数据采编记录装置的设计与关键技术研究
发布时间：2022-01-17 05:15
本文针对数据采编记录装置进行设计,并对其关键技术进行研究。该装置主要完成两路LVDS图像数据、PCM数据以及多通道模拟量数据的实时采编、缓存和存储工作,在飞行试验后的回收阶段,利用北斗报文实时通信自身坐标位置,可实现装置可靠性回收。结合相关性能指标和功能实现的不同,设计采用模块化设计思想,以模拟量采集模块、串行数据通信模块、LVDS数据传输模块、数据存储模块以及定位通信模块组成。装置以FPGA为核心逻辑控制器,控制模拟开关和模数转换器实现多通道模拟数据的采样;利用RS-422接口实现指令接收、状态返回以及PCM数据的接收工作;采用LVDS接口实现2路图像数据接收以及存储数据的高速下传,其中存储数据回读通过配置相关均衡器可增加数据的有效传输距离。本文重点对数据采集与融合编帧技术、北斗定位回收技术进行研究与论述。在数据采集与融合编帧技术方面,针对模拟量与数字量的不同特点分别进行采样逻辑设计,在存储数据回读中,有效数和无效数相结合方式可提升长距离传输链路可靠性,对于各类型数据传输速度与处理速率不匹配的情况,提出了基于FIFO的多数据实时编帧与缓存方案,简化了控制逻辑,并对其可靠性进行分析;在...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采编记录系统连接关系图
中北大学学位论文7拟量信号接口、数据回读接口、LVDS传输接口和用于PCM数据以及指令/状态传输的RS422通信接口。主控制器FPGA是整体逻辑处理的核心，负责将实时数据进行编症缓存打包、下传以及数据回读处理。采集单元接口关系图2-2所示。图2-2数据采集单元接口关系图Fig.2-2Dataacquisitionunitinterfacediagram存储记录单元包括LVDS数据传输接口、RS422通信接口、定位信息接收接口以及北斗通信接口。结合LVDS传输和FLASH存储芯片进行数据的有效存储，并完成定位信息的处理和北斗报文的发送，此外还涉及响应读数、记录和擦除等指令并进行状态返回。存储记录单元接口示意图如图2-3所示：
中北大学学位论文8图2-3存储记录单元接口关系图Fig.2-3Interfacediagramofstorageandrecordingunit由于装置实现功能较多，各数据接口类型所对应的功能、硬件电路以及相关控制逻辑都相差很大，为了使系统结构和功能实现最优化，在两大功能单元基础之上，本文对数据采编记录装置进行模块化设计。设计思路是将系统重要元素以功能进行划分与组合，在硬件方面有利于PCB合理性布局的设计和集成度提升，同时也可以降低各模块间的信号干扰；在软件方面则可使逻辑处理更清晰，在保证了程序稳定性的同时，也降低了设计难度，并对系统的灵活性有较大提升，各个模块在调试成功后，也利于移植于其他类似应用当中。所以本文依据不同功能实现以及数据接口类型差异，将该数据采编记录装置分为五大模块：模拟量采集模块、LVDS数据传输模块、串行数据通信模块、数据存储模块以及北斗数字报文通信模块。下文将分别对五大模块的关键电路设计和相关控制逻辑进行介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于北斗通信的小型无线信标机设计[J]. 何方城,甄国涌,单彦虎. 电子器件. 2020(01)
[2]北斗短报文通信安全研究[J]. 张舒黎,石元兵,王雍. 通信技术. 2019(11)
[3]High-precision Positioning and Deformation Monitoring Analysis of BD/GPS Based on Improved Kalman Filter Fusion[J]. Xiulin QIU,Qinghua LIU,Ru LI. Journal of Systems Science and Information. 2019(03)
[4]基于光纤千兆以太网的多路LVDS接收传输系统[J]. 罗平,梁波. 仪表技术与传感器. 2018(11)
[5]基于FPGA的LVDS传输链路的可靠性设计[J]. 张波,李杰,张海鹏,胡陈君. 电子器件. 2018(05)
[6]基于北斗系统的国家综合定位导航授时（PNT）体系发展设想[J]. 谢军,刘庆军,边朗. 空间电子技术. 2017(05)
[7]电缆信号失真及干扰分析[J]. 韩仲. 科技经济导刊. 2016(08)
[8]基于LVDS技术的传输接口设计[J]. 罗乃冬. 声学与电子工程. 2008(01)
硕士论文
[1]大容量高速采集存储设备的研制[D]. 安凯.西安电子科技大学 2019
[2]堆叠式数据采集系统多模块数据通信与存储关键技术研究[D]. 王柳明.中北大学 2019
[3]某数据采集记录装置的关键技术研究[D]. 于皓博.中北大学 2019
[4]基于FPGA的Camera Link图像数据采集装置的研究与实现[D]. 魏淑稳.中北大学 2019
[5]基于SRIO的数据记录装置的设计和实现[D]. 杨志文.中北大学 2019
