基于FPGA的数字太敏检测系统研究与设计

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数字太阳敏感器作为航天卫星的姿态传感器,通过计算太阳光斑的质心测量航天卫星的姿态数据,实现对卫星姿态的控制,在航天事业中占有着重要地位。为了保证数字太阳敏感器的高精度、高可靠性以及抗辐射要求,需要对数字太阳敏感器在地面进行测试校验,因而对于测试设备的设计将会提出更高的要求。为了实现上地面测试的目标,本文旨在研究设计一款基于FPGA的数字太敏检测系统,来完成对数字太阳敏感器的测试工作。该系统通过LVDS接口来实现高速图像数据的传输,通过FPGA控制图像数据的接收与发送,利用高速SDRAM存储器来进行数据缓存和调度,最后,可通过USB2.0接口与上位机通信,实时显示接收和发送的光斑图像。在硬件设计方面,论文提出硬件实现的总体方案,介绍了硬件工作的具体过程,详细描述了硬件各模块的芯片选型,电路原理设计等,以及详细介绍PCB设计制作的原则和要求,确保硬件系统设计的可靠性。在FPGA逻辑和USB固件程序设计方面,论文介绍了FPGA逻辑设计开发流程和开发工具,阐述了各逻辑模块设计的思路和方法,以及部分代码的展示。论文还在USB2.0与上位机通信协议基础上,介绍了Cy7c68013芯片固件程序的开发和逻辑设计思路。在上位机和算法设计方面,本文介绍了上位机的设计流程和开发环境,以及上位机功能的介绍;同时,也提出了太阳质心的求解算法和光斑算法。论文最后通过对系统个各模块的测试结果分析,表明本文所设计的方案是具有可行性的;从三方实物联调的结果分析,无论是本文所设计的硬件系统还是软件系统,都已满系统设计所提出的要求,完成了对数字太阳敏感器的测试任务。
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