數(shù)據(jù)采編存儲裝置在智能交通以及飛機、衛(wèi)星等武器裝備系統(tǒng)的研制、測試、試驗和維護等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。在真實的飛行環(huán)境下進行飛行試驗時,數(shù)據(jù)采編存儲裝置一方面要實現(xiàn)與飛行器的通信,另一方面要記錄飛行器的工作狀態(tài)和參數(shù)。飛行器的數(shù)據(jù)采編記錄裝置涉及多種接口類型數(shù)據(jù)的采集、編碼和存儲,因此,多接口采編存儲技術(shù)的研究與實現(xiàn)有著重要的意義。本文主要針對多種通信接口的數(shù)據(jù)采編存儲技術(shù)進行研究,具體包括:1553B總線接口、RS422接口、LVDS接口的電路設(shè)計及邏輯實現(xiàn);數(shù)據(jù)混合編幀處理以及數(shù)據(jù)存儲三個部分。論文首先介紹了數(shù)據(jù)采編記錄裝置的研究背景及意義,設(shè)計了采編存儲裝置的總體方案。其次,針對不同的通信接口分別進行了硬件電路的設(shè)計及邏輯實現(xiàn),并對多種接口類型的數(shù)據(jù)進行了混合編幀處理;然后,完成了存儲部分總體方案以及存儲芯片控制邏輯的設(shè)計。本文使用VHDL硬件描述語言完成了FPGA邏輯設(shè)計,并運用模塊化設(shè)計方法對各模塊進行了劃分。重點論述了1553B接口單元的方案選擇、電路設(shè)計、BU-61580協(xié)議芯片的初始化配置,以及多通信接口數(shù)據(jù)傳輸速率不匹配問題的解決方法;并采用CRC+ECC雙校驗機制對打... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

UVPX3-SBD存儲板卡Figure1-33UVPX3-SBDMemoryCard

中北大學(xué)學(xué)位論文27圖3-11LVDS數(shù)據(jù)接收電路Figure3-11LVDS-datareceivingcircuit3.2.3LVDS接口邏輯設(shè)計LVDS接口單元的邏輯設(shè)計主要是對SN65LV1224串并轉(zhuǎn)換芯片控制信號的電平操作以及大量數(shù)據(jù)的處理。傳輸線上的串行數(shù)據(jù)在進入FPGA之前利用電平轉(zhuǎn)換芯片進行串并準(zhǔn)換，解串后的數(shù)據(jù)位數(shù)為8bit。DS92LV1023串化器與DS92LV1224解串器需配對使用，為系統(tǒng)加電后，將兩個芯片的所有輸出引腳設(shè)置為三態(tài)輸出，然后啟動鎖相環(huán)（PhaseLockedLoop）跟蹤并鎖定本地TCLK和REFCLK時鐘。LVDS發(fā)送模塊的串化器一直向LVDS接口單元的解串器發(fā)送同步信號，直到解串器的PLL成功鎖定同步時鐘后才停止發(fā)送。LVDS接收模塊在完成同步時鐘的鎖定后開始接收數(shù)據(jù)，如果在數(shù)據(jù)傳輸過程中鎖相環(huán)失鎖，會將LOCK置為高電平，串化器通過讀取LOCK信號的狀態(tài)來判斷是否發(fā)送同步信號[42]。同步操作完成后，串化器與解串器的LOCK均為低電平，此時，LVDS接收端開始接收10位數(shù)據(jù)信息。為了保證LVDS數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確無誤的傳輸，通常會讓LVDS鏈路一直處于同步狀態(tài)，隨時為數(shù)據(jù)傳輸做好準(zhǔn)備。但由于數(shù)據(jù)是突發(fā)傳輸，換言之，LVDS接口單元沒有連續(xù)的數(shù)據(jù)源，因此通常會在沒有數(shù)據(jù)源時寫無效數(shù)據(jù)來維持鏈路的同步狀態(tài)。傳輸?shù)?0位數(shù)據(jù)位中只有8位有效數(shù)據(jù)，其中的高兩位用來判斷數(shù)據(jù)信息是否有效，若高兩位電平組合為“00”，代表數(shù)據(jù)有效，然后將解串后的8位有效并行數(shù)據(jù)傳輸至緩存FIFO_2中，若高兩位電平組合不為“00”，代表數(shù)據(jù)無效。LVDS接口單元只接收有效數(shù)據(jù)，若接收到無效數(shù)據(jù)，直接將其丟棄。LVDS數(shù)據(jù)接收邏輯流程圖如圖3-12

