基于DSP+FPGA的新型弹载计算机设计与实现

以某型号导弹飞行试验为研制背景,设计出一款精度高、通用性强的新型弹载计算机。该弹载计算机以高性能DSP和FPGA为系统框架,通过其丰富的外围接口和强大的处理能力,结合AD5764转换模块、MAX3490通信模块、ADUM1401四通道数字隔离器和ULN2801达林顿管驱动器组成的离散量输出等模块,解决了弹载计算机与弹上飞控部件之间复杂的并行数据处理以及多种控制算法实时解算问题,具有体积小、重量轻、精度高、实时性好等特点。经过多次飞行试验表明,该弹载计算机具有较高的可靠性和稳定性,应用前景非常广泛。     

基于DSP的弹载导引头软件设计与实现

摘　要 为满足弹载计算机对导引头软件的实时性要求,本文基于主从DSP的硬件架构设计实现了红外导引头软件。其中,ADSP2187N为从DSP,负责接收外部输入并形成目标识别所需的各类信号;TMS320C6414为主DSP,负责接收ADSP2187N发送的信号,并完成目标识别、跟踪、跟踪输出等功能。此外,本文设计实现的串行加载软件能够完成导引头软件的自动加载运行,并为后续软件升级提供了方便的途径。     

基于LVDS和68013A的数据控制传输系统设计

为实现某弹载存储系统数据的远距离、高速传输,介绍了一种以FPGA为控制核心,LVDS芯片组和68013A作为受控对象的数据控制传输系统;着重讨论了LVDS硬件接口电路设计和68013A的固件设计;某弹载系统实际应用表明,该系统运行稳定可靠,满足任务要求。     

基于dsp+fpga的导航制导一体化计算机设计

对于目前小型化导弹的发展趋势,文章设计了一种以DSP为核心算法处理芯片,FPGA为外围输入输出接口,可实现MEMS惯性导航与惯性、半主动激光制导,可进行PWM输出控制舵机的一体化计算机;文章对硬件设计给出了总体和分模块的详细描述,给出了软件设计的流程框图;设计实现了导航功能与制导功能的系统一体化与结构小型化,输入输出接口丰富。经过试验调试验证了其技术可行性。     

基于嵌入式实时操作系统的弹载计算机软件设计

嵌入式实时操作系统的引入改变了传统弹载计算机软件开发模式;通过对我国自主研发的一款嵌入式实时操作系统进行研究,分析当前战术导弹弹载计算机系统的特征,对实时操作系统实施裁减定制,形成了满足弹载软件系统的微内核系统;围绕着基于该内核系统的应用,某型弹载计算机软件的设计从系统需求分析、任务划分、任务实现以及最终系统运行结果四方面综合给出了设计方法,试验证明,使用操作系统的弹载软件功能、性能满足弹载计算机系统指标要求,对提高软件的可重用性、可靠性等方面起到重要的作用。     

偏振模色散自适应补偿实时控制系统的DSP的设计与实现

根据实验室现有的PMD(偏振模色散)补偿实验系统的需要,设计了一种基于DSP的实时控制系统。讨论了该实时控制系统的硬件和软件的设计与实现,对硬件电路进行了总体设计,分别对各部分的DSP最小系统、A/D采样硬件电路和D/A控制硬件电路进行了详细的分析和设计。介绍了软件的工作流程,设计了PSO算法模块在DSP系统中的实现。将该实时控制系统应用到PMD自适应补偿实验中进行了验证。结果表明,所设计的PMD自适应补偿实时控制系统对一阶和二阶PMD的补偿效果很好。     

基于现场可编程门阵列的通用化PCM编码器

针对目前弹载遥测系统对PCM编码器提出的通用化应用需求,提出了一种基于现场可编程门阵列的通用化PCM编码器。该方法以软件为主的信号处理方式代替硬件处理,采用Verilog HDL语言和模块化的设计思想将编码器的各功能模块集成在单片FPGA中,通过功能模块的积木式组合和参数配置实现了对被测弹箭系统的采集编码。仿真测试结果表明该编码器满足绝大多数弹箭遥测系统的参数测试要求,在弹箭遥测系统中飞行试验结果表明该编码器在全弹道飞行过程中工作稳定可靠,该编码器实现了通用化的要求。     

