXI万用表模块软件设计[D];电子科技大学;2015年

6 姜宏志;基于LabVIEW和PXI的城市轨道车辆转向架测试系统[D];大连交通大学;2004年

7 钟绍禹;基于FPGA和PXI的V.35协议板卡的设计与实现[D];华中科技大学;2011年

8 陈军杰;PXI高速数字示波器设计技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

  本文关键词：基于FPGA和DSP的通用多功能PXI板卡设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：300588