一体化弹载计算机的硬件设计
发布时间：2021-04-25 19:07
本文以某导航综合控制装置项目为研究背景,阐述了基于双DSP+FPGA架构的弹载计算机板的硬件设计,使用单台计算机实现导航和飞控任务处理,不仅有效地减少了导航控制系统的体积、成本和功耗,提高了系统的可靠性,同时又完全保留了传统设计中双计算机系统导航和飞控任务独立完成的优点。本文主要对硬件电路和基于FPGA的数据通信模块进行了研究与设计。弹载计算机板的硬件电路主要分为供电复位模块、核心处理模块和信号接口模块。其中,供电复位模块为弹载计算机各个模块提供电源以及复位信号。核心处理模块采用双DSP+FPGA架构,主DSP完成飞控计算,从DSP完成导航解算,双DSP之间通过McBSP串口进行通信;FPGA芯片用于数据采集和扩展外围接口,与DSP通过EMIF接口进行通信。信号接口模块主要完成核心处理模块和外围通信模块的电气匹配及隔离。基于FPGA的数据通信模块采用自顶向下的设计方法和Verilog HDL硬件编程语言在Xilinx的ISE开发环境下实现FPGA的逻辑控制,主要包括电压量采集模块、串口数据收发模块和CAN数据收发模块。最后对硬件电路和FPGA数据通信模块进行测试。首先,对弹载计算机板进...
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 导弹的发展现状
1.2.2 弹载计算机的发展现状
1.3 弹载计算机的设计方案
1.4 本文主要内容
第2章 系统总体设计
2.1 课题项目简介
2.2 总体分析
2.3 系统硬件电路设计方案分析
2.3.1 硬件电路总体设计分析
2.3.2 核心器件选型
2.4 基于FPGA的数据通信模块设计方案
2.5 本章小结
第3章 系统硬件设计
3.1 供电复位模块
3.1.1 DSP供电电路
3.1.2 FPGA供电电路
3.1.3 数字芯片供电电路
3.1.4 复位电路
3.2 核心处理模块
3.2.1 DSP模块设计
3.2.2 FPGA模块设计
3.2.3 双DSP之间的通信
3.2.4 DSP与FPGA之间的通信
3.3 信号接口模块
3.3.1 模拟量采集电路
3.3.2 串口通信电路
3.3.3 CAN通信电路
3.3.4 时序输出控制及状态回采电路
3.4 本章小结
第4章 基于FPGA的数据通信模块设计
4.1 电压量采集模块
4.1.1 AD7606时序分析
4.1.2 AD7606采集模块的实现
4.2 串口通信模块
4.2.1 异步串行通信标准
4.2.2 串口通信的实现
4.3 CAN通信模块
4.3.1 CAN报文帧
4.3.2 MCP2515时序分析
4.3.3 CAN总线通信的实现
4.4 本章小结
第5章 系统测试
5.1 弹载计算机板
5.2 系统上电测试
5.3 电压量采集测试
5.4 串口测试
5.5 CAN通信测试
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP和FPGA环境下的CAN总线实现[J]. 王皓. 科技视界. 2017(05)
[2]基于双DSP的某弹载计算机的设计与实现[J]. 李翠娟,缑丽敏,贺莹,高娜. 电子技术. 2016(06)
[3]基于状态机方法的CAN总线通信的FPGA实现[J]. 姚君. 国外电子测量技术. 2015(03)
[4]基于FPGA的参数可调RS422接口电路设计实现[J]. 王俊超,王恒亮. 电子科技. 2015(02)
[5]CAN总线控制器MCP2515的原理及应用[J]. 王继国,吉吟东,孙新亚. 电测与仪表. 2004(01)
硕士论文
[1]基于FPGA的多通道数据采集系统的设计[D]. 王永云.北华航天工业学院 2018
[2]基于DSP和FPGA的飞行器双核控制设计[D]. 蔡亦清.中北大学 2017
[3]基于DSP和FPGA的导航计算机系统设计[D]. 徐小淇.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于DSP和FPGA导航计算机硬件模块设计与实现[D]. 王大伟.中北大学 2016
[5]CAN总线飞控计算机设计与开发[D]. 陈云.南京航空航天大学 2016
[6]基于多核DSP的导控一体化弹载计算机设计[D]. 孔得鹏.北京理工大学 2016
[7]某弹载多通道数据采集系统的研究与设计[D]. 张传民.中北大学 2015
[8]基于DSP/FPGA的组合导航系统研究与实现[D]. 闫东亚.哈尔滨工程大学 2014
[9]以DSP为核心的弹载计算机系统的设计[D]. 何航峰.南京航空航天大学 2013
[10]基于TMS320C6747和FPGA的GPS/SINS组合导航系统研究[D]. 夏春杰.南京理工大学 2013
本文编号：3159928
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 导弹的发展现状
1.2.2 弹载计算机的发展现状
1.3 弹载计算机的设计方案
1.4 本文主要内容
第2章 系统总体设计
2.1 课题项目简介
2.2 总体分析
2.3 系统硬件电路设计方案分析
2.3.1 硬件电路总体设计分析
2.3.2 核心器件选型
2.4 基于FPGA的数据通信模块设计方案
2.5 本章小结
第3章 系统硬件设计
3.1 供电复位模块
3.1.1 DSP供电电路
3.1.2 FPGA供电电路
3.1.3 数字芯片供电电路
3.1.4 复位电路
3.2 核心处理模块
3.2.1 DSP模块设计
3.2.2 FPGA模块设计
3.2.3 双DSP之间的通信
3.2.4 DSP与FPGA之间的通信
3.3 信号接口模块
3.3.1 模拟量采集电路
3.3.2 串口通信电路
3.3.3 CAN通信电路
3.3.4 时序输出控制及状态回采电路
3.4 本章小结
第4章 基于FPGA的数据通信模块设计
4.1 电压量采集模块
4.1.1 AD7606时序分析
4.1.2 AD7606采集模块的实现
4.2 串口通信模块
4.2.1 异步串行通信标准
4.2.2 串口通信的实现
4.3 CAN通信模块
4.3.1 CAN报文帧
4.3.2 MCP2515时序分析
4.3.3 CAN总线通信的实现
4.4 本章小结
第5章 系统测试
5.1 弹载计算机板
5.2 系统上电测试
5.3 电压量采集测试
5.4 串口测试
5.5 CAN通信测试
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP和FPGA环境下的CAN总线实现[J]. 王皓. 科技视界. 2017(05)
[2]基于双DSP的某弹载计算机的设计与实现[J]. 李翠娟,缑丽敏,贺莹,高娜. 电子技术. 2016(06)
[3]基于状态机方法的CAN总线通信的FPGA实现[J]. 姚君. 国外电子测量技术. 2015(03)
[4]基于FPGA的参数可调RS422接口电路设计实现[J]. 王俊超,王恒亮. 电子科技. 2015(02)
[5]CAN总线控制器MCP2515的原理及应用[J]. 王继国,吉吟东,孙新亚. 电测与仪表. 2004(01)
硕士论文
[1]基于FPGA的多通道数据采集系统的设计[D]. 王永云.北华航天工业学院 2018
[2]基于DSP和FPGA的飞行器双核控制设计[D]. 蔡亦清.中北大学 2017
[3]基于DSP和FPGA的导航计算机系统设计[D]. 徐小淇.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于DSP和FPGA导航计算机硬件模块设计与实现[D]. 王大伟.中北大学 2016
[5]CAN总线飞控计算机设计与开发[D]. 陈云.南京航空航天大学 2016
[6]基于多核DSP的导控一体化弹载计算机设计[D]. 孔得鹏.北京理工大学 2016
[7]某弹载多通道数据采集系统的研究与设计[D]. 张传民.中北大学 2015
[8]基于DSP/FPGA的组合导航系统研究与实现[D]. 闫东亚.哈尔滨工程大学 2014
[9]以DSP为核心的弹载计算机系统的设计[D]. 何航峰.南京航空航天大学 2013
[10]基于TMS320C6747和FPGA的GPS/SINS组合导航系统研究[D]. 夏春杰.南京理工大学 2013
本文编号：3159928
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3159928.html
