發(fā)布時(shí)間：2018-10-16 16:17

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、航空航天技術(shù)的長足進(jìn)步,人類對(duì)深空探索的能力也越來越強(qiáng)。對(duì)外太空資源的探索、開發(fā)和利用也成為21世紀(jì)深空探測的重要課題。軟件無線電技術(shù)的研究與應(yīng)用為深空探測活動(dòng)帶來了強(qiáng)大的技術(shù)支持。因此,對(duì)無線電科學(xué)接收機(jī)的研究于深空探測有重要的意義。本文首先總結(jié)了國內(nèi)外無線電科學(xué)接收機(jī)的研究機(jī)構(gòu)研制的一些具有代表性的接收機(jī),分析了其硬件架構(gòu),并著重分析了東南大學(xué)幾代無線電科學(xué)接收機(jī)(RSR, Radio Science Receiver)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。然后在RSR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)的基礎(chǔ)上,基于可編程片上系統(tǒng)(SOPC, System on Programmable Chips)的技術(shù),提出了一種在RSR系統(tǒng)上現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA, Field Programmable Gate Array)中實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的方法,省了原來系統(tǒng)中需要單個(gè)附加的控制模塊,節(jié)約了資源,使得RSR系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)等相關(guān)工作更加高效和簡易,且提高了RSR系統(tǒng)的可靠性。接著針對(duì)自行設(shè)計(jì)的RSR系統(tǒng)分別從硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)軟件平臺(tái)兩個(gè)方面進(jìn)行SOPC平臺(tái)的設(shè)計(jì),通過結(jié)合RSR軟硬件系統(tǒng)的特點(diǎn)及其控制系統(tǒng)的需求分析,采用了MicroBlaze軟核處理器作為SOPC平臺(tái)的核心處理器,在FPGA中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。在此硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上,選用了PetaLinux作為其控制系統(tǒng)的操作系統(tǒng),針對(duì)RSR系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)PetaLinux進(jìn)行了大量的裁剪工作,并完成了PetaLinux系統(tǒng)在RSR中的移植和操作系統(tǒng)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。最后在SOPC平臺(tái)上完成了RSR控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的整體方案設(shè)計(jì),包括配置時(shí)鐘芯片同時(shí)輸出兩路頻率為2304MHz與288MHz的時(shí)鐘信號(hào)、實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC, Analog to Digital Converter)4路采樣率為1.152Gsps的工作模式設(shè)計(jì)、利用輕量級(jí)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)通用數(shù)字處理平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信功能和RSR系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)等控制工作,實(shí)現(xiàn)了RSR控制系統(tǒng)所需功能。
[Abstract]:With the development of science and technology and the rapid progress of aerospace technology, mankind's ability to explore deep space is becoming stronger and stronger. Exploration, development and utilization of outer space resources have also become an important subject of deep space exploration in the 21 st century. The research and application of software radio technology bring powerful technical support for deep space exploration. This paper first summarizes some representative receivers developed by domestic and foreign research institutes of radio science receivers, and analyzes its hardware architecture. The design characteristics of several generation radio science receiver (RSR, Radio Science Receiver) and the realization method of the control system are analyzed emphatically. Then, based on the summary of the structure of RSR system and the technology of (SOPC, System on Programmable Chips) on programmable chip, a method to realize the control system in field programmable gate array (FPGA, Field Programmable Gate Array) on RSR system is presented. It saves the single additional control module in the original system, saves the resources, makes the hardware design and software development of RSR system more efficient and simple, and improves the reliability of RSR system. The MicroBlaze soft core processor is used as the core processor of the SOPC platform, and the hardware platform of the control system is designed and implemented in FPGA. On the basis of this hardware platform, PetaLinux is selected as the operating system of its control system. According to the characteristics of RSR system, a lot of tailoring work is done to PetaLinux, and the transplant of PetaLinux system in RSR and the design of operating system software platform are completed. Finally, the overall design of the application software of RSR control system is completed on the SOPC platform, including configuring the clock chip to output two clock signals with the frequency of 2304MHz and 288MHz at the same time. The working mode design of (ADC, Analog to Digital Converter) 4-channel sampling rate of 1.152Gsps is realized, and the network communication function of general digital processing platform and the design of driving module of RSR system are realized by using lightweight Internet protocol. The function of RSR control system is realized.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN851;TP273

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