一种DSP系统实时仿真测试平台的设计与实现
发布时间：2022-10-06 18:49
随着软件系统的规模越来越大和复杂程度越来越高,保证其可靠运行也变的愈加重要和困难。尤其是在一些关键领域,如航天航空等领域,确保软件系统可靠性变的尤为重要。飞行控制软件作为飞行器正确飞行的关键软件,用来将从传感器系统反馈到处理器的位姿态信息进行控制解算,并形成控制指令,对飞行器的飞行进行控制,具有高可靠性和高实时性的特点,确保其正确可靠运行一直是研究的重点。本文针对飞行控制软件功能特点,设计了一种通用性强的硬件在环的半实物仿真测试平台。在对飞行控制软件功能特点与半实物仿真测试平台技术的发展现状及对比其它测试平台的优异性进行分析介绍的基础上,对飞行控制软件的测试需求和测试平台的设计指标进行了研究,确立了采用目标DSP子卡加FPGA载卡的测试平台实现方式,FPGA通过PCIE接口与上位机通信。对测试平台的硬件进行具体的设计,并对PCB设计中的EMC和层叠结构,布局布线以及电源完整性进行了详细的分析和设计。详细的对FPGA各个单元模块进行设计,用来模拟外部设备与飞行控制软件进行通信。针对WindowsXP上位机的非实时性,采用RTX插件做下位机,满足测试平台强实时性的要求。为确保PCIE高速信...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外发展及研究现状
1.2.1 测试平台的发展
1.2.2 研究现状
1.3 论文主要研究内容和章节结构
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 论文章节结构
第2章 测试平台方案及相关技术研究
2.1 测试平台方案设计
2.2 DSP技术
2.3 FPGA技术
2.4 PCIE总线技术
2.5 RTX技术
2.6 本章小结
第3章 测试平台硬件设计
3.1 硬件平台总体结构
3.2 FPGA载卡硬件设计
3.2.1 时钟网络设计
3.2.2 电源模块设计
3.2.3 PCIE接口电路设计
3.2.4 FPGA载卡布局设计
3.3 DSP子卡硬件设计
3.4 PCB设计
3.4.1 EMC和层叠结构分析与设计
3.4.2 布局布线分析与设计
3.4.3 电源完整性分析与设计
3.5 平台可靠性设计
3.6 测试平台硬件调试
3.7 本章小结
第4章 仿真测试平台软件设计
4.1 FPGA单元设计
4.1.1 PCIE控制单元设计
4.1.2 PC下行数据缓存单元设计
4.1.3 PC上行数据缓存单元设计
4.1.4 485 (422)传输控制单元设计
4.1.5 输入开关量通信单元设计
4.1.6 输出开关量通信单元设计
4.1.7 定时器控制单元设计
4.1.8 中断寄存器控制单元设计
4.2 RTX下位机软件设计
4.2.1 数据交互软件设计
4.2.2 高精度定时器设计
4.3 本章小结
第5章 PCIE总线信号完整性仿真优化
5.1 信号完整性分析
5.1.1 信号反射分析
5.1.2 信号串扰分析
5.2 S参数模型分析
5.3 PCIE差分信号仿真优化
5.4 本章小结
第6章 测试平台仿真测试
6.1 自检软件设计
6.2 测试平台的搭建及测试
6.3 仿真结果分析
6.4 本章小结
总结和展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间申请的软件著作权
【参考文献】：
期刊论文
[1]DSP技术发展与应用研究综述[J]. 马晓东,李冰琪,魏鹏,农进洋,张玖焕,张松. 电子世界. 2018(24)
[2]FPGA异构加速卡电源完整性分析[J]. 杨正,阚宏伟,刘铁军,张闯. 北京邮电大学学报. 2018(04)
[3]PCIE3.0接口的SSD硬盘的FPGA实现[J]. 宋鹏程,张春. 微电子学与计算机. 2017(12)
[4]基于XC6SLX45T平台的PCIe数据卡设计[J]. 朱孟江,王元强,聂云杰,洪昊. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(11)
[5]RTX与卫星时统技术实现导弹舰面设备仿真时间控制[J]. 张远. 舰船电子工程. 2017(10)
[6]基于dSPACE的电动舵机测试系统开发[J]. 李怀兵,徐豪榜,王括,刘鹏,陆豪. 微电机. 2017(07)
[7]采用dSPACE的电动汽车纵向主动避撞系统研究[J]. 李素华. 机械设计与制造. 2017(07)
[8]基于PCIe的高速接口设计[J]. 李晓宁,姚远程,秦明伟. 微型机与应用. 2016(01)
[9]某无人机飞控系统地面半实物仿真平台设计[J]. 鲍泳林. 太赫兹科学与电子信息学报. 2015(06)
[10]基于RTX增强Windows实时性的虚拟无线电实现方案研究[J]. 陈达,陆小凡,李明齐. 科学技术与工程. 2015(17)
硕士论文
[1]飞控软件半实物仿真平台硬件控制板卡的设计与实现[D]. 康曦.中北大学 2018
[2]平台式惯导系统稳定回路控制半实物仿真研究[D]. 王卿.长春理工大学 2018
[3]基于dSPACE的无人机飞控RCP仿真系统设计与实现[D]. 李张昆.电子科技大学 2017
[4]无人机飞控半物理仿真系统设计与实现[D]. 林创欢.电子科技大学 2017
[5]一种基于代码转换的FPGA高级综合优化方法的研究及其应用[D]. 马磊.天津大学 2017
