基于FPGA的異構(gòu)多處理器導(dǎo)航計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、為適應(yīng)多信息組合導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的多信息處理、高運(yùn)算性能要求，本文設(shè)計(jì)出一種基于FPGA的異構(gòu)多處理器導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。
　　本文首先闡述了多信息組合導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用需求，而后提出了基于FPGA的組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)方案。該方案以ARM處理器為控制核心，完成通訊處理和外設(shè)控制；兩個(gè)DSP處理器分別完成數(shù)據(jù)濾波和預(yù)處理、多信息組合導(dǎo)航解算和卡爾曼濾波。在此基礎(chǔ)上研究了組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)各主要接口要求，完成了導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的原理圖和PCB開(kāi)發(fā)，并

2、且在FPGA中實(shí)現(xiàn)了接口設(shè)備的控制邏輯。為解決多處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，詳細(xì)對(duì)比了典型處理器間數(shù)據(jù)傳輸方法，提出了基于AMBA總線規(guī)范的多層AHB交叉開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)處理器間互聯(lián)的方案，并在 FPGA中完成了互聯(lián)邏輯。根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)要求，引入了VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，劃分了導(dǎo)航計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的任務(wù)。導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)是軟、硬件研究緊密結(jié)合的過(guò)程。在組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，本文首先討論了系統(tǒng)整

3、體架構(gòu)和處理器選擇；其次針對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明，涉及處理器、存儲(chǔ)器、慣性器件接口、通訊接口、FPGA以及電源系統(tǒng)。然后對(duì)交叉開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了說(shuō)明，介紹了基于多層AHB總線的實(shí)現(xiàn)方法。最后，對(duì)基于操作系統(tǒng)的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了論述。通過(guò)車載試驗(yàn)，所研制的異構(gòu)多處理器導(dǎo)航計(jì)算機(jī)能夠滿足系統(tǒng)所提出的高精度和高運(yùn)算性能的要求，同時(shí)為多信息組合導(dǎo)航計(jì)算預(yù)留了處理器運(yùn)算能力。該結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)代表了高性能組