本文關鍵詞：雙振鏡激光掃描系統(tǒng)的FPGA接口板設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雙振鏡激光掃描系統(tǒng)是激光類飛機泊位引導系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分,其接口板主要負責數(shù)據(jù)采集的控制和初步處理。接口板的性能涉及到飛機泊位安全,因此研究雙振鏡激光掃描系統(tǒng)的接口板是非常有必要的,但是國內將雙振鏡激光掃描系統(tǒng)應用于飛機泊位引導系統(tǒng)的相關研究并不多。本文根據(jù)雙振鏡激光掃描系統(tǒng)接口板功能需求采用FPGA與ARM創(chuàng)建片上系統(tǒng)設計接口板,以高度集成了這兩個核心的Xilinx ZYNQ 7020作為硬件平臺。充分發(fā)揮ARM的控制能力和通用數(shù)學運算能力,FPGA強大的邏輯運算能力和海量數(shù)據(jù)運算能力,縮短了開發(fā)周期和難度,大幅降低了成本和功耗,并且還通過制定專用的通信協(xié)議,使得上位機與接口板獲得了十分高效的數(shù)據(jù)傳輸性能。本文的主要研究內容如下:1、詳細闡述了雙振鏡激光掃描系統(tǒng)應用在飛機泊位引導系統(tǒng)中的系統(tǒng)構成和工作原理,分析了項目對系統(tǒng)接口板的功能要求,討論各種解決方案的利弊,最終提出了FPGA與ARM創(chuàng)建片上系統(tǒng)的綜合實現(xiàn)方案。2、針對提出的解決方案設計出詳細系統(tǒng)功能,并完成片上系統(tǒng)的邏輯設計和軟件設計。邏輯設計部分主要介紹了分頻、掃描測距、電機定位、定點測距、電機啟停及換向等功能的原理和實現(xiàn)方法。軟件設計部分主要研究了指令控制解析及零點標定校準、走步設置等內容的原理和設計。3、研究了雙振鏡激光掃描系統(tǒng)接口板需要實現(xiàn)的功能,并根據(jù)功能需求制定了與外部IO設備交互的通信協(xié)議及接口板內部PS與PL間通信協(xié)議。最后還詳細設計了每一條控制指令的實現(xiàn)方案,并在ZYNQ 7020上編程完成每條指令的功能。4、對系統(tǒng)的邏輯設計和軟件設計進行統(tǒng)一仿真驗證,并通過平臺測試,驗證本文提出的系統(tǒng)接口板解決方案的正確性和有效性。最后總結接口板系統(tǒng)設計工作,并針對設計中的不足提出改進方案。本文最終完成了雙振鏡激光掃描系統(tǒng)接口板的完整設計,并進行了完整的仿真驗證,實現(xiàn)了接口板應具有的所有基本功能。本文的研究對于飛機泊位引導系統(tǒng)的設計和實現(xiàn),激光雙振鏡系統(tǒng)的應用領域都是良好的拓展,對飛機泊位系統(tǒng)在國內的普及和應用具有推動作用,并帶給研究該系統(tǒng)的相關人員一些啟發(fā)作用。
【關鍵詞】：雙振鏡激光掃描 FPGA ARM 片上系統(tǒng)
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V351.3;TN791
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 雙振鏡激光掃描系統(tǒng)12-15
• 1.4 雙振鏡激光掃泊位引導系統(tǒng)15-17
• 1.5 課題來源與研究意義17
• 1.6 論文主要工作17-19
• 第二章 系統(tǒng)設計概述19-26
• 2.1 接.板系統(tǒng)19
• 2.2 接.板設計方案19-24
• 2.2.1 AVR聯(lián)合FPGA19-22
• 2.2.2 FPGA內嵌8051軟核22-23
• 2.2.3 FPGA與ARM片上系統(tǒng)23-24
• 2.3 FPGA與ARM簡介24-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 總體設計26-31
• 3.1 需求分析26
• 3.2 接.板外設選擇26-29
• 3.2.1 激光測距儀選型27
• 3.2.2 步進電機選型27-29
• 3.3 系統(tǒng)設計方案29-30
• 3.4 本章小結30-31
• 第四章 通信協(xié)議31-38
• 4.1 RS232標準31
• 4.2 片外協(xié)議31-37
• 4.2.1 時鐘校準指令32
• 4.2.2 電機定位指令32-33
• 4.2.3 掃描測距指令33
• 4.2.4 定點測距指令33-34
• 4.2.5 零點標定指令34-35
• 4.2.6 零點校準指令35-36
• 4.2.7 走步設置指令36-37
• 4.2.8 錯誤響應37
• 4.3 片內協(xié)議37
• 4.4 本章小結37-38
• 第五章 詳細設計38-67
• 5.1 PL邏輯設計38-46
• 5.1.1 分頻38-39
• 5.1.2 二維掃描測距39-41
• 5.1.3 三維掃描測距41-42
• 5.1.4 電機定位與定點測距42-43
• 5.1.5 電機啟停及換向43
• 5.1.6 同步設計43-44
• 5.1.7 IP設計44-46
• 5.2 PS程序設計46-66
• 5.2.1 串.程序設計46-47
• 5.2.2 指令控制程序設計47
• 5.2.3 時鐘校準程序設計47-48
• 5.2.4 掃描測距48-52
• 5.2.5 電機定位52-53
• 5.2.6 定點測距53
• 5.2.7 零點標定53-58
• 5.2.8 零點校準58-59
• 5.2.9 走步設置59-66
• 5.3 本章小結66-67
• 第六章 系統(tǒng)仿真與測試67-75
• 6.1 電機掃描測距測試67-68
• 6.2 延遲模塊測試68-69
• 6.3 同步設計測試69-70
• 6.4 IP測試70-71
• 6.5 三角函數(shù)測試71-72
• 6.6 走步設置測試72-74
• 6.7 本章小結74-75
• 第七章 總結與展望75-77
• 7.1 工作總結75
• 7.2 創(chuàng)新點75-76
• 7.3 工作展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-81
• 附錄81-82
• 攻讀碩士學位期間取得的成果82-83

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 喻超;二維振鏡式掃描系統(tǒng)在激光掃描成像中的應用[D];北京郵電大學;2011年

2 方浩;基于FPGA的振鏡激光掃描系統(tǒng)控制卡的設計與研究[D];華中科技大學;2009年

3 樊國棟;基于ARM的人員智能引導系統(tǒng)的設計[D];東華大學;2010年

4 劉寶志;步進電機的精確控制方法研究[D];山東大學;2010年

5 王海娜;線性回歸模型的若干穩(wěn)健估計方法及應用實例[D];山東大學;2013年

6 程孝龍;基于雙振鏡的單色激光矢量掃描器設計[D];中國海洋大學;2013年

  本文關鍵詞：雙振鏡激光掃描系統(tǒng)的FPGA接口板設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：501400