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基于SOPC的防空系统嵌入式通信模块设计

2020-12-04阅读(691)

基于SOPC的防空系统嵌入式通信模块设计

论文摘要

现代的防空战争要求地面火力具有更高的机动性,更短的反应时间以及更精确的火控计算。为降低反辐射武器造成的战斗减员,防空系统远程控制的需求也日益凸显。作为本文来源的某军工项目,即立足于近程防空系统的发展现状。该项目通过对某型号高炮进行升级改造,目的在于实现高炮的远程控制,提高其机动性和战场生存能力。为了保证升级后的系统工作稳定,通信系统就成为了设计重心。项目要求使用嵌入式SOPC系统替代基于X86的原型系统,并通过嵌入式实时系统的引入,实现更加稳定,高效的无差错通信。本文的主要研究工作是设备仓通信系统的设计。它将替代基于X86的原型系统实现设备仓同操作仓的通信。新的系统基于SOPC平台,并以尽可能高的集成度实现片上的Ethernet系统,完成SPI-Ethernet数据转换,实现设备的小型化,模块化,并降低功耗。系统将具体实现如下功能:1、设计SPI主控器实现9路SPI的时分复用。2、设计RS编解码模块完成SPI端口数据的校验。3、设计以太网控制器实现以太网数据的收发。根据课题的要求,本文在仔细研究SOPC硬件系统实现的基础上,详细论述了SPI主控器模块,RS编解码模块,以太网控制器模块的具体实现;同时在系统分析了SOPC软件构架的基础上,论述了各模块驱动程序的编写以及系统软件的实现,并最终设计完成了基于SOPC的通信控制系统设计。在总体架构上,本文从项目需求分析入手,详细地论述了基于μC/OS-II实时操作系统的嵌入式系统从硬件平台搭建,硬件系统测试,驱动程序开发,到应用程序开发,应用程序测试,至最终的系统测试的这一嵌入式开发的基本流程,为系统的进一步完善提供了可靠的平台。同时,对类似系统的开发也有一定的指导意义。经过数月的开发与调试,最终系统经过严格的测试,均达到或优于课题所要求的指标,并在实际应用中得到了用户的肯定。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 项目简介
  • 1.3 项目方案论述
  • 1.4 系统设计指标
  • 1.5 本文所做的工作
  • 第二章 SOPC 平台的构建
  • 2.1 EDA 硬件描述语言和开发工具
  • 2.1.1 EDA 简介
  • 2.1.2 QUARTUS II 软件简介
  • 2.1.3 FPGA 工程设计流程
  • 2.2 SOPC BUILDER 和 Avalon 总线接口标准
  • 2.2.1 SOPC BUILDER 简介
  • 2.2.2 Avalon 总线接口标准
  • 2.3 Nios II 嵌入式软核 CPU
  • 2.3.1 Nios II 简介
  • 2.4 系统的硬件平台
  • 2.4.1 硬件设计框架
  • 2.4.2 各接口原理图
  • 第三章 9 路时分复用SPI 核设计
  • 3.1 SPI 协议分析
  • 3.2 SPI 核的实现
  • 3.2.1 Avalon 和SPI 接口模块
  • 3.2.2 时钟发生模块
  • 3.2.3 传输控制模块
  • 3.2.4 发送模块
  • 3.2.5 接收模块
  • 3.2.6 SPI 核的测试
  • 3.3 SPI 核的系统集成
  • 第四章 RS 编解码模块的设计
  • 4.1 RS 码概述
  • m）域'>4.1.1 GF（2m）域
  • m）域的基本运算'>4.1.2 GF（2m）域的基本运算
  • 4.1.3 RS 码的特征与构成
  • 4.2 RS 编码算法
  • 4.3 RS 解码算法
  • 4.3.1 伴随式的计算
  • 4.3.2 关键方程的求解
  • 4.3.3 错误位置的搜索
  • 4.3.4 错误值的计算
  • 4.3.5 控制模块
  • 4.4 RS 解码模块的系统集成
  • 第五章 以太网MAC 核的移植
  • 5.1 以太网MAC 核描述
  • 5.1.1 MAC 核结构
  • 5.1.2 MAC 核的接口信号
  • 5.2 WISHBONE 总线
  • 5.2.1 WISHBONE 总线概述
  • 5.2.2 WISHBONE 总线基本时序
  • 5.3 以太网MAC 核的硬件整合
  • 5.3.1 WISHBONE-Avalon 接口转换
  • 5.3.2 MII 接口转换
  • 5.3.3 RTL 描述语言移植过程
  • 5.4 MAC 核的 SOPC 集成
  • 第六章 系统的构建及软件开发
  • 6.1 系统整体配置
  • 6.2 软件开发综述
  • 6.2.1 使用HAL 开发用户程序
  • 6.2.2 Nios II 的设备管理分析
  • 6.2.3 MAC 核驱动程序开发
  • 6.2.4 SPI 核以及RS 解码器的驱动程序
  • 6.2.5 系统软件开发
  • 第七章 系统调试与测试
  • 7.1 系统调试
  • 7.1.1 调试仪表及设备
  • 7.1.2 系统的硬件调试
  • 7.1.3 硬件调试典型案例分析
  • 7.1.4 系统软件调试
  • 7.1.5 软件调试典型案例分析
  • 7.2 系统性能测试
  • 第八章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间取得的研究成果

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