基于FPGA和DSP的大气数据测量装置的设计与实现

作     者：多卉枫 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任勇峰

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：FPGA DSP 压力测量 温度测量 EMIF接口 1553B总线 

摘      要：大气数据可供飞行器的控制管理系统使用,为飞行器提供飞行指导,因此实时精准地获取大气数据在飞行器飞行过程中至关重要。本文设计并实现了一种基于FPGA和DSP的大气数据测量装置。测量装置包含五个压力传感器及两个温度传感器,可实时获取飞行器表面的压力信号及温度信号。传感器信号经采集调理、转换解算后输出五路压力值和两路温度值,得到的压力值和温度值,可用来解算马赫数、静压、攻角、侧滑角、总温等大气参数,飞行器控制系统通过这些参数可实时掌握飞行器飞行状态,从而对飞行器做出调整控制。首先介绍了数据测量装置在大气测量系统中的功能及作用,然后对数据测量装置的功能性能需求进行分析,从而确定了数据测量装置总体硬件模块的实现方案,并对构成测量装置的基本元器件进行分析和选型。其次对大气数据测量装置各组成模块中的关键技术进行分析和设计,主要包括:温度信号调理电路设计及模数转换逻辑设计;压力信号采集逻辑与解算逻辑设计;FPGA与DSP间通信接口设计及逻辑设计;FPGA与1553控制器间接口设计及控制逻辑设计及FLASH与EMIF的接口电路及底层驱动设计。最后对测量装置各功能进行了验证分析,经验证DSP上电后解算程序可自举引导,且底层驱动正常;DSP与FPGA间通信正常;A/D转换功能正常;数据解算功能正常;解算后数据通过1553B总线回传控制系统正常。经测试分析,大气数据测量装置设计可靠,可实现所需功能;且压力值、温度值采集精度可满足指标要求。