基于PXI总线的星载单机地面检测通用接口卡设计
发布时间：2021-09-29 10:27
为了解决卫星载荷地面检测设备研制过程中遇到的研制成本高、研制周期长、维护更新困难等问题,分析和总结了卫星载荷地面检测设备常用功能,提出了在一块PXI板卡上集成OC指令接口、RS422通信接口、电机脉冲接口、AD遥测接口等多种接口的解决措施,并进行了相应的软硬件及通用性方面的设计研究,达到了提高设备的便携性和集成度、控制成本、缩短研制周期、提高研制效率以及增加通用性和可配置性的目的,具有很强的航天工程实用意义。
【文章来源】：大气与环境光学学报. 2020,15(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图４?ＲＳ４２２通信接口原理图??Ｆｉｇ．４?ＲＳ４２２?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｃｉｒｃｕｉｔ??
ＭＯＳ、ＰＣＩ、ＬＶＤＳ等多种工业Ｉ／Ｏ标准＾?ＦＰＧＡ主控制电路还包括了其最??小系统所必需的时钟电路、配置电路以及ＪＴＡＧ下载电路等．??ＰＸＩ接口的实现有三种常见可行方案Ｍ：?ＩＰ核方式、软核方式、专用芯片方式。选用专用桥接芯片的??优点是其已实现了与ＰＣＩ总线的复杂接口功能，只需控制ＰＣＩ硬件板卡本地逻辑，即可实现ＰＣＩ总线和??本地总线之间的数据传递，因此采用此方案可以大大减少研发周期，缩小研发风险．本设计采用ＰＬＸ公??司的ＰＣＩ９０Ｍ专用接口芯片，整个母卡的硬件原理框图如图２所示。??图２母卡硬件原理图??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｔｈｅｒ?ｂｏａｒｄ??２．４子卡硬件设计??子卡主要集成了?〇Ｃ指令接口、ＲＳ４２２通信接口、电机脉冲接口、ＡＤ遥测接口，对外检测载荷单??机功能是否正常，??
２３６?大气与环境光学学报?１５卷??图１整体方案示意图??Ｆｉｇ．ｌ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｐｌａｎ??２．３母卡硬件设计??设计的ＰＸＩ板卡硬件结构采用模块化的形式，整个板卡分为子母卡＜?母卡采用ＦＰＧＡ＋ＰＣＩ桥接芯片??作为主控模块，通过ＰＸＩ总线与上位机进行通信．其中ＰＸＩ总线是一种基于ＰＣ平台、适用于自动化测??量系统的总线，它结合了?ＰＣＩ总线与Ｃｏｍｐａｃｔ?ＰＣＩ中坚固的、模块化的欧式机械封装，并增加了专门的??同步总线和一些关键的软件性能Ｍ．??ＦＰＧＡ主控模块使用Ａｌｔｒａａ?Ｃｙｄｏｗ?ＩＩＩ系列的ＦＰＧＡ，此系列ＦＰＧＡ支持１５０?ＭＨｚ时钟速率＞?具有??５５０００个逻辑单元和２．３４?Ｍｂ内存，最多支持４个锁相环（ＰＬＬ），该模块有３２７路Ｉ／Ｏ引脚，分为８组??ｂａｎｋ，支持ＬＶＴＴＬ、ＬＶＣＭＯＳ、ＰＣＩ、ＬＶＤＳ等多种工业Ｉ／Ｏ标准＾?ＦＰＧＡ主控制电路还包括了其最??小系统所必需的时钟电路、配置电路以及ＪＴＡＧ下载电路等．??ＰＸＩ接口的实现有三种常见可行方案Ｍ：?ＩＰ核方式、软核方式、专用芯片方式。选用专用桥接芯片的??优点是其已实现了与ＰＣＩ总线的复杂接口功能，只需控制ＰＣＩ硬件板卡本地逻辑，即可实现ＰＣＩ总线和??本地总线之间的数据传递，因此采用此方案可以大大减少研发周期，缩小研发风险．本设计采用ＰＬＸ公??司的ＰＣＩ９０Ｍ专用接口芯片，整个母卡的硬件原理框图如图２所示。??图２母卡硬件原理图??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｔｈｅｒ?ｂｏａｒｄ??２．４子卡硬件设计??子卡主要集成了?〇Ｃ指令接口、ＲＳ４
【参考文献】：
期刊论文
[1]“高分五号”卫星大气主要温室气体监测仪（特邀）[J]. 熊伟. 红外与激光工程. 2019(03)
[2]“高分五号卫星载荷研制”专辑[J]. 刘文清. 大气与环境光学学报. 2019(01)
[3]星载信息处理箱的地面检测设备的研制[J]. 韩圣东,薛长斌. 电子设计工程. 2017(04)
[4]基于PXI的卫星地面测试信号采集控制系统[J]. 龚潺,张丹,桑小冲,王斌,徐锋. 电子测量技术. 2015(03)
[5]基于PXI模块化仪器的载人航天器自动测试等效器系统设计[J]. 张福生,陈莉欣,景旭贞. 计算机测量与控制. 2014(06)
[6]基于PXI的舰载测试系统硬件设计[J]. 李艳春,周茉,刘志伟. 微计算机信息. 2010(25)
硕士论文
[1]基于PXI总线的航天器等效器系统的设计与实现[D]. 郭东丽.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于FPGA的PCI数据采集卡设计[D]. 王立娜.北方工业大学 2008
本文编号：3413553
【文章来源】：大气与环境光学学报. 2020,15(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图４?ＲＳ４２２通信接口原理图??Ｆｉｇ．４?ＲＳ４２２?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｃｉｒｃｕｉｔ??
