飞控综合测试平台硬件系统设计与实现

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飞行控制系统的验证与确认是飞行控制系统和整个飞机研制过程中的一部分,它的主要作用是确保飞控系统设计需求正确完善,确定飞行控制系统产品是否满足在实际环境中的使用要求。而飞行控制系统综合测试过程是验证与确认活动中的一个关键过程,它对飞行安全、研发的周期以及成本等都有很大的影响。针对当前常用飞控测试系统中存在的可维护性和通用性差以及设备冗杂不便于外场携带等特点,本文根据某型号无人机机载飞控计算机输入输出信号的特性搭建了一种飞控综合测试平台。在分析了该型号飞控计算机测试系统的设计需求后,完成了该测试平台硬件系统的设计。论文主要工作如下:1.搭建各个信号接口电路。根据飞控计算机模拟输入信号特性,通过模数转换电路实现了模拟信号的采集测试,使用放大器和跳线器实现了单端、双端信号输入的切换;根据模拟输出信号特性,通过模数转换单元输出,将正弦波等转换为数字信号输出;根据开关量输入输出信号特性,设计了开关量输入输出电路。2.使用FPGA控制各个接口。FPGA有可进行并行处理及接口丰富等特点,可大幅提高数据传输速率和处理速度,丰富的接口为多通道信号的传输提供了可能,同时运用了FPGA丰富的开发工具,通过Modelsim进行了前仿真,使用ChipScope软件频谱仪实现了在线实时逻辑仿真,以验证接口控制的实现情况。3.实现USB通信。通过CY7C68013A将飞控测试平台与上位机通过USB连接到一起,完成了USB接口通信的固件程序设计,协助硬件实现了USB接口通信。4.结合信号源等仪器进行了系统联调。测试结果表明,本系统实现了对符合飞行控制计算机电气特性的信号进行采集、传输和测试,达到了预期指标,其中模拟输入的误差在0.05%以内,模拟输出的误差在0.5%以内,完成相关信号调理板的设计后可用于对飞行控制计算机各路信号的测试。本文的创新之处在于引入了USB2.0高速接口采用块传输方式建立了高效可靠的数据传输通道,可以满足多种型号无人机机载飞控计算机模拟信号、数字信号、离散量信号等多种信号的测试,实现了测试的通用化。同时引入了FPGA+USB2.0的架构,可以由数据线缆直接连接到电脑端,实现了测试的便易性。
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