移动式自动检测系统中央处理器单元设计研究

论文摘要

数字式飞行控制技术使无人机的功能不断得到加强和完善,同时自动测试在数字式飞行控制系统中的作用也越来越重要。移动式自动检测系统是对无人机飞行控制系统进行自动检测的专用系统,其中自动检测计算机为该系统的核心。自动检测计算机采用基于CAN总线的分布式结构,可以方便扩展升级。本文所设计的中央处理器单元是自动检测计算机的核心组成部分,主要对整个检测过程进行管理、完成数据分析与处理。论文首先根据中央处理器单元的设计目标,对系统的硬件和软件进行了总体设计。中央处理器单元采用数字信号处理器加微控制器的双处理器方案,两片处理器之间通过双端口随机访问存储器进行通信。其次,设计了一种通过串行口对数字信号处理器的片外闪存存储器在系统编程的方案,解决了以数字信号处理器为核心的应用系统软件维护和升级问题。再次,设计了CAN总线的高层协议,其中重点设计了一种基于时间触发,并充分发挥了CAN本身位仲裁机制优点的数据传输方案。然后,详细设计了双端口随机访问存储器的通信方案以及中央处理器单元的硬件和软件。最后对在系统编程方案、CAN总线通信、双端口随机访问存储器通信和半物理仿真功能进行了测试,验证了系统方案的正确性、可行性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自动检测设备发展现状及趋势
• 1.2.1 国外自动检测设备发展现状
• 1.2.2 国内自动检测设备发展现状
• 1.2.3 自动检测设备发展趋势
• 1.3 本文的研究背景
• 1.3.1 移动式自动检测系统研制背景
• 1.3.2 移动式自动检测系统组成
• 1.3.3 移动式自动检测系统检测原理
• 1.3.4 自动检测计算机的结构特点
• 1.4 本文的主要研究成果与内容安排
• 第二章 中央处理器单元总体设计
• 2.1 中央处理器单元的设计目标
• 2.1.1 系统功能
• 2.1.2 系统性能指标
• 2.2 中央处理器单元的硬件设计方案
• 2.2.1 设计思想
• 2.2.2 CPU 的选择
• 2.2.3 双CPU 通信方式的选择
• 2.2.4 硬件总体结构
• 2.3 中央处理器单元的软件设计方案
• 2.3.1 设计思想
• 2.3.2 软件功能需求
• 2.3.3 实现方法
• 2.4 中央处理器单元设计的关键问题
• 2.5 小结
• 第三章 DSP 片外 Flash 在系统编程设计
• 3.1 引言
• 3.2 Flash 加载过程
• 3.3 方案设计
• 3.3.1 设计思想
• 3.3.2 Flash 中的程序模块及加载执行顺序
• 3.3.3 LDR 文件在Flash 中的位置
• 3.4 硬件需求
• 3.5 软件设计
• 3.5.1 运行于PC 机上的操作软件
• 3.5.2 运行于DSP 上的程序
• 3.6 在系统编程的步骤
• 3.7 小结
• 第四章 CAN 总线高层协议设计
• 4.1 引言
• 4.2 CAN 总线通信协议简介
• 4.2.1 CAN 的分层结构
• 4.2.2 CAN 的通信规则
• 4.2.3 CAN 报文的帧类型
• 4.2.4 CAN 报文滤波技术
• 4.3 TTCAN 协议简介
• 4.4 CAN 总线高层协议产品简介
• 4.5 自动检测计算机CAN 高层协议设计
• 4.5.1 设计思想
• 4.5.2 CAN 总线的数据流量统计
• 4.5.3 数据传输方案
• 4.5.4 标识符分配方案
• 4.6 小结
• 第五章 中央处理器单元详细设计
• 5.1 引言
• 5.2 双口RAM 通信方案设计
• 5.2.1 通信方案选择
• 5.2.2 环形队列的数据结构
• 5.2.3 环形队列的同步方式
• 5.2.4 环形队列总体设计
• 5.3 系统硬件设计
• 5.3.1 硬件电路设计
• 5.3.2 硬件设计结果
• 5.4 系统软件设计
• 5.4.1 DSP 软件设计
• 5.4.2 MCU 软件设计
• 5.4.3 软件设计结果
• 5.5 小结
• 第六章 测试和结果分析
• 6.1 测试目的
• 6.2 测试条件
• 6.3 DSP 片外 Flash 在系统编程测试
• 6.3.1 测试方法
• 6.3.2 测试结果
• 6.3.3 测试结论
• 6.4 CAN 总线测试
• 6.4.1 总体方案
• 6.4.2 CAN 总线满负荷运行测试
• 6.4.3 CAN 总线高层协议运行测试
• 6.5 CAN 总线和双口RAM 综合测试
• 6.5.1 测试方法
• 6.5.2 测试结果
• 6.5.3 测试结论
• 6.6 半物理仿真功能测试
• 6.6.1 测试方案
• 6.6.2 测试结果
• 6.6.3 测试结论
• 6.7 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要工作和贡献
• 7.2 本文的不足之处
• 7.3 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文