基于FPGA的双通道机载数据存储系统设计

发布时间：2017-08-25 17:24

  本文关键词：基于FPGA的双通道机载数据存储系统设计

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【摘要】：为了保障飞行器的安全航行，预测未来飞行任务中可能遇到的风险，机载数据存储器需要实时记录大量的飞行测试数据，待飞行结束后再将数据卸载回收，提供给相关机构进行研究。目前常用的基于标准总线实现的数据存储系统具有操作方便、灵活性强、易于实现等优点，但是作为机载设备，一旦处于飞行条件下，仍然存在着操作系统不稳定、数据传输速率受限等问题。本文结合实验室具体项目的指标要求，设计了基于FPGA的双通道机载数据存储系统，用来实时接收和存储两路不同的机载雷达测试数据。 系统整体上采用了模块化设计思想，将两路雷达数据的存储模块设计为功能独立的板卡，然后通过自定义接口与系统基板进行连接，由基板控制器FPGA统一管理。论文分别从硬件设计和软件实现两方面对整个系统进行了阐述，其中包括数据存储板卡的接口电路、隔离电路、控制电路、存储电路以及基板的控制电路、以太网接口电路等模块的结构组成和功能实现。系统设计中没有采用任何标准总线，也无需搭载任何操作系统，两个通道可以同时进行数据的接收和存储，，在一定程度上解决了标准总线形式的机载数据存储系统稳定性不高、数据传输速率受限等问题。 最后分别通过地面测试台模拟试验和飞行器搭载试验对系统的可靠性进行了测试。结果表明：基于FPGA的双通道机载数据存储系统能够实现两路测试数据的准确记录，满足系统设计的各项指标要求。
【关键词】：数据存储 FPGA 机载 高速大容量
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 机载数据存储系统的国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 机载数据存储系统的常用结构12-13
• 1.4 本文的主要研究内容及结构安排13-15
• 2 系统总体设计15-24
• 2.1 系统功能概述15
• 2.2 系统技术指标要求15-16
• 2.3 系统总体方案设计及工作过程16-18
• 2.3.1 系统总体结构16-17
• 2.3.2 系统工作过程17-18
• 2.4 主要芯片选择18-23
• 2.4.1 控制芯片选择18-21
• 2.4.2 存储芯片选择21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 系统硬件电路设计24-40
• 3.1 电路设计原则24-25
• 3.2 数据存储板卡电路设计25-34
• 3.2.1 雷达回波数据存储板卡电路设计25-32
• 3.2.2 雷达实时图像数据存储板卡电路设计32-34
• 3.3 基板控制电路设计34-36
• 3.4 以太网接口电路设计36-37
• 3.5 电源管理电路设计37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 4 系统软件设计40-57
• 4.1 板卡 FPGA 控制程序设计40-52
• 4.1.1 接口控制程序设计42
• 4.1.2 缓存模块设计42-44
• 4.1.3 FLASH 控制程序设计44-51
• 4.1.4 信号消抖程序设计51-52
• 4.2 基板 FPGA 控制程序设计52-54
• 4.3 上位机软件设计54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 系统测试及分析57-60
• 5.1 系统功能测试57-59
• 5.2 千兆以太网传输速度测试59
• 5.3 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研工作66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

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本文编号：737609