分布式試飛測試總線系統(tǒng)的硬件設計與實現.pdf

1、隨著航天技術的不斷發(fā)展，航天產品的復雜程度和現代化程度不斷提高，使其日益依賴于試驗和測試手段。計算機網絡技術和分布式處理技術的發(fā)展，為研究先進的實時分布式機載試飛測試系統(tǒng)提供了良好的條件。機載試飛測試系統(tǒng)有別于其它測試系統(tǒng)，通常采用分布式的構架，而且對系統(tǒng)總線的要求相當苛刻，它不僅要求總線上的數據傳輸有實時性，而且對帶寬的要求也比較高。因此國內外的不少試飛測試系統(tǒng)都是采用專用的總線，這些專用的總線，技術保密、沒有采用通用的傳輸介質，給用

2、戶的功能擴展及系統(tǒng)集成帶來麻煩。
　　以太網是時下比較流行和實用的數據傳輸方式，雖然它具有數據傳輸沖突的問題，但可以通過分時傳輸機制來解決。解決了數據傳輸沖突的以太網完全可以勝任飛機試飛測試，而且以太網技術比較成熟、速度快、成本低廉、通用性強，為試飛測試系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的支持。本課題研究的分布式試飛測試總線系統(tǒng)就是基于以太網設計的。
　　本課題綜合飛機試飛的實際要求，以以太網技術、分布式技術、時鐘同步技術、總線技術和FP

3、GA技術為基礎，提出了一種分布式試飛測試總線系統(tǒng)的構架方案，完成通用硬件平臺設計及其功能實現。本論文重點解決通用的FPGA硬件平臺的構架、內外總線的定義與設計、數據采集與PCM輸出以及時鐘同步的設計等問題。論文主要包括以下幾個方面：
　?、僭谏钊胙芯楷F有的試飛系統(tǒng)的基礎上，參照先進的KAM-500試飛系統(tǒng)，提出了一種分布式試飛測試總線系統(tǒng)的體系結構，分析了其硬件系統(tǒng)的構成，完成了系統(tǒng)控制板卡、功能模擬板卡和內總線底板的硬件電路板設

4、計，實現了小型化的試飛測試總線系統(tǒng)的硬件平臺。
　?、谘芯楷F有測試總線結構的基礎上，利用以太網設計外總線，實現采集單元的同步控制與數據傳輸，并采用分時傳輸機制，避免數據傳輸沖突；利用現場總線思想設計內總線，實現采集單元內數據傳輸，內總線設計用硬件模塊實現，使數據傳輸達到更高實時性和更小的抖動。這樣的總線結構大大提高了系統(tǒng)的可擴展性。
　　③系統(tǒng)控制板卡在SOPC系統(tǒng)下，實現本地數據與其它采集單元的數據交換和數據傳輸的分時控制

5、，并以自定義邏輯的方式實現內總線數據的傳輸與控制；PCM板卡和AD板卡以硬件功能模塊實現數據的采集和輸出。
　?、軙r鐘同步也是試飛系統(tǒng)的關鍵技術，以往的試飛系統(tǒng)都采用IEEE1588標準實現時鐘同步，雖然它能達到很好的同步，但它實現比較復雜，特別是在沒有操作系統(tǒng)的情況下。本系統(tǒng)的時鐘同步在SOPC系統(tǒng)下實現,采用IEEE1588標準的思想，對其進行裁減和改良，使其實現簡單。
　　最后對本論文研究的分布式試飛測試總線系統(tǒng)進行了