基于FPGA的光纖陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著慣性技術(shù)的發(fā)展，光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于海、陸、空、天各種武器平臺(tái)的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制系統(tǒng)中，成為現(xiàn)代武器系統(tǒng)的核心裝置，也是衡量武器現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。本文針對(duì)光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，即系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。當(dāng)前的光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)普遍使用DSP+FPGA架構(gòu)的形式，其存在的問題有硬件平臺(tái)擴(kuò)展的芯片較多，設(shè)計(jì)復(fù)雜，作為主處理器的DSP和接口控制的FPGA協(xié)調(diào)難，耦合不夠緊密。

2、　　 針對(duì)上述問題，本文提出了基于FPGA的光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，采用內(nèi)嵌有PowerPC405硬核處理器的Virtex-4FX20芯片作為系統(tǒng)硬件平臺(tái)的核心，將系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、接口通信以及數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)等功能集成于FPGA，構(gòu)建了FPGA的片上系統(tǒng)，并且在FPGA芯片內(nèi)為PowerPC405處理器設(shè)計(jì)了浮點(diǎn)運(yùn)算單元，使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)一步加強(qiáng)。本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究：
　　

3、 (1)通過對(duì)系統(tǒng)需求的分析，設(shè)計(jì)了光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件電路。設(shè)計(jì)了光纖陀螺的數(shù)據(jù)接口電路、石英撓性加速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集電路、Virtex-4FX20芯片的配置電路、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)電路以及硬件平臺(tái)對(duì)外的通信接口電路。
　　 (2)在硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)作為硬件平臺(tái)核心的FPGA進(jìn)行了片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在FPGA內(nèi)部利用其邏輯資源和IP核技術(shù)，設(shè)計(jì)了陀螺和加速度計(jì)的采集模塊，定制了存儲(chǔ)和通信接口控制器，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了