基于SOPC的RSR控制系统的设计

发布时间：2018-10-16 16:17

【摘要】：随着科学技术的发展、航空航天技术的长足进步,人类对深空探索的能力也越来越强。对外太空资源的探索、开发和利用也成为21世纪深空探测的重要课题。软件无线电技术的研究与应用为深空探测活动带来了强大的技术支持。因此,对无线电科学接收机的研究于深空探测有重要的意义。本文首先总结了国内外无线电科学接收机的研究机构研制的一些具有代表性的接收机,分析了其硬件架构,并着重分析了东南大学几代无线电科学接收机(RSR, Radio Science Receiver)的设计特点和控制系统实现方法。然后在RSR系统结构特点总结的基础上,基于可编程片上系统(SOPC, System on Programmable Chips)的技术,提出了一种在RSR系统上现场可编程门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)中实现控制系统的方法,省了原来系统中需要单个附加的控制模块,节约了资源,使得RSR系统的硬件设计和软件开发等相关工作更加高效和简易,且提高了RSR系统的可靠性。接着针对自行设计的RSR系统分别从硬件平台和操作系统软件平台两个方面进行SOPC平台的设计,通过结合RSR软硬件系统的特点及其控制系统的需求分析,采用了MicroBlaze软核处理器作为SOPC平台的核心处理器,在FPGA中设计实现了控制系统的硬件平台。在此硬件平台的基础上,选用了PetaLinux作为其控制系统的操作系统,针对RSR系统的特点对PetaLinux进行了大量的裁剪工作,并完成了PetaLinux系统在RSR中的移植和操作系统软件平台的设计。最后在SOPC平台上完成了RSR控制系统应用软件的整体方案设计,包括配置时钟芯片同时输出两路频率为2304MHz与288MHz的时钟信号、实现模数转换器(ADC, Analog to Digital Converter)4路采样率为1.152Gsps的工作模式设计、利用轻量级互联网协议实现通用数字处理平台的网络通信功能和RSR系统所需的驱动模块的设计等控制工作,实现了RSR控制系统所需功能。
[Abstract]:With the development of science and technology and the rapid progress of aerospace technology, mankind's ability to explore deep space is becoming stronger and stronger. Exploration, development and utilization of outer space resources have also become an important subject of deep space exploration in the 21 st century. The research and application of software radio technology bring powerful technical support for deep space exploration. Therefore, the research of radio scientific receiver is of great significance in deep space exploration. This paper first summarizes some representative receivers developed by domestic and foreign research institutes of radio science receivers, and analyzes its hardware architecture. The design characteristics of several generation radio science receiver (RSR, Radio Science Receiver) and the realization method of the control system are analyzed emphatically. It saves the single additional control module in the original system, saves the resources, makes the hardware design and software development of RSR system more efficient and simple, and improves the reliability of RSR system. Then the SOPC platform is designed from the hardware platform and the operating system software platform for the RSR system designed by ourselves. The characteristics of the RSR hardware and software system and the requirements of the control system are analyzed by combining the characteristics of the RSR software and hardware system. The MicroBlaze soft core processor is used as the core processor of the SOPC platform, and the hardware platform of the control system is designed and implemented in FPGA. On the basis of this hardware platform, PetaLinux is selected as the operating system of its control system. According to the characteristics of RSR system, a lot of tailoring work is done to PetaLinux, and the transplant of PetaLinux system in RSR and the design of operating system software platform are completed. Finally, the overall design of the application software of RSR control system is completed on the SOPC platform, including configuring the clock chip to output two clock signals with the frequency of 2304MHz and 288MHz at the same time. The function of RSR control system is realized.
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN851;TP273

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈红中;DCS控制系统的选型、安装及维护[J];水泥;2005年09期

