磁航向测量系统又称磁罗盘,是一种利用地球磁场测量方向的装置。本文研究了一种基于FPGA的磁航向测量系统,用FPGA解算磁航向,具有解算速度快、抗干扰能力强的特点。本文研究内容是航向解算专用集成电路的前期工作。 论文中讲述了磁航向测量系统发展情况和特点,并论述了磁航向测量的工作原理,给出了航向解算的方程式。设计了实现航向解算所需要的数字处理电路,其中包括加法器、乘法器、除法器、反正切函数和正弦函数等模块。采用了行波进位的方法设计的加法器,其具有结构工整的优点;采用简单高效的改进BOOTH算法设计了乘法器;在除法器的设计中采用了移位相减的方法;采用线性插值的方法设计反正切模块,可以将复杂的函数用简单的函数实现并获得满意的精度;用CORDIC算法设计了正(余)弦函数,这种算法极适合数字电路实现。为了验证该磁航向处理电路的功能,设计了其功能的验证系统,其中包括前端数据的加载和后端数据的显示。前端数据从PC机通过串口发送到FPGA,在FPGA中设计了一个串行数据接收和发送模块UART以接收数据;后端数据显示设计了一个显示模块以便数据在实验板上显示。 所有电路模块均采用VHDL语言进行源代码的编写,通过编写测试激励文件对所有模块及总体进行功能和时序仿真,并分析仿真结果。仿真结果表明,该磁航向处理电路可以获得令人满意的航向精度。本系统具有体积小、重量轻、精度高等优点。