卫星控制仿真平台智能通信设备研制

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1、工学硕士学位论文卫星控制仿真平台智能通信设备研制付鹏飞哈尔滨工业大学2006年6月图书分类号：TN919.5U.D.C.:654工学硕士学位论文卫星控制仿真平台智能通信设备研制硕士研究生：付鹏飞导师：张毅刚教授副导师：刘兆庆副研究员申请学位级别：工学硕士学科、专业：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TN919.5U.D.C.:654DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEDESIGNOFSATELLITEOPERATIONAND

2、EMULATIONPLATFORM’SSMARTCOMMUNICATIONDEVICECandidate：FuPengfeiSupervisor：Prof.ZhangYigangAssistantSupervisor：Assistantresearcher.LiuZhaoqingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InstrumentScienceandTechnologyDateofOralExamination：June,2006University：HarbinInstituteofTechn

3、ology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文设计了通用卫星仿真控制平台的智能通信设备，它是该平台重要组成部分。串行通讯是星载电子设备（单机）间广泛采用的通讯方式，而以太网技术是卫星仿真控制系统满足大量数据传输的最佳方案。该智能通信设备将多路星载单机端的串行总线与测控计算机端的以太网连接在一起，实现了测控计算机与各个单机之间的高速通讯，在整个卫星控制仿真平台系统中起到桥梁的作用。在深入理解智能通信设备的工作原理和串行通讯协议的基础上，并查阅了大量有关的技术文献，完成了卫星控制仿真平台智能通信设备的研制。论文的主要工作如下：1．确定了智能通信设备的总体方案。采用基于AR

4、M处理器的嵌入式系统与FPGA(FieldProgrammableGateArray)，实现了串行通讯数据与以太网数据之间的转换。采用FPGA替代原来的串行通讯专用集成电路，使用VerilogHDL(HardwareDescriptionLanguage)设计串行通讯的各功能单元。2．在设备的缓存方案上采用二级缓冲结构，利用FPGA内部提供的存储器单元作为第一级缓冲，利用嵌入式系统中的SDRAM作为第二级缓冲，实现了多通道、大规模缓存技术。为了抑制信号的共模干扰，本设备采用了光电隔离技术，使用了高性能的隔离电源和高速光电耦合器，实现了安全、高速的通讯。3．软件设计中，实

5、现了uClinux平台下的串行转换子模块设备驱动程序和网络服务器程序。通过串行转换子模块设备驱动程序完成了多串行通道数据的分发与收集；通过构建基于TCP/IP协议的网络服务器，实现了网络数据的传输功能。从用户角度看，在数据传输过程中可以将智能通信设备视为一个透明的设备。4．对智能通信设备的时间特性进行了分析并讨论了波特率对数据往返时间的影响。实际测试及运行结果表明本设计理论分析正确，设计合理，研制的设备各项技术指标均满足设计要求，现在已成功地应用在某卫星控制系统通用化仿真平台中，取得良好的效果。关键词嵌入式系统；ARM；FPGA；串行通讯-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位

6、论文AbstractThisthesisgivesemphasisonthedesignofthegeneralsmartcommunicationdeviceofthesatelliteoperationandemulationplatform,anditisanimportantpartoftheplatform.Serialcommunicationisoneofthemostwidelyusedcommunicationtechnologyinsatellitecomponents.However,tomeettherequirementofmassdatatr

7、ansmission,Ethernethasbeenwidelyusedinthesatelliteoperationandemulationplatform.ThesmartcommunicationdeviceconnectstheserialbustotheEthernetnetwork,bridgestheoperationcomputerandthesatellitecomponentstorealizehigh-speedcommunication.Onthebasisofdeaplyunderstandingtheprinc