【摘 要】
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在航天航空大型工程试验中,需要对待试验飞行器的动态参数进行实时监测、处理和分析。此次课题来源于“某遥测系统采编装置”研制任务,设计了一种基于FPGA的多通道隔离采集编帧与长线传输数据的装置。可以对多路不同量程的模拟信号进行共地和隔离采集,同时接收飞行器上其他设备的数字量信号,统一打包编帧通过LVDS长线传输到存储器,通过千兆以太网与地面测控台实现指令和数据交互,可以完成采编装置、存储器和定位装置的
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在航天航空大型工程试验中,需要对待试验飞行器的动态参数进行实时监测、处理和分析。此次课题来源于“某遥测系统采编装置”研制任务,设计了一种基于FPGA的多通道隔离采集编帧与长线传输数据的装置。可以对多路不同量程的模拟信号进行共地和隔离采集,同时接收飞行器上其他设备的数字量信号,统一打包编帧通过LVDS长线传输到存储器,通过千兆以太网与地面测控台实现指令和数据交互,可以完成采编装置、存储器和定位装置的程序在线更新。根据研制任务书,分析功能需求,进行采编装置方案设计。首先,根据划分的功能进行各块板卡的设计。其次,介绍了422隔离电路和FPGA供电电路,重点介绍LVDS电路增加驱动器和均衡器来保证长距离零误码率传输;采用FPGA+PHY方法通过RGMII接口实现收发控制设计;通过线性光耦对待采信号、模拟开关和A/D转换器进行隔离,DC/DC变换器隔离供电,数字隔离器隔离总线控制信号来提高隔离采集精度。软件部分根据各板卡功能进行逻辑控制设计,着重对在线程序加载、ROM地址查找表控制切换通道,ADC采集时序、LVDS链路的8B/10B编码、UDP协议和CRC校验重传机制这五项关键点进行详细说明论证。最后,搭建闭环测试环境,对整体功能以及以太网指令、LVDS传输误码率以及混合采集精度进行测试,验证整个装置的可靠性。通过单元测试、设备联试以及大量的环境试验,采编装置可以完成采集精度优于1‰共地和隔离采集;能够接收7路异步和2路同步数字量,发送采编状态到遥测组合和数据综合器;通过2路LVDS实现发送和接收零误码传输,完成120m电缆上以480Mbit/s的速度零误码传输;以太网能够接收并转发地面各类指令,完成实时监测采编状态,实现30M/bps的无误码传输。
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