基于FPGA的光纖陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)硬件平臺設計與實現.pdf

1、隨著慣性技術的發(fā)展，光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)被廣泛應用于海、陸、空、天各種武器平臺的導航、制導與控制系統(tǒng)中，成為現代武器系統(tǒng)的核心裝置，也是衡量武器現代化程度的重要標志。本文針對光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的關鍵技術之一，即系統(tǒng)的硬件平臺設計進行了詳細的研究。當前的光纖陀螺捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)硬件平臺普遍使用DSP+FPGA架構的形式，其存在的問題有硬件平臺擴展的芯片較多，設計復雜，作為主處理器的DSP和接口控制的FPGA協(xié)調難，耦合不夠緊密。

2、　　 針對上述問題，本文提出了基于FPGA的光纖陀螺捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)硬件平臺設計方案，采用內嵌有PowerPC405硬核處理器的Virtex-4FX20芯片作為系統(tǒng)硬件平臺的核心，將系統(tǒng)所需的數據采集、數據處理、接口通信以及數據和程序存儲等功能集成于FPGA，構建了FPGA的片上系統(tǒng)，并且在FPGA芯片內為PowerPC405處理器設計了浮點運算單元，使系統(tǒng)的數據處理能力進一步加強。本文主要從以下幾個方面進行了設計與研究：
　　

3、 (1)通過對系統(tǒng)需求的分析，設計了光纖陀螺捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的硬件電路。設計了光纖陀螺的數據接口電路、石英撓性加速度計的數據采集電路、Virtex-4FX20芯片的配置電路、系統(tǒng)的數據和程序存儲電路以及硬件平臺對外的通信接口電路。
　　 (2)在硬件平臺設計的基礎上，對作為硬件平臺核心的FPGA進行了片上系統(tǒng)的設計。在FPGA內部利用其邏輯資源和IP核技術，設計了陀螺和加速度計的采集模塊，定制了存儲和通信接口控制器，重點設計了