[6]基于FPGA的火箭飞控软件测试平台的设计与实现[D]. 杨波.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2016
[7]基于FPGA的半实物仿真平台设计与应用[D]. 张栋宇.南京大学 2016
[8]基于RTX的无人机实时飞行仿真系统研究[D]. 吕海龙.南京航空航天大学 2015
[9]电源分配网络分析及电容器精确建模[D]. 刘婷婷.西安电子科技大学 2011
[10]某型无人机实时仿真系统设计与研究[D]. 徐文忠.南京航空航天大学 2010
本文编号：3687205
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外发展及研究现状
1.2.1 测试平台的发展
1.2.2 研究现状
1.3 论文主要研究内容和章节结构
1.3.1 论文主要研究内容
1.3.2 论文章节结构
第2章 测试平台方案及相关技术研究
2.1 测试平台方案设计
2.2 DSP技术
2.3 FPGA技术
2.4 PCIE总线技术
2.5 RTX技术
2.6 本章小结
第3章 测试平台硬件设计
3.1 硬件平台总体结构
3.2 FPGA载卡硬件设计
3.2.1 时钟网络设计
3.2.2 电源模块设计
3.2.3 PCIE接口电路设计
3.2.4 FPGA载卡布局设计
3.3 DSP子卡硬件设计
3.4 PCB设计
3.4.1 EMC和层叠结构分析与设计
3.4.2 布局布线分析与设计
3.4.3 电源完整性分析与设计
3.5 平台可靠性设计
3.6 测试平台硬件调试
3.7 本章小结
第4章 仿真测试平台软件设计
4.1 FPGA单元设计
4.1.1 PCIE控制单元设计
4.1.2 PC下行数据缓存单元设计
4.1.3 PC上行数据缓存单元设计
4.1.4 485 (422)传输控制单元设计
4.1.5 输入开关量通信单元设计
4.1.6 输出开关量通信单元设计
4.1.7 定时器控制单元设计
4.1.8 中断寄存器控制单元设计
4.2 RTX下位机软件设计
4.2.1 数据交互软件设计
4.2.2 高精度定时器设计
4.3 本章小结
第5章 PCIE总线信号完整性仿真优化
5.1 信号完整性分析
5.1.1 信号反射分析
5.1.2 信号串扰分析
5.2 S参数模型分析
5.3 PCIE差分信号仿真优化
5.4 本章小结
第6章 测试平台仿真测试
6.1 自检软件设计
6.2 测试平台的搭建及测试
6.3 仿真结果分析
6.4 本章小结
总结和展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间申请的软件著作权
【参考文献】：
期刊论文
[1]DSP技术发展与应用研究综述[J]. 马晓东,李冰琪,魏鹏,农进洋,张玖焕,张松. 电子世界. 2018(24)
[2]FPGA异构加速卡电源完整性分析[J]. 杨正,阚宏伟,刘铁军,张闯. 北京邮电大学学报. 2018(04)
[3]PCIE3.0接口的SSD硬盘的FPGA实现[J]. 宋鹏程,张春. 微电子学与计算机. 2017(12)
[4]基于XC6SLX45T平台的PCIe数据卡设计[J]. 朱孟江,王元强,聂云杰,洪昊. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(11)
[5]RTX与卫星时统技术实现导弹舰面设备仿真时间控制[J]. 张远. 舰船电子工程. 2017(10)
[6]基于dSPACE的电动舵机测试系统开发[J]. 李怀兵,徐豪榜,王括,刘鹏,陆豪. 微电机. 2017(07)
[7]采用dSPACE的电动汽车纵向主动避撞系统研究[J]. 李素华. 机械设计与制造. 2017(07)
[8]基于PCIe的高速接口设计[J]. 李晓宁,姚远程,秦明伟. 微型机与应用. 2016(01)
[9]某无人机飞控系统地面半实物仿真平台设计[J]. 鲍泳林. 太赫兹科学与电子信息学报. 2015(06)
[10]基于RTX增强Windows实时性的虚拟无线电实现方案研究[J]. 陈达,陆小凡,李明齐. 科学技术与工程. 2015(17)
硕士论文
[1]飞控软件半实物仿真平台硬件控制板卡的设计与实现[D]. 康曦.中北大学 2018
[2]平台式惯导系统稳定回路控制半实物仿真研究[D]. 王卿.长春理工大学 2018
[3]基于dSPACE的无人机飞控RCP仿真系统设计与实现[D]. 李张昆.电子科技大学 2017
[4]无人机飞控半物理仿真系统设计与实现[D]. 林创欢.电子科技大学 2017
[5]一种基于代码转换的FPGA高级综合优化方法的研究及其应用[D]. 马磊.天津大学 2017
[6]基于FPGA的火箭飞控软件测试平台的设计与实现[D]. 杨波.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2016
[7]基于FPGA的半实物仿真平台设计与应用[D]. 张栋宇.南京大学 2016
[8]基于RTX的无人机实时飞行仿真系统研究[D]. 吕海龙.南京航空航天大学 2015
[9]电源分配网络分析及电容器精确建模[D]. 刘婷婷.西安电子科技大学 2011
[10]某型无人机实时仿真系统设计与研究[D]. 徐文忠.南京航空航天大学 2010
本文编号：3687205
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3687205.html