基于FPGA+DSP系统的红外图像非均匀校正的实现

首先引述了红外探测器两点法进行图像非均匀校正的原理,给出了基于DSP+FPGA的图像处理系统硬件模块整体实现框图,以及其非均匀校正模块的硬件结构。然后对其非均匀校正模块硬件实现中的芯片选择,工作流程以及实现作了详细的阐述。最后给出了非均匀校正试验的结果。     

基于CPCI总线DMA方式的实时高速数据交换系统

针对在重离子同步加速器运行过程中,如何解决设备控制器与上层数据处理程序之间的高速数据交换的问题,自主研发了基于Compact PCI总线板卡,板载FPGA,DSP,SDRAM等资源,并设计了DMA完整控制逻辑,传输协议解译全部由硬件完成(FPGA)。多个软硬件模块共同实现了该实时高速数据交换系统。该系统经实测,结构完整自洽,数据传输带宽符合重离子同步加速器运行要求,实现了数据传输的实时性。重点描述该系统数据通路上的诸多技术环节,包括硬件和软件的功能划分、FPGA、DSP、驱动程序、上层应用等各环节的技术细节。该实时数据交换系统系原创性设计,系统解决了控制与数据采集系统的设备控制层与上层数据处理层之间的实时数据交换问题。     

基于DSP和FPGA图像采集技术的研究

本文介绍了一种基于可编程逻辑器件(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的图像采集系统。采用增强型视频输入处理芯片SAA7111A完成对视频信号的模数转换,以FPGA为数据逻辑控制单元,结合DSP控制实现了对图像的实时采集传输。介绍了系统的整体结构。并详细讨论了FPGA的控制逻辑,DMA图像存取等工作原理。     

基于USB总线的通用武器仿真系统设计与实现

为综合航电仿真系统和工程任务需求设计实现了一种通用武器仿真系统。采用综合式的系统架构,1553B总线和离散量I/O信号采用分立式,数字仿真模块采用联合式,共同实现武器系统的仿真,减少了系统硬件资源的消耗;使用USB总线作为计算机控制、通信总线,解决了设备即插即用和热插拔的问题。提出了系统总体设计、硬件实现、软件配置和工作流程,给出了系统硬件的框架结构、软件架构,对系统的驱动、编码解码、接口控制文件(ICD,Interface Control Document)类型和人机交互界面进行了讨论。     

多路噪声测量系统的研制

本描述了多路噪声测量系统的建立,该系统是一以微机为中心的数字化系统,可实现对４路稳态宽带噪声的测量,测量参数是线性声压级和倍频带声压级。系统由微机、ＴＭＳ３２０Ｃ３０板、多路ＡＤ板、传感器、放大器等设备构成硬件系统,并通过编制Ｃ３０板嵌入式软件和微机主控程序实现系统功能。在软件编制中结合数字信号处理技术,并结合硬件特性优化程序设计,本系统测量方法简易,快捷和精度高,在噪声测量领域具有较高实用价值     

Applications of Computer Systems for On-Line Real-Time Instrument Control

Abstract

Digital automation represents a major revolution in all forms of spectroscopy, a revolution which is now in progress. Unlike many of the previous major changes in hardware, such as detectors or the type of electronics, the change to computer control requires a design exercise involving all parts of the measurement process from signal generation to calculation of the final result, from mechanical components to aesthetics, and from the role of digital versus analog circuitry to the role of hardware versus software. But the result of a careful redesign is a more flexible and accurate instrument with data processing, storage, and retrieval capabilities. Once a computer is incorporated into an instrument it gives the designer extreme breadth in expansion of function with very little additional hardware cost. To fully realize this potential, however, the system designer must have a good understanding of the possibilities of computer control, the hardware most appropriate for that control, the role of software design in developing the overall functionality of the computerized instrument system, and the limitations and needs of digital data acquisition. This article is a discussion of the appropriate control hardware and its use. The role of software, perhaps the single most important part of the complete computerized system, has been discussed previously [16, 38, 53, 74, 761. Recent reviews have discussed the special needs of signal processing for digital data acquisition [30, 67, 75, 791].     

