【摘 要】
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数据采集系统在航空航天领域中有着广泛的应用,数据采编器是获取飞行器环境参数并将飞行状态反馈给地面指挥中心的关键设备。论文依托“某遥测系统采编控制器的研制”项目,设计了基于FPGA的多通道数据采编器,完成了多路模拟信号的采集与数字量信号的接收,实现了数据的混合编帧,并且通过远距离传输链路与地面测控台建立连接实现数据的交互传输,其实验数据对今后新型飞行器的研制与改良具有重要意义。本文首先根据此次课题的
【基金项目】
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航天集团某研究所的“某遥测系统采编器”项目；
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数据采集系统在航空航天领域中有着广泛的应用,数据采编器是获取飞行器环境参数并将飞行状态反馈给地面指挥中心的关键设备。论文依托“某遥测系统采编控制器的研制”项目,设计了基于FPGA的多通道数据采编器,完成了多路模拟信号的采集与数字量信号的接收,实现了数据的混合编帧,并且通过远距离传输链路与地面测控台建立连接实现数据的交互传输,其实验数据对今后新型飞行器的研制与改良具有重要意义。本文首先根据此次课题的技术要求搭建了总体设计框架,并在设计方案时遵循了模块化设计原则;其次在硬件电路部分,通过模拟量信号的调理、模拟开关、A/D转换器以及ADC驱动的外围电路完成了多通道模拟量的采集工作,设计了RS-422接口电路与LVDS数据接口电路完成了对数字量收发电路的搭建,为解决长线传输中信号的损耗与近端交互噪声恶化的问题,在LVDS电路设计中应用了信号调理技术并添加了驱动器与均衡器,在硬件部分的最后为了减少设备的电磁干扰,阐述了在PCB设计中需要考虑的电磁兼容问题;然后,在嵌入式逻辑方面重点对基于ROM表控制通道切换的模拟量采集逻辑、数字量接收逻辑、数模混合编帧技术和添加了包计数握手协议的反馈重传纠错机制进行了详细说明。最后,对测试系统进行构建,从模拟量采集精度、LVDS远距离传输误码率以及整体设备的可靠性多方面对采编器的功能进行了验证。通过对设备功能与性能测试,采编器工作稳定且能够完成采集精度优于1‰的64路模拟量采集,可实现2路PCM数据、2路LVDS图像数据的接收,实现了在长度100m的双绞电缆以180Mbps传输速率下的高可靠数据通信。
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