2 ;WebField ECS-100X控制系统[J];现代制造;2006年29期

3 孟志强;;控制系统的区别与共通[J];科技与企业;2013年04期

4 崔为峰;;探究自动化控制系统的风险分析与控制[J];电子技术与软件工程;2013年04期

5 崔玉洪;;化工生产中DCS控制系统的运用分析[J];科技创新导报;2013年15期

6 李克昌;;改进DCS控制系统历史查询功能[J];重庆电力高等专科学校学报;2013年04期

7 郭树珂;李大治;;DCS控制系统硬件设计及分布的研究[J];中国新通信;2013年20期

8 杨英;机器人移动控制系统[J];管理科学文摘;1994年01期

9 杨则正;适应图纸的产品控制系统[J];管理科学文摘;1994年07期

10 冯继民;能源项目自动化控制系统用软件[J];管理科学文摘;1995年05期

相关会议论文 前10条

1 赵朝霞;;控制系统输出故障研究及解决方案[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年

2 赵朝霞;;控制系统输出故障研究及解决方案[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年

3 李玮;沈勇;;中间工艺语言在自动化控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

4 林雪峰;;煤矿控制系统的现状与发展方向[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年

5 谭德强;;控制系统的优化选择[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年

6 尹晓春;杨润泽;熊绍珍;;基于视频识别技术的自动破铆控制系统[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年

7 来秀海;;宣钢10号高炉煤气干法除尘DCS控制系统[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年

8 来秀海;;宣钢10号高炉煤气干法除尘DCS控制系统[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年

9 孙柏林;;对我国自动化控制系统发展趋势的分析——需求牵引,技术推动[A];第十四届中国科协年会（第九分会场）——建材工业电子信息及仪控技术研讨会论文与报告（续）[C];2012年

10 唐雅婧;;DCS控制系统在13000t/d选矿厂的应用[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前10条

1 Wolfgang Kutschar 等;现代化镀锌生产线的自动化控制系统[N];中国冶金报;2007年

2 冉永平;国电智深控制系统成功替代进口[N];人民日报;2007年

3 记者 谢峰 通讯员 盖爽 李扬;建研院成功研发新型控制系统[N];首都建设报;2009年

4 佳信;邦泽赢得控制系统大单[N];通信产业报;2000年

5 王荣旭;国产500万吨炼油自动化成套控制系统取得重大突破[N];中国企业报;2009年

6 本报记者 范建生;装置控制系统失灵后[N];中国石化报;2010年

7 李;国产500万吨炼油自控系统通过验收[N];人民政协报;2009年

8 刘军 兰小红 唐小力;不平凡的创新之路[N];中国航空报;2003年

9 王守华;自控系统也需全程跟踪[N];中国化工报;2013年

10 上海福丰电子有限公司 任林福 任宇杰;多元素成分配料控制系统在新型立窑中优势凸显[N];中国建材报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 王鹏;高超声速巡航飞行器姿态控制方法研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 赵超;过程控制系统经济性能评估算法的研究[D];浙江大学;2009年

3 王家军;非完整控制系统的非线性控制策略研究[D];天津大学;2003年

4 王后能;控制系统的性能优化分析与设计限制研究[D];华中科技大学;2009年

5 王科;BESIII触发快控制系统的研制[D];中国科学技术大学;2006年

6 张湘;分布式网络控制系统若干控制问题研究[D];西南交通大学;2008年

7 董健;大型天文望远镜观测控制系统框架研究[D];中国科学技术大学;2011年

8 邓小超;大型望远镜异构控制系统的研究[D];中国科学技术大学;2012年

9 章辉;控制系统中的信息描述与方法[D];浙江大学;2003年

10 徐丽俊;两层网络学习控制系统的快速优化调度策略、分布式计算及扩展应用[D];上海大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 王昌明;基于DOE的雾化控制系统设计[D];华南理工大学;2015年

2 王飞;连续重整装置再生控制系统在AC800F中的研究[D];西安石油大学;2014年

3 满斌;桥式起重机监控管理及防摆控制系统的研究[D];天津理工大学;2015年

4 杨玉娇;江门中微子慢控制系统的研究[D];辽宁大学;2015年

5 叶剑;新型等高仪转台控制系统的设计与实现[D];昆明理工大学;2015年

6 王欢;燃气轮机辅机控制系统的设计研究[D];燕山大学;2015年

7 香花;基于嵌入式的自动挤奶控制系统的设计[D];内蒙古大学;2015年

8 杨瑞;水龙头抛光机控制系统的设计与实现[D];长安大学;2015年

9 赵松涛;小型无人直升机发动机控制系统研究与设计[D];华南理工大学;2015年

10 武yN;单轴跟踪转台伺服控制系统的应用研究[D];西安建筑科技大学;2015年

，

本文编号：2274944