中北大學(xué)學(xué)位論文29速度為10Mb/s，最長距離為1219米，然而若要使RS422數(shù)據(jù)的傳輸距離達到1219米，那么它的最大傳輸速度不可能為10Mb/s，實際上僅為100Kb/s。3.3.2RS422接口電路設(shè)計RS422數(shù)據(jù)接收電路主要負(fù)責(zé)接收1路數(shù)字信號、1路數(shù)據(jù)回讀指令，數(shù)據(jù)傳輸速率分別為：5.28Mb/s、921.6Kb/s，但只對數(shù)字量信號進行記錄，RS422接口電路設(shè)計如圖3-13所示。論文選用TI（德州儀器）公司的DS26C32A作為RS422接口協(xié)議芯片，該芯片的工作電壓是+5V，最多可接收4路RS422數(shù)據(jù)，最小差分輸入電壓為200mV，具有CMOS低功耗特性，因此，DS26C32A即可滿足RS422數(shù)據(jù)的接收要求。而且該芯片內(nèi)部集成的上下拉電阻可有效地避免沒有使用的通道造成的輸出震蕩現(xiàn)象。圖3-13RS422接口電路設(shè)計Figure3-13CircuitdesignofRS422interface為了提高電路抗干擾能力，對電路進行了隔離設(shè)計，隔離芯片選用了通過光電轉(zhuǎn)化作用從而減小電信號干擾的光耦隔離芯片HCPL-0631[44]。HCPL-0631為雙通道高速光耦隔離器，不僅可以承受5V的反向電壓，還可以承受較長時間的瞬態(tài)干擾，另外，其傳輸速率可達10Mb/s，可滿足電路要求。經(jīng)過光耦隔離器后的TTL電平信號通過FPGA解碼，解碼后的8位并行數(shù)據(jù)暫存至異步FIFO中。為使HCPL0631能夠穩(wěn)定地輸出數(shù)字信號，分別在數(shù)據(jù)輸入端、輸出端接入上拉電阻R16、R17[45]。電路收發(fā)端總是需要傳輸線進行信號連接，而信號的傳輸線效應(yīng)會對傳輸速率較高的數(shù)字量信號產(chǎn)生影響[46]，為了有效保證接收端的信號完整性，論文在接收端并接了匹配電阻R27。傳輸線通常采用雙絞屏蔽線，其特征阻抗大約為100～120Ω，設(shè)計中R27取100Ω。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于FPGA和FLASH的多路數(shù)據(jù)存儲技術(shù)[J]. 吳嘉偉,魏志強,張會新.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2020(04)
[2]基于DDR2的高速圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計[J]. 任勇峰,張澤芳,王國忠,張凱華.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2020(01)
[3]基于混合總線的數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陳穎圖,雷偲凡.  航空計算技術(shù). 2019(06)
[4]一種基于LVDS長線傳輸?shù)母呖煽啃詢?yōu)化設(shè)計[J]. 李金,焦新泉,王淑琴,劉東海.  測試技術(shù)學(xué)報. 2019(04)
[5]一種位寬可變的CRC校驗算法及硬件實現(xiàn)[J]. 朱正鵬,朱旭鋒,李賓,劉益華,王超.  航天控制. 2019(02)
[6]基于諧振式光學(xué)陀螺的RS422傳輸系統(tǒng)設(shè)計[J]. 趙銳,張成飛,孫穎,李鑫,劉俊,唐軍.  壓電與聲光. 2018(05)
[7]一種通用可配置RS422總線管理技術(shù)[J]. 姬進.  電子測試. 2018(Z1)
[8]一種1553B總線控制器與處理器的接口設(shè)計方法[J]. 賈艷梅,鐘紅恩,張蛟,石曉進,魏廣東.  空間電子技術(shù). 2017(05)
[9]存儲測試系統(tǒng)中FLASH的存儲可靠性技術(shù)研究[J]. 高陽,王代華,王曉楠.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2017(18)
[10]基于小型無人機飛行試驗的數(shù)據(jù)采集器[J]. 王瑜,芶志平.  壓電與聲光. 2017(02)

碩士論文
[1]基于FPGA的1553B總線遠程終端設(shè)計研究[D]. 張吉康.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所) 2019
[2]堆疊式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多模塊數(shù)據(jù)通信與存儲關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王柳明.中北大學(xué) 2019
[3]某數(shù)據(jù)采集記錄裝置的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 于皓博.中北大學(xué) 2019
[4]機載多通道信號采集系統(tǒng)研究[D]. 朱金瑞.中北大學(xué) 2019
[5]基于FPGA的數(shù)據(jù)采集存儲搬移技術(shù)實現(xiàn)研究[D]. 谷廣宇.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[6]大容量NAND Flash陣列管理技術(shù)研究與實現(xiàn)[D]. 盧千紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[7]遙測數(shù)據(jù)記錄器單元測試的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉晨暉.中北大學(xué) 2017
[8]綜控數(shù)據(jù)記錄裝置的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 武慧軍.中北大學(xué) 2017
[9]面向多通道同步數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 索艷春.中北大學(xué) 2017
[10]捷聯(lián)式航空重力儀數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王正俊.東南大學(xué) 2016



本文編號：3215201