[6]基于FPGA的光电转换式高速长距离可靠传输技术的研究与实现[D]. 张宇.中北大学 2019
[7]某多通道采编存储器的设计与实现[D]. 李君玉.中北大学 2019
[8]基于LVDS的高速串行互连结构信号完整性研究[D]. 陈杨杨.重庆邮电大学 2019
[9]高速数字信号存储回读装置的设计[D]. 尹德帆.北华航天工业学院 2019
[10]高速滑行数据记录器及单元测试装置的研制[D]. 王利斌.中北大学 2018
本文编号：3594110
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采编记录系统连接关系图
中北大学学位论文7拟量信号接口、数据回读接口、LVDS传输接口和用于PCM数据以及指令/状态传输的RS422通信接口。主控制器FPGA是整体逻辑处理的核心，负责将实时数据进行编症缓存打包、下传以及数据回读处理。采集单元接口关系图2-2所示。图2-2数据采集单元接口关系图Fig.2-2Dataacquisitionunitinterfacediagram存储记录单元包括LVDS数据传输接口、RS422通信接口、定位信息接收接口以及北斗通信接口。结合LVDS传输和FLASH存储芯片进行数据的有效存储，并完成定位信息的处理和北斗报文的发送，此外还涉及响应读数、记录和擦除等指令并进行状态返回。存储记录单元接口示意图如图2-3所示：
中北大学学位论文8图2-3存储记录单元接口关系图Fig.2-3Interfacediagramofstorageandrecordingunit由于装置实现功能较多，各数据接口类型所对应的功能、硬件电路以及相关控制逻辑都相差很大，为了使系统结构和功能实现最优化，在两大功能单元基础之上，本文对数据采编记录装置进行模块化设计。设计思路是将系统重要元素以功能进行划分与组合，在硬件方面有利于PCB合理性布局的设计和集成度提升，同时也可以降低各模块间的信号干扰；在软件方面则可使逻辑处理更清晰，在保证了程序稳定性的同时，也降低了设计难度，并对系统的灵活性有较大提升，各个模块在调试成功后，也利于移植于其他类似应用当中。所以本文依据不同功能实现以及数据接口类型差异，将该数据采编记录装置分为五大模块：模拟量采集模块、LVDS数据传输模块、串行数据通信模块、数据存储模块以及北斗数字报文通信模块。下文将分别对五大模块的关键电路设计和相关控制逻辑进行介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于北斗通信的小型无线信标机设计[J]. 何方城,甄国涌,单彦虎. 电子器件. 2020(01)
[2]北斗短报文通信安全研究[J]. 张舒黎,石元兵,王雍. 通信技术. 2019(11)
[3]High-precision Positioning and Deformation Monitoring Analysis of BD/GPS Based on Improved Kalman Filter Fusion[J]. Xiulin QIU,Qinghua LIU,Ru LI. Journal of Systems Science and Information. 2019(03)
[4]基于光纤千兆以太网的多路LVDS接收传输系统[J]. 罗平,梁波. 仪表技术与传感器. 2018(11)
[5]基于FPGA的LVDS传输链路的可靠性设计[J]. 张波,李杰,张海鹏,胡陈君. 电子器件. 2018(05)
[6]基于北斗系统的国家综合定位导航授时（PNT）体系发展设想[J]. 谢军,刘庆军,边朗. 空间电子技术. 2017(05)
[7]电缆信号失真及干扰分析[J]. 韩仲. 科技经济导刊. 2016(08)
[8]基于LVDS技术的传输接口设计[J]. 罗乃冬. 声学与电子工程. 2008(01)
硕士论文
[1]大容量高速采集存储设备的研制[D]. 安凯.西安电子科技大学 2019
[2]堆叠式数据采集系统多模块数据通信与存储关键技术研究[D]. 王柳明.中北大学 2019
[3]某数据采集记录装置的关键技术研究[D]. 于皓博.中北大学 2019
[4]基于FPGA的Camera Link图像数据采集装置的研究与实现[D]. 魏淑稳.中北大学 2019
[5]基于SRIO的数据记录装置的设计和实现[D]. 杨志文.中北大学 2019
[6]基于FPGA的光电转换式高速长距离可靠传输技术的研究与实现[D]. 张宇.中北大学 2019
[7]某多通道采编存储器的设计与实现[D]. 李君玉.中北大学 2019
[8]基于LVDS的高速串行互连结构信号完整性研究[D]. 陈杨杨.重庆邮电大学 2019
[9]高速数字信号存储回读装置的设计[D]. 尹德帆.北华航天工业学院 2019
[10]高速滑行数据记录器及单元测试装置的研制[D]. 王利斌.中北大学 2018
本文编号：3594110
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