ＭＯＳ、ＰＣＩ、ＬＶＤＳ等多种工业Ｉ／Ｏ标准＾?ＦＰＧＡ主控制电路还包括了其最??小系统所必需的时钟电路、配置电路以及ＪＴＡＧ下载电路等．??ＰＸＩ接口的实现有三种常见可行方案Ｍ：?ＩＰ核方式、软核方式、专用芯片方式。选用专用桥接芯片的??优点是其已实现了与ＰＣＩ总线的复杂接口功能，只需控制ＰＣＩ硬件板卡本地逻辑，即可实现ＰＣＩ总线和??本地总线之间的数据传递，因此采用此方案可以大大减少研发周期，缩小研发风险．本设计采用ＰＬＸ公??司的ＰＣＩ９０Ｍ专用接口芯片，整个母卡的硬件原理框图如图２所示。??图２母卡硬件原理图??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｔｈｅｒ?ｂｏａｒｄ??２．４子卡硬件设计??子卡主要集成了?〇Ｃ指令接口、ＲＳ４２２通信接口、电机脉冲接口、ＡＤ遥测接口，对外检测载荷单??机功能是否正常，??
２３６?大气与环境光学学报?１５卷??图１整体方案示意图??Ｆｉｇ．ｌ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｐｌａｎ??２．３母卡硬件设计??设计的ＰＸＩ板卡硬件结构采用模块化的形式，整个板卡分为子母卡＜?母卡采用ＦＰＧＡ＋ＰＣＩ桥接芯片??作为主控模块，通过ＰＸＩ总线与上位机进行通信．其中ＰＸＩ总线是一种基于ＰＣ平台、适用于自动化测??量系统的总线，它结合了?ＰＣＩ总线与Ｃｏｍｐａｃｔ?ＰＣＩ中坚固的、模块化的欧式机械封装，并增加了专门的??同步总线和一些关键的软件性能Ｍ．??ＦＰＧＡ主控模块使用Ａｌｔｒａａ?Ｃｙｄｏｗ?ＩＩＩ系列的ＦＰＧＡ，此系列ＦＰＧＡ支持１５０?ＭＨｚ时钟速率＞?具有??５５０００个逻辑单元和２．３４?Ｍｂ内存，最多支持４个锁相环（ＰＬＬ），该模块有３２７路Ｉ／Ｏ引脚，分为８组??ｂａｎｋ，支持ＬＶＴＴＬ、ＬＶＣＭＯＳ、ＰＣＩ、ＬＶＤＳ等多种工业Ｉ／Ｏ标准＾?ＦＰＧＡ主控制电路还包括了其最??小系统所必需的时钟电路、配置电路以及ＪＴＡＧ下载电路等．??ＰＸＩ接口的实现有三种常见可行方案Ｍ：?ＩＰ核方式、软核方式、专用芯片方式。选用专用桥接芯片的??优点是其已实现了与ＰＣＩ总线的复杂接口功能，只需控制ＰＣＩ硬件板卡本地逻辑，即可实现ＰＣＩ总线和??本地总线之间的数据传递，因此采用此方案可以大大减少研发周期，缩小研发风险．本设计采用ＰＬＸ公??司的ＰＣＩ９０Ｍ专用接口芯片，整个母卡的硬件原理框图如图２所示。??图２母卡硬件原理图??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｏｔｈｅｒ?ｂｏａｒｄ??２．４子卡硬件设计??子卡主要集成了?〇Ｃ指令接口、ＲＳ４
【参考文献】：
期刊论文
[1]“高分五号”卫星大气主要温室气体监测仪（特邀）[J]. 熊伟. 红外与激光工程. 2019(03)
[2]“高分五号卫星载荷研制”专辑[J]. 刘文清. 大气与环境光学学报. 2019(01)
[3]星载信息处理箱的地面检测设备的研制[J]. 韩圣东,薛长斌. 电子设计工程. 2017(04)
[4]基于PXI的卫星地面测试信号采集控制系统[J]. 龚潺,张丹,桑小冲,王斌,徐锋. 电子测量技术. 2015(03)
[5]基于PXI模块化仪器的载人航天器自动测试等效器系统设计[J]. 张福生,陈莉欣,景旭贞. 计算机测量与控制. 2014(06)
[6]基于PXI的舰载测试系统硬件设计[J]. 李艳春,周茉,刘志伟. 微计算机信息. 2010(25)
硕士论文
[1]基于PXI总线的航天器等效器系统的设计与实现[D]. 郭东丽.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于FPGA的PCI数据采集卡设计[D]. 王立娜.北方工业大学 2008
本文编号：3413553
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