电离层光度计FPGA设计
发布时间：2021-10-21 11:25
电离层光度计是一种新型空间环境光学探测仪器,也是国内首台高灵敏度电离层光学遥感探测仪器。仪器通过对夜间135.6nm气辉辐射强度及白天135.6nm、LBH带辐射强度的探测,获得电离层电子密度、电离层高度、O/N2等重要电离层信息。仪器主要由望远镜系统、滤光片系统、探测器系统和通讯控制系统组成。FPGA作为整台仪器的主控芯片,主要负责驱动步进电机转动、采集光子计数脉冲、完成1553B总线通信等工作。FPGA工作状态好坏直接关系到仪器能否高效、可靠在轨运行。1553B总线通信与步进电机驱动是整个FPGA设计的重点与难点。本文首先介绍1553B总线传输协议,及1553B总线RT功能实现方法。然后介绍步进电机控制方法,包括细分驱动技术与速度控制方法。在此基础上,提出适合光度计滤光片轮驱动的电机控制方式。采用该控制方法,可以有效抑制滤光片轮低频振动,提高控制精度,降低功耗,保证电机稳定、可靠运行。根据对电离层光度计FPGA产品需求分析,将功能层层分解,划分模块与进程,并开展设计工作。文中对各模块与进程的实现方法与流程做相应介绍,并讨论了几个提高FPGA设计可靠性的方法。测试工作贯穿FPGA产品...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
COSMICTIP仪器外形及探测方式
图 1.1 COSMIC TIP 仪器外形及探测方式TIP 是目前国际上灵敏度最高的电离层遥感仪器，不仅能够测量夜面 TEC(电离)的分布情况，也能够获得 TEC 的水平梯度变化，配合 GPS 电子密度掩星探测够建立全球高精度三维 TEC 分布模型[7]。TIP 的在轨运行获得巨大成功，观测上被广泛引用。但由于长波抑制效果不理想，TIP 在白天无法获得有效数据。针对 TIP 白天无法获得有效数据这一问题，风云三号 D 星上电离层光度计在设波抑制性能，并依然保持低功耗、体积小、重量轻、灵敏度高、卫星资源占用这些特点使得该仪器有更多的应用需求[8]。
图 1.3 典型 PLD 部分结构于 SRAM 可编程技术的 FPGA 概念最初由 Wahlstrom 于 1967 年提出[11]，使编程逻辑器件具有最大的配置灵活性，但是与 ROM 相比，需要耗费较大的现可编程开关，因此直到 1984 年，亚微米 COMS 工艺出现，Xilinx 公司才于 SRAM 编程技术的 FPGA[9,12]。FPGA 既具有门阵列器件的高集成密度和用户可编程的灵活性，在规模和密度上的发展并不受整体构架的限制，同时功能强大的 EDA 软件的支持，在随后的 20 多年中得到了飞速发展[9]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复位对FPGA亚稳态和资源利用率的影响[J]. 姚建波,沈亮,程国华. 微型机与应用. 2014(12)
[2]1553B总线应用发展研究[J]. 刘士全,隽扬,蔡洁明,魏敬和,黄正. 电子与封装. 2013(12)
[3]基于FPGA和BU-65170的1553B远程终端设计与实现[J]. 史林锋,王斌永,何志平,陈凯. 现代电子技术. 2013(14)
[4]FPGA设计中的亚稳态及其缓解措施[J]. 汪路元. 电子技术应用. 2012(08)
[5]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
[6]步进电动机开环驱动[J]. 龙尚斌,吴泽华,曹伟华,陈琳. 机械与电子. 2009(09)
[7]中国电离层TEC现报系统[J]. 万卫星,宁百齐,刘立波,丁锋,毛田,李国主,熊波. 地球物理学进展. 2007(04)
[8]FPGA现状与发展趋势[J]. 王红,彭亮,于宗光. 电子与封装. 2007(07)
[9]FPGA同步设计及实现[J]. 黄晓革. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2006(S1)
[10]FPGA/CPLD同步设计若干问题浅析[J]. 彭俊峰,宋家友,崔建华. 自动化与仪器仪表. 2006(04)
博士论文
[1]SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D]. 王忠明.清华大学 2011
硕士论文
[1]FPGA器件的应用研究[D]. 包晗.大连海事大学 2006
本文编号：3448882
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
COSMICTIP仪器外形及探测方式
图 1.1 COSMIC TIP 仪器外形及探测方式TIP 是目前国际上灵敏度最高的电离层遥感仪器，不仅能够测量夜面 TEC(电离)的分布情况，也能够获得 TEC 的水平梯度变化，配合 GPS 电子密度掩星探测够建立全球高精度三维 TEC 分布模型[7]。TIP 的在轨运行获得巨大成功，观测上被广泛引用。但由于长波抑制效果不理想，TIP 在白天无法获得有效数据。针对 TIP 白天无法获得有效数据这一问题，风云三号 D 星上电离层光度计在设波抑制性能，并依然保持低功耗、体积小、重量轻、灵敏度高、卫星资源占用这些特点使得该仪器有更多的应用需求[8]。
图 1.3 典型 PLD 部分结构于 SRAM 可编程技术的 FPGA 概念最初由 Wahlstrom 于 1967 年提出[11]，使编程逻辑器件具有最大的配置灵活性，但是与 ROM 相比，需要耗费较大的现可编程开关，因此直到 1984 年，亚微米 COMS 工艺出现，Xilinx 公司才于 SRAM 编程技术的 FPGA[9,12]。FPGA 既具有门阵列器件的高集成密度和用户可编程的灵活性，在规模和密度上的发展并不受整体构架的限制，同时功能强大的 EDA 软件的支持，在随后的 20 多年中得到了飞速发展[9]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复位对FPGA亚稳态和资源利用率的影响[J]. 姚建波,沈亮,程国华. 微型机与应用. 2014(12)
[2]1553B总线应用发展研究[J]. 刘士全,隽扬,蔡洁明,魏敬和,黄正. 电子与封装. 2013(12)
[3]基于FPGA和BU-65170的1553B远程终端设计与实现[J]. 史林锋,王斌永,何志平,陈凯. 现代电子技术. 2013(14)
[4]FPGA设计中的亚稳态及其缓解措施[J]. 汪路元. 电子技术应用. 2012(08)
[5]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰. 电子与信息学报. 2010(03)
[6]步进电动机开环驱动[J]. 龙尚斌,吴泽华,曹伟华,陈琳. 机械与电子. 2009(09)
[7]中国电离层TEC现报系统[J]. 万卫星,宁百齐,刘立波,丁锋,毛田,李国主,熊波. 地球物理学进展. 2007(04)
[8]FPGA现状与发展趋势[J]. 王红,彭亮,于宗光. 电子与封装. 2007(07)
[9]FPGA同步设计及实现[J]. 黄晓革. 重庆邮电学院学报(自然科学版). 2006(S1)
[10]FPGA/CPLD同步设计若干问题浅析[J]. 彭俊峰,宋家友,崔建华. 自动化与仪器仪表. 2006(04)
博士论文
[1]SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D]. 王忠明.清华大学 2011
硕士论文
[1]FPGA器件的应用研究[D]. 包晗.大连海事大学 2006
本文编号：3448882
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3448882.html
