電離層光度計是一種新型空間環(huán)境光學(xué)探測儀器,也是國內(nèi)首臺高靈敏度電離層光學(xué)遙感探測儀器。儀器通過對夜間135.6nm氣輝輻射強度及白天135.6nm、LBH帶輻射強度的探測,獲得電離層電子密度、電離層高度、O/N2等重要電離層信息。儀器主要由望遠鏡系統(tǒng)、濾光片系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)和通訊控制系統(tǒng)組成。FPGA作為整臺儀器的主控芯片,主要負責(zé)驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動、采集光子計數(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、可靠在軌運行。1553B總線通信與步進電機驅(qū)動是整個FPGA設(shè)計的重點與難點。本文首先介紹1553B總線傳輸協(xié)議,及1553B總線RT功能實現(xiàn)方法。然后介紹步進電機控制方法,包括細分驅(qū)動技術(shù)與速度控制方法。在此基礎(chǔ)上,提出適合光度計濾光片輪驅(qū)動的電機控制方式。采用該控制方法,可以有效抑制濾光片輪低頻振動,提高控制精度,降低功耗,保證電機穩(wěn)定、可靠運行。根據(jù)對電離層光度計FPGA產(chǎn)品需求分析,將功能層層分解,劃分模塊與進程,并開展設(shè)計工作。文中對各模塊與進程的實現(xiàn)方法與流程做相應(yīng)介紹,并討論了幾個提高FPGA設(shè)計可靠性的方法。測試工作貫穿FPGA產(chǎn)品... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

COSMICTIP儀器外形及探測方式

圖 1.1 COSMIC TIP 儀器外形及探測方式TIP 是目前國際上靈敏度最高的電離層遙感儀器，不僅能夠測量夜面 TEC(電離)的分布情況，也能夠獲得 TEC 的水平梯度變化，配合 GPS 電子密度掩星探測夠建立全球高精度三維 TEC 分布模型[7]。TIP 的在軌運行獲得巨大成功，觀測上被廣泛引用。但由于長波抑制效果不理想，TIP 在白天無法獲得有效數(shù)據(jù)。針對 TIP 白天無法獲得有效數(shù)據(jù)這一問題，風(fēng)云三號 D 星上電離層光度計在設(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，需要耗費較大的現(xiàn)可編程開關(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，同時功能強大的 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】：
期刊論文
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[5]FPGA器件設(shè)計技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 楊海鋼,孫嘉斌,王慰.  電子與信息學(xué)報. 2010(03)
[6]步進電動機開環(huán)驅(qū)動[J]. 龍尚斌,吳澤華,曹偉華,陳琳.  機械與電子. 2009(09)
[7]中國電離層TEC現(xiàn)報系統(tǒng)[J]. 萬衛(wèi)星,寧百齊,劉立波,丁鋒,毛田,李國主,熊波.  地球物理學(xué)進展. 2007(04)
[8]FPGA現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 王紅,彭亮,于宗光.  電子與封裝. 2007(07)
[9]FPGA同步設(shè)計及實現(xiàn)[J]. 黃曉革.  重慶郵電學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(S1)
[10]FPGA/CPLD同步設(shè)計若干問題淺析[J]. 彭俊峰,宋家友,崔建華.  自動化與儀器儀表. 2006(04)

博士論文
[1]SRAM型FPGA的單粒子效應(yīng)評估技術(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：3448882