雙振鏡激光掃描系統(tǒng)的FPGA接口板設(shè)計(jì).pdf

1、雙振鏡激光掃描系統(tǒng)是激光類飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分，其接口板主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的控制和初步處理。接口板的性能涉及到飛機(jī)泊位安全，因此研究雙振鏡激光掃描系統(tǒng)的接口板是非常有必要的，但是國內(nèi)將雙振鏡激光掃描系統(tǒng)應(yīng)用于飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)的相關(guān)研究并不多。
　　本文根據(jù)雙振鏡激光掃描系統(tǒng)接口板功能需求采用FPGA與ARM創(chuàng)建片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口板，以高度集成了這兩個(gè)核心的Xilinx ZYNQ7020作為硬件平臺(tái)。充分發(fā)揮ARM的控制能力和

2、通用數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，F(xiàn)PGA強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力和海量數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，縮短了開發(fā)周期和難度，大幅降低了成本和功耗，并且還通過制定專用的通信協(xié)議，使得上位機(jī)與接口板獲得了十分高效的數(shù)據(jù)傳輸性能。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1、詳細(xì)闡述了雙振鏡激光掃描系統(tǒng)應(yīng)用在飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)中的系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理，分析了項(xiàng)目對系統(tǒng)接口板的功能要求，討論各種解決方案的利弊，最終提出了FPGA與ARM創(chuàng)建片上系統(tǒng)的綜合實(shí)現(xiàn)方案。
　　2、針對提出的解

3、決方案設(shè)計(jì)出詳細(xì)系統(tǒng)功能，并完成片上系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)部分主要介紹了分頻、掃描測距、電機(jī)定位、定點(diǎn)測距、電機(jī)啟停及換向等功能的原理和實(shí)現(xiàn)方法。軟件設(shè)計(jì)部分主要研究了指令控制解析及零點(diǎn)標(biāo)定校準(zhǔn)、走步設(shè)置等內(nèi)容的原理和設(shè)計(jì)。
　　3、研究了雙振鏡激光掃描系統(tǒng)接口板需要實(shí)現(xiàn)的功能，并根據(jù)功能需求制定了與外部IO設(shè)備交互的通信協(xié)議及接口板內(nèi)部PS與PL間通信協(xié)議。最后還詳細(xì)設(shè)計(jì)了每一條控制指令的實(shí)現(xiàn)方案，并在ZYNQ702

4、0上編程完成每條指令的功能。
　　4、對系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)一仿真驗(yàn)證，并通過平臺(tái)測試，驗(yàn)證本文提出的系統(tǒng)接口板解決方案的正確性和有效性。最后總結(jié)接口板系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，并針對設(shè)計(jì)中的不足提出改進(jìn)方案。
　　本文最終完成了雙振鏡激光掃描系統(tǒng)接口板的完整設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了完整的仿真驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了接口板應(yīng)具有的所有基本功能。本文的研究對于飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，激光雙振鏡系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域都是良好的拓展，對飛機(jī)泊位系統(tǒng)在國內(nèi)的