基于EP3C25Q240 FPGA的可重构系统设计与实现

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航天控制系统长时间工作在恶劣的环境中,容易导致系统中的关键器件发生故障或者损坏,导致控制系统的可靠性和安全性受到了影响。基于动态可重构技术的控制系统,能够实现在线修改或者重新配置系统程序而不终止系统的运行,对于提高航天控制系统的效率、可靠性和安全性,具有重要意义。  首先,本文仔细分析了动态可重构技术的发展现状和原理,对动态可重构技术的实现方法进行了深入的研究。其次,在对比动态可重构技术的各种实现方案优缺点的基础上,提出了一种基于Altera EP3C25Q240 FPGA的多级动态可重构控制系统设计方案,该系统具有远程动态重构以及本地动态重构两种重构模式。  再者,根据方案设计了系统级通信控制板和板级控制板的硬件电路,系统级通信控制板采用TI公司的TMS320LF2407A为核心设计,包括通信电路、重构控制电路等;板级控制板应用CPLD+FPGA结构,采用快速被动并行配置方式由CPLD控制实现FPGA的配置,包括通信与地址识别电路、重构功能电路、信号采集与输出电路等。基于设计的硬件电路,分别完成了系统级通信控制板的软件程序设计和板级控制板的逻辑程序设计,同时设计了监控系统运行的上位机软件程序。最后,完成了板级控制板的逻辑仿真测试,并简要进行了上位机与系统级通信控制板之间的调试。  实验研究表明,本文设计的多级动态可重构控制系统能够完成不同条件下的数据采集和控制的任务。本文设计的多级动态可重构控制系统具有很好的应用前景。
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