【摘要】：雷達被廣泛應用于軍事、航空航天、氣象預報以及測繪等領域的相關系統(tǒng)中,對于所在系統(tǒng)的功能實現起著舉足輕重的作用。為了確保雷達設備在實際應用中的可靠性,在其裝備使用之前需要進行細致全面的功能驗證和性能測試。本文基于ZYNQ設計完成了實時通訊與處理系統(tǒng),該系統(tǒng)即為雷達測試系統(tǒng)的一個子功能模塊,可以實現對雷達發(fā)射機和信號處理單元的狀態(tài)監(jiān)測和功能測試,為雷達設備的正常運行提供保障,利用軟硬件協同設計的新技術完成系統(tǒng)性能的提升,實現了5ms/10ms通訊周期內的實時通訊與解算核心功能需求。本文首先分析了實時通訊與處理系統(tǒng)的測試工作流程,根據設計需求給出系統(tǒng)軟件和硬件的總體設計方案,包括總線機箱和嵌入式控制器的選型;其次根據系統(tǒng)功能將硬件板卡劃分為核心控制模塊、功能接口模塊和串行通訊模塊三部分,并對每個模塊的硬件電路以及固件邏輯進行了詳細設計,涉及到同步、異步串行接口、PXI總線接口、功能接口外設以及視頻輸出HDMI接口;然后對測試應用軟件進行設計,采用Lab Windows/CVI和SDK實現測試流程控制和數據解算功能,主要內容包括上位機軟件的功能實現方法、用戶界面設計和解算算法的設計實現,同時對DMA傳輸以及DH算法相關理論內容進行了介紹;考慮到系統(tǒng)使用后期的功能升級和擴展,設計移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)來提高系統(tǒng)集成度和可擴展性,同時驗證了功能接口模塊的USB、以太網、SD卡和HDMI等接口的硬件功能實現,將實時通訊與處理系統(tǒng)設計成為能夠獨立完成雷達測試任務的嵌入式儀器。實驗驗證與測試結果表明,實時通訊與處理系統(tǒng)硬件設備接口功能正常,多通信接口協議與軟件功能滿足設計需求,可以實現系統(tǒng)實時通訊和解算的要求;通過與被測設備進行系統(tǒng)對接聯調,驗證了該設計可以實現對被測設備的定時控制和狀態(tài)監(jiān)測,完全達到設計預期。
【圖文】：

統(tǒng)的控制核心[25]。目前 PXI 行業(yè)標準在自動測試系統(tǒng)領域有著廣泛的應用，大量設計中都采用PXI 作為平臺，涉及領域包括軍事、航空航天、消費類電子產品、通信系統(tǒng)、過程控制和工業(yè)自動化等[26][27]。因此在本系統(tǒng)設計中提供上位機與系統(tǒng)硬件板卡之間的 PXI 總線通訊，這樣做一方面提高了系統(tǒng)的通用化程度，另一方面也減小了系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短設計周期[28][29][30]，同時這樣也能夠為之后的嵌入式系統(tǒng)設計進行相關技術和方案可行性的驗證[31][32]。由于實時通訊與處理系統(tǒng)不要求較高速的數據傳輸，所以一般性能的 PXI 機箱和嵌入式控制器便可以滿足設計要求。綜合考慮設計需求中對系統(tǒng)體積以及擴展性等方面的指標要求，這里我們選擇了 NI 公司的型號為 PXI-1042Q 的機箱以及 PXI-8106 的控制器模塊。NI PXI-1042Q 是帶有通用電源的 8 槽 3U PXI 機箱，系統(tǒng)帶寬最大為 132MB/s，可兼容 PXI 混合總線，具有低噪聲性能，對板供電電源電壓精度可達千分之一；NI PXI-8106 配有 2.2GHz 的 Intel 雙核處理器，標準配置 512MB 的雙通道 DDR2 內存，集成硬盤、GPIB、串口及其它外圍設備，安裝 Windows 操作系統(tǒng)和驅動程序。機箱和控制器外形結構如圖 2-3 所示。

函數將數據幀發(fā)送到 PL 端；次線程中異步定時器循環(huán)將板上數據接收至安全隊列，提供給主線程進行讀取和存儲。4.1.3 軟件界面設計根據實時通訊與處理系統(tǒng)軟件界面的設計要求，測試軟件需要提供人機關系友好的交互界面，界面空間布局整齊美觀，功能模塊劃分合理，，測試功能完善。這里設計將實時通訊處理軟件界面分為系統(tǒng)啟動和功能實現兩大部分，每個部分又分成幾個獨立界面完成相應的功能。系統(tǒng)啟動部分包括歡迎界面、初始化參數設置界面，而同步 485 命令控制與顯示界面、參數配置界面以及遙測系統(tǒng)通訊界面組成了功能實現部分。下面對上述軟件界面的設計分別進行詳細的介紹。首先是同步 485 通訊界面主要包括協議中規(guī)定的所有雷達測試命令，通過按鍵的形式進行操作，同時顯示應答幀數據中相關參數。設置操作記錄顯示區(qū)域對每次操作的內容進行顯示，防止漏操作和重復操作，并且提供參數設置界面，能夠完成對發(fā)送命令幀中所有參數的手動配置，由于參數較多這里沒有放置配置界面截圖。同步 485 通訊軟件界面如圖 4-3 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN95

【參考文獻】

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本文編號：2572982