【摘要】：本課題來源于某彈載記錄儀設(shè)計項目,彈載記錄儀是用來記錄導(dǎo)彈飛行過程中彈上各種信號的存儲測試設(shè)備。近年來,基于導(dǎo)彈上的固態(tài)記錄儀以其卓越的性能幾乎占據(jù)了彈載記錄儀應(yīng)用的全部領(lǐng)域。本論文以實用的彈載固態(tài)記錄儀設(shè)計為背景,針對固態(tài)記錄儀存在的一些問題,如存儲帶寬小、數(shù)據(jù)導(dǎo)出復(fù)雜、系統(tǒng)啟動時間長、緊急掉電文件易丟失等,提出了一種能有效解決這些問題的方案。針對項目的功能要求與技術(shù)指標(biāo),設(shè)計了一款采用FPGA+ARM為總體架構(gòu),并選用eMMC作為存儲介質(zhì)的小型記錄儀。系統(tǒng)以FPGA為基礎(chǔ)的硬件平臺,FPGA主要負責(zé)對LVDS信號進行解串,并將數(shù)據(jù)按FAT32文件格式寫入eMMC內(nèi);配合基于Cortex-M7處理平臺STM32F7,利用其SDIO接口完成與FPGA的通信并間接實現(xiàn)對eMMC的驅(qū)動,搭配USB接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取。系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括電源模塊、ARM處理器硬件設(shè)計模塊、FPGA硬件設(shè)計模塊和USB接口模塊等。系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計基于Cadence軟件,在OrCAD Capture上進行電路的原理圖繪制,通過PCB Editor進行PCB布局布線。本設(shè)計重點實現(xiàn)FPGA對eMMC控制器的設(shè)計以及在eMMC內(nèi)移植FAT32文件系統(tǒng)。軟件設(shè)計包括LVDS接收模塊、eMMC控制器設(shè)計模塊以及FAT32文件系統(tǒng)的實現(xiàn)三部分。通過合理的硬件和軟件設(shè)計、測試,最后分析數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論:小型記錄儀具有快速啟動、緊急掉電時數(shù)據(jù)保護、便捷導(dǎo)出的特點。
【圖文】：

使用通用 USB 接口實現(xiàn)存儲文件的讀取。標(biāo)間：≤400ms；集時長：>150s；容量：≥8GB；滿足微型化要求；器件滿足工業(yè)級要求。體結(jié)構(gòu)儀采用 FPGA 和 ARM 作為整體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖 2.1 為系統(tǒng)的總負責(zé)將 LVDS 信號進行解串以得到并行數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA 則負責(zé)對并寫入存儲器中，，ARM 負責(zé)將存儲器內(nèi)數(shù)據(jù)通過 USB 接口讀取至

Aritx-7 系列芯片的特性如下：1）28nm工藝；2）高達215K邏輯單元，AXI IP 和模擬混合信號集成；3）支持高達16路6.6G收發(fā)器、930GMAC、13Mb BRAM、1.2Gb/s LVDS1066；4）小型焊線封裝，可節(jié)省5美元的模擬組件費用；5）與45nm器件相比，靜電降低65%功耗降低50%；6）具有可擴展的優(yōu)化架構(gòu)、綜合全面的工具以及IP核；7）片上資源及用戶IO豐富；8）集成存儲器接口，以實現(xiàn)對視頻和數(shù)據(jù)的簡化訪問；9）低功耗性能，擁有13000-200000個邏輯單元。ritx-7 系列 FPGA 屬性如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP216.2;TN791

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本文編號：2643527