電離層光度計(jì)是一種新型空間環(huán)境光學(xué)探測(cè)儀器,也是國(guó)內(nèi)首臺(tái)高靈敏度電離層光學(xué)遙感探測(cè)儀器。儀器通過(guò)對(duì)夜間135.6nm氣輝輻射強(qiáng)度及白天135.6nm、LBH帶輻射強(qiáng)度的探測(cè),獲得電離層電子密度、電離層高度、O/N2等重要電離層信息。儀器主要由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、濾光片系統(tǒng)、探測(cè)器系統(tǒng)和通訊控制系統(tǒng)組成。FPGA作為整臺(tái)儀器的主控芯片,主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、采集光子計(jì)數(shù)脈沖、完成1553B總線通信等工作。FPGA工作狀態(tài)好壞直接關(guān)系到儀器能否高效、可靠在軌運(yùn)行。1553B總線通信與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)是整個(gè)FPGA設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文首先介紹1553B總線傳輸協(xié)議,及1553B總線RT功能實(shí)現(xiàn)方法。然后介紹步進(jìn)電機(jī)控制方法,包括細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)與速度控制方法。在此基礎(chǔ)上,提出適合光度計(jì)濾光片輪驅(qū)動(dòng)的電機(jī)控制方式。采用該控制方法,可以有效抑制濾光片輪低頻振動(dòng),提高控制精度,降低功耗,保證電機(jī)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。根據(jù)對(duì)電離層光度計(jì)FPGA產(chǎn)品需求分析,將功能層層分解,劃分模塊與進(jìn)程,并開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。文中對(duì)各模塊與進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)方法與流程做相應(yīng)介紹,并討論了幾個(gè)提高FPGA設(shè)計(jì)可靠性的方法。測(cè)試工作貫穿FPGA產(chǎn)品... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)北京市

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

COSMICTIP儀器外形及探測(cè)方式

圖 1.1 COSMIC TIP 儀器外形及探測(cè)方式TIP 是目前國(guó)際上靈敏度最高的電離層遙感儀器，不僅能夠測(cè)量夜面 TEC(電離)的分布情況，也能夠獲得 TEC 的水平梯度變化，配合 GPS 電子密度掩星探測(cè)夠建立全球高精度三維 TEC 分布模型[7]。TIP 的在軌運(yùn)行獲得巨大成功，觀測(cè)上被廣泛引用。但由于長(zhǎng)波抑制效果不理想，TIP 在白天無(wú)法獲得有效數(shù)據(jù)。針對(duì) TIP 白天無(wú)法獲得有效數(shù)據(jù)這一問(wèn)題，風(fēng)云三號(hào) D 星上電離層光度計(jì)在設(shè)波抑制性能，并依然保持低功耗、體積小、重量輕、靈敏度高、衛(wèi)星資源占用這些特點(diǎn)使得該儀器有更多的應(yīng)用需求[8]。

圖 1.3 典型 PLD 部分結(jié)構(gòu)于 SRAM 可編程技術(shù)的 FPGA 概念最初由 Wahlstrom 于 1967 年提出[11]，使編程邏輯器件具有最大的配置靈活性，但是與 ROM 相比，需要耗費(fèi)較大的現(xiàn)可編程開(kāi)關(guān)，因此直到 1984 年，亞微米 COMS 工藝出現(xiàn)，Xilinx 公司才于 SRAM 編程技術(shù)的 FPGA[9,12]。FPGA 既具有門(mén)陣列器件的高集成密度和用戶可編程的靈活性，在規(guī)模和密度上的發(fā)展并不受整體構(gòu)架的限制，同時(shí)功能強(qiáng)大的 EDA 軟件的支持，在隨后的 20 多年中得到了飛速發(fā)展[9]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)[J]. 龍尚斌,吳澤華,曹偉華,陳琳.  機(jī)械與電子. 2009(09)
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博士論文
[1]SRAM型FPGA的單粒子效應(yīng)評(píng)估技術(shù)研究[D]. 王忠明.清華大學(xué) 2011

碩士論文
[1]FPGA器件的應(yīng)用研究[D]. 包晗.大連海事大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3448882