dsp和fpga在捷联式惯性导航系统中的应用研究

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1、论文题目：DSP和FPGA在捷联式惯性导航系统中的应用研究专业：通信与信息系统学生：赵参（签名）指导教师：韩晓冰（签名）摘要为了保证捷联式惯性导航系统的高性能、低成本和小型化的设计要求，本文选用了以DSP（TMS320C6722）和FPGA（Spartan-3AN系列XC3S700AN）相结合的形式，作为惯性导航系统的设计方案。本文首先对惯性导航系统的研究背景和发展概况做了介绍，同时对惯性导航系统的相关理论和技术做了分析。然后讲述了系统设计的需求分析以及系统实现的主要功能，设计出相应的硬件系统设计方案。本文对惯性导航系统的硬件电路进行了重点的研究。硬件电路主要为FPGA

2、和DSP的最小系统电路，同时设计了它们的相关外围电路。此外，对模拟信号采集电路进行了设计以及FPGA功能模块设计。FPGA的各个功能模块主要包括数据采集控制、缓冲器FIFO、UART串口以及整个系统的逻辑控制和译码。然后研究了惯导系统底层软件的设计，主要是DSP软件的实现方案，并且对DSP的中断以及Bootloader机制进行了分析。最后，在完成电路设计的前提下，对FPGA的功能模块FIFO和UART进行了仿真测试，验证了系统方案和各模块的可行性。本文研究了捷联式惯性导航系统对IMU设备和GPS信息的接收，同时和上位机进行通信。导航系统主要通过FPGA进行控制，配置了F

3、IFO缓存器缓存数据，同时扩展了UART串口实现和外设的通信。同时，本系统完成了校时的功能，通过上位机的授时命令，完成了系统和PPS秒脉冲的同步，在PPS秒脉冲的零时刻上升沿时，结合GPS串行输出的时间信息作为起始时间，对系统的绝对时间进行校正。通过实验验证完成了同步的功能。捷联式惯性导航系统采用DSP和FPGA相结合的设计方案，作为计算机的导航硬件数字平台，可以满足系统设计精度和稳定的要求。关键词：捷联式惯导系统；DSP；FPGA；软件仿真研究类型：应用研究万方数据万方数据Subject：DSPandFPGAapplicationinstrapdowninertial

4、navigationsystemSpecialty：CommunicationandInformationSystemName：Zhaocan（Signature）Instructor：Hanxiaobing（Signature）ABSTRACTToensurehighperformance,alow-costandcompactdesignaboutinertialnavigationsