载荷信息处理器的设计与实现
发布时间：2021-11-29 11:50
随着微波无源遥感载荷的发展,对载荷信息处理器的发展提出了多通道采样、高速处理、高可靠性的要求。本文围绕上述问题,开展深入研究,主要涉及多通道并行采样技术、知识产权（Intellectual Property,IP）核技术和抗辐照设计这三个方面。本文主要内容如下:（1）提出了多通道并行可程控遥感数据采集单元的设计。以多通道并行采样、通道采集起始时间和采样间隔时间可控为设计目标,使用自顶向下的方法划分功能模块,并完成现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）代码编写和波形仿真。（2）提出了基于IP核技术的FPGA设计。使用FPGA内嵌8051 IP核的方法实现处理器单元对增益电压值的计算和各模块的控制。通过对8051 IP核中乘法器、除法器和总线的优化,减少了对FPGA资源的使用。（3）提出了三模冗余加回读刷新的抗辐照设计。在FPGA内部,对3个功能一样的逻辑模块进行表决,输出两个相同结果。通过对可编程的只读存储器（Programmable Read Only Memory,PROM）数据与配置区的存储数据进行循环冗余码校验,正确继续运行程序,...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DW8051IP核的顶层架构
沈阳航空航天大学硕士学位论文DW8051 IP 核和原先 80C32 的单片机的外部引脚配置不同，其引脚数目对应的功能也不同。其综合结果占用 FPGA 资源如下图 3.4 所示。由上文对比传统单片机可知，DW8051 IP 核的优点是：兼容传统单片机的功能；将指令周期由以往的 12 个时钟周期缩减为 4 个时钟周期，提高 3 倍速度；新增访问外部设备等功能；增加中断、定时器、端口数量。其功能比传统单片机更强大，对数据处理、存储的方式更加简便。
沈阳航空航天大学硕士学位论文通过对此 DW8051 IP 核进行部分功能优化，并依据实际需求对 IP 核进行参数设置。其中，使用优化后的 DW8051 IP 核代替传统单片机的设计，并将此运用于处理器单元中。在载荷信息处理器中，遥测采集单元、遥感采集单元、程控增益单元、预处理与综合功能单元里面均使用 IP 核完成对 FPGA 的设计，并实现各单元的功能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的GPS数据采集与定位系统设计[J]. 张万威,张东方,徐德东. 电子设计工程. 2018(15)
[2]微波无源遥感有效载荷现状与发展[J]. 姚崇斌,徐红新,赵锋,谢振超,赵永涛. 上海航天. 2018(02)
[3]基于80C32的控制系统应用设计[J]. 宋云霞. 今日电子. 2017(08)
[4]一体化微波成像探测技术发展和展望[J]. 吕利清,徐红新,栾英宏. 上海航天. 2017(01)
[5]星载辐射计接收定标系统灵敏度测试与分析[J]. 姜丽菲,乔洋,王芸,孙彦龙,姚崇斌. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(06)
[6]航天器单粒子防护薄弱点的识别[J]. 赵海涛,于登云,吕欣琦,张兆国,郑晋军,张庆祥. 宇航学报. 2016(05)
[7]基于改进的Booth编码和Wallace树的乘法器优化设计[J]. 石敏,王耿,易清明. 计算机应用与软件. 2016(05)
[8]风云三号C星微波大气探测载荷性能分析[J]. 谷松岩,郭杨,游然,卢乃锰,吴雪宝. 气象科技进展. 2016(01)
[9]高速8位微处理器设计[J]. 陈明敏,易清明,石敏. 计算机应用与软件. 2016(01)
[10]基于三模冗余加固的ASIC设计与实现[J]. 夏辉,唐威,黄媛媛,赵亮. 微处理机. 2015(05)
博士论文
[1]Flash存储器单粒子效应及与总剂量的协同效应研究[D]. 殷亚楠.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2018
[2]静态傅里叶变换型太赫兹谱探测技术研究[D]. 杨秋杰.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2017
[3]提升被动微波遥感器空间分辨率的理论及方法研究[D]. 吴琼.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2011
硕士论文
[1]基于DW8051的带硬件操作系统的SoC系统研究与设计[D]. 郭玉良.青岛大学 2018
[2]基于改进型Booth算法的大数乘法器的设计与验证[D]. 梁成栋.广西民族大学 2017
[3]面向多通道同步数据采集存储系统的设计与实现[D]. 索艳春.中北大学 2017
[4]全极化微波辐射计目标成像方法及试验研究[D]. 王亚辉.中国科学院国家空间科学中心 2016
[5]基于Synopsys的8051单片机IP核的设计[D]. 秦菁.华北电力大学 2014
[6]基于TSC695F的星载数管计算机设计与实现[D]. 李伟.西安电子科技大学 2011
[7]基于FPGA的多通道微波辐射计数据采集与系统控制单元的设计与研制[D]. 李丹娜.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2009
本文编号：3526449
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DW8051IP核的顶层架构
沈阳航空航天大学硕士学位论文DW8051 IP 核和原先 80C32 的单片机的外部引脚配置不同，其引脚数目对应的功能也不同。其综合结果占用 FPGA 资源如下图 3.4 所示。由上文对比传统单片机可知，DW8051 IP 核的优点是：兼容传统单片机的功能；将指令周期由以往的 12 个时钟周期缩减为 4 个时钟周期，提高 3 倍速度；新增访问外部设备等功能；增加中断、定时器、端口数量。其功能比传统单片机更强大，对数据处理、存储的方式更加简便。
沈阳航空航天大学硕士学位论文通过对此 DW8051 IP 核进行部分功能优化，并依据实际需求对 IP 核进行参数设置。其中，使用优化后的 DW8051 IP 核代替传统单片机的设计，并将此运用于处理器单元中。在载荷信息处理器中，遥测采集单元、遥感采集单元、程控增益单元、预处理与综合功能单元里面均使用 IP 核完成对 FPGA 的设计，并实现各单元的功能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的GPS数据采集与定位系统设计[J]. 张万威,张东方,徐德东. 电子设计工程. 2018(15)
[2]微波无源遥感有效载荷现状与发展[J]. 姚崇斌,徐红新,赵锋,谢振超,赵永涛. 上海航天. 2018(02)
[3]基于80C32的控制系统应用设计[J]. 宋云霞. 今日电子. 2017(08)
[4]一体化微波成像探测技术发展和展望[J]. 吕利清,徐红新,栾英宏. 上海航天. 2017(01)
[5]星载辐射计接收定标系统灵敏度测试与分析[J]. 姜丽菲,乔洋,王芸,孙彦龙,姚崇斌. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(06)
[6]航天器单粒子防护薄弱点的识别[J]. 赵海涛,于登云,吕欣琦,张兆国,郑晋军,张庆祥. 宇航学报. 2016(05)
[7]基于改进的Booth编码和Wallace树的乘法器优化设计[J]. 石敏,王耿,易清明. 计算机应用与软件. 2016(05)
[8]风云三号C星微波大气探测载荷性能分析[J]. 谷松岩,郭杨,游然,卢乃锰,吴雪宝. 气象科技进展. 2016(01)
[9]高速8位微处理器设计[J]. 陈明敏,易清明,石敏. 计算机应用与软件. 2016(01)
[10]基于三模冗余加固的ASIC设计与实现[J]. 夏辉,唐威,黄媛媛,赵亮. 微处理机. 2015(05)
博士论文
[1]Flash存储器单粒子效应及与总剂量的协同效应研究[D]. 殷亚楠.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2018
[2]静态傅里叶变换型太赫兹谱探测技术研究[D]. 杨秋杰.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2017
[3]提升被动微波遥感器空间分辨率的理论及方法研究[D]. 吴琼.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2011
硕士论文
[1]基于DW8051的带硬件操作系统的SoC系统研究与设计[D]. 郭玉良.青岛大学 2018
[2]基于改进型Booth算法的大数乘法器的设计与验证[D]. 梁成栋.广西民族大学 2017
[3]面向多通道同步数据采集存储系统的设计与实现[D]. 索艳春.中北大学 2017
[4]全极化微波辐射计目标成像方法及试验研究[D]. 王亚辉.中国科学院国家空间科学中心 2016
[5]基于Synopsys的8051单片机IP核的设计[D]. 秦菁.华北电力大学 2014
[6]基于TSC695F的星载数管计算机设计与实现[D]. 李伟.西安电子科技大学 2011
[7]基于FPGA的多通道微波辐射计数据采集与系统控制单元的设计与研制[D]. 李丹娜.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2009
本文编号：3526449
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