一种多功能信号源系统设计

针对单一信号源无法满足测试需求的现状,提出了一种新型多功能信号源系统设计方案;详细阐述了信号源系统的硬件及软件设计,方案基于标准化、高速、可靠性三方面的考虑,硬件环境基于Compact PCI工控计算机,设计了3U CPCI结构的信号源板卡,配套软件采取模块化设计;该方案可实现多类型、多通道的高精度、高可靠性信号的独立输出和同时输出;实验结果表明,该多功能信号源系统稳定性好、可靠性高、使用便捷,满足设计需求。     

广播式自动相关监视设备系统设计

随着多旋翼无人机日益广泛的应用,其监视能力的薄弱也日渐显露,增强其自主监视能力是实现无机自动化的重要手段,为此,设计了一套基于MSP430F4152的小型广播式自动相关监视设备,可使多旋翼无人机具有自主监视能力。首先,基于现有的广播式自动相关监视技术,对嵌入式系统进行优化设计,然后,设计了以MSP430F4152微控制器为主控芯片的硬件部分,通过ATGM331C模块获取位置信息与时间同步信号,并利用nRF24L01 模块进行无线数据传输,最终在J204A显示屏上显示本机信息与远程数据。软件部分针对电池驱动的硬件做了优化设计,参考UAT数据链设计了本系统的工作时序,利用Asterix Category 021协议设计了本系统的报文格式,最后对文中方法进行实验测试,结果表明了文中系统能实现主监视,是一种可行的方法。     

三余度飞行控制计算机FlexRay节点通信设计

飞行控制计算机是飞行控制系统的核心组成部分,为进一步提高中小型无人机的安全可靠性,采用了软、硬件结合的三余度管理技术。首先采用模块化的设计思想,设计了系统三余度飞行控制计算机的硬件架构,包括串口、开关量、模拟量、CAN和FlexRay总线以及外扩SRAM等硬件资源;然后设计余度管理策略,该部分提出了软件表决和硬件仲裁两级余度管理思想;此外,为克服传统CAN总线负载量和通信速率等方面的不足,引入了FlexRay总线通信技术,并详细分析了总线通信数据流,设计了基于FlexRay的总线通信机制;最后进行半物理仿真实验,验证FlexRay总线通信功能,验证结果表明设计方案合理可行。设计的三余度飞行控制计算机硬件集成性高且易扩展升级,FlexRay总线通信功能也满足设计需求,具有很高的应用价值。     

某型火控雷达维修训练模拟器设计与应用

为了提高教学效果,减少实装损耗,加强新装备保障能力,研制某型火控雷达维修训练模拟器;该模拟器以网络化主控计算机单元为核心,由实装操作分系统、虚拟装备分系统、实装部组件分系统、动感分系统、联动分系统组成,具有操作训练、维修训练、武器系统联动训练及训练评估等功能,解决了新型雷达装备教学与训练中实装损耗大、装备数量少、训练效率低等问题;该模拟器已用于多个雷达专业的操作、维修、综合演练等教学实践中,与以往的训练设备相比可操作性好,应用范围广,教学效果明显;文中介绍了模拟器的功能结构、硬件设计、软件设计及其应用。     

基于VeriStand的实时飞行测试系统设计与实现

针对飞行器改装带来的实时模飞测试问题,提出了一种实时飞行测试系统设计及实现方案。首先分析了待测飞控及安控系统的工作过程和技术特性,给出了实时测试系统应该具备的功能。基于功能需求,明确了系统采用PC上位机-PXI实时下位机的硬件架构,同时给出了上位机、下位机的硬件资源配置。系统采用VeriStand、MathWorks Simulink?、LabVIEW分别完成实时测试项目配置与管理、实时模型开发、虚拟串口设备驱动开发任务,并详细讨论了实时模型和虚拟串口设备驱动的开发过程。最后分析了实时测试结果。     

低温实验冷库测控系统设计

针对新建的一座-60℃低温实验冷库开发一套测试控制系统,以完成其庞大的数据采集任务及相关的输出控制;测控系统硬件部分集合数据采集单元和相关控制板卡等仪器,软件部分以VB6.0为开发平台,配合M icrosoftAccess数据库,引入美国NI公司M easurem ent Stud io软件提供的ActiveX虚拟仪器控件,开发了具有W indows风格和虚拟仪器界面为一体的测控软件;实验证明测控系统较好地完成了冷库系统要求的数据采集及输出控制任务。