高速滑行数据记录器及单元测试装置的研制

摘要

高速滑行记录装置由高速滑行数据记录器及其相配套的地面单元测试装置组成，是引信滑轨地面模拟试验专用测试设备，用以采集滑轨试验中被测引信输出的遥测信号及实时信噪比数据，试验完成后回收再现试验数据，研发人员据此数据评测引信性能。本文在分析国内外固态存储技术的基础上，根据任务研制要求和存储测试系统的设计原则，研制了专用于滑轨试验的记录装置，该记录装置能够满足滑轨试验地面闭环自检测试的需要。
　　针对地面单元测试装置远程通信的功能要求，将该测试装置分成近端和远端两个装置，选取光纤作为数据的传输介质，并在数据传输中运用8b/10b编码以提高其可靠性。为了使测试方便准确，设计了各测试设备间的通信协议，并约定了指令数据传输的格式。为满足记录器长线读数的需要，运用FPGA内部SelectIO资源构建了LVDS串行接口发送单元。
　　数据记录器作为记录装置的核心单元，设计时以高可靠为目的、以模块化思想为指导，从硬件设计和软件逻辑两个角度展开论述。硬件组成包括FPGA中心控制器、电源模块、AD转化模块、信噪比数据接口模块、数据存储模块、启动信号接收模块等。FPGA逻辑设计以采样获得的数据流为主线，详细分析了数据采集、解码、编帧、缓存、存储等实现过程。
　　地面单元测试装置作为数据记录器的配套测试设备，可用于记录器闭环测试时信号源数据的产生，内部读数模块可以接收记录器回传数据。考虑到该装置与记录器电路逻辑高度相似，本文主要从地面测试装置与上位机通信所选用以太网接口模块为出发点对该装置进行分析，对以太网接口电路硬件设计和UDP协议通信过程实现进行了详细说明，最后讨论了所传输指令数据的可靠性。
　　文章最后给出了测试流程并对多次测试得到的结果进行分析，结果表明本系统能满足任务要求，性能稳定可靠。

目录

声明

摘要

1．1课题研究的背景和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3本文结构安排

2．1总体概述

2．2系统工作方式

2．3系统研制要求

2．4系统设计原则

2．4．1模块化设计原则

2．4．2可靠性原则

2．5数据记录器总体方案设计

2．5．1主控芯片和存储介质的选取

2．5．2数据记录器的方案设计

2．6单元测试装置系统方案设计

2．6．1与上位机的通信方式

2．6．2远程通信传输介质的选择

2．6．3单元测试装置方案设计

2．7本章小结

3．1远程通信技术

3．1．1 8b／10b编解码原理简介

3．1．2 8b／10b编码方法

3．1．3 8b／10b编码仿真验证

3．1．4光电转换模块接口设计

3．2通信协议的设计

3．2．1通信协议的内容

3．2．2 RS422总线的硬件实现

3．3长线传输单元设计

3．3．1 LVDS接口数据串化设计

3．3．2 LVDS接口数据解串设计

3．3．3仿真验证

3．4本章小结

4．1．1模拟量采集单元设计

4．1．2数字信号接收单元设计

4．1．3信噪比485数据接收单元设计

4．1．4信噪比LVDS数据接收单元设计

4．1．5启动信号接收单元设计

4．1．6存储单元设计

4．2数据记录器逻辑设计

4．2．1模拟量数字量采编逻辑设计

4．2．2实时信噪比数据485总线接收逻辑设计

4．2．3实时信噪比数据LVDS总线接收逻辑设计

4．2．4数据缓存逻辑设计

4．2．5存储单元逻辑设计

4．3本章小结

5单元测试装置设计

5．1单元测试装置硬件设计

5．2单元测试装置软件设计

5．2．1以太网传输协议分析

5．2．2 W5300通用寄存器初始化配置

5．2．3 W5300初始化SOCKET配置

5．2．4指令数据可靠传输分析

5．3本章小结

6．1系统测试平台

6．2系统功能测试过程及结果分析

6．2．1模拟量／数字量采集存储单元功能测试

6．2．2信噪比数据485接收存储单元功能测试

6．2．3信噪比数据LVDS接收存储单元功能测试

6．3本章小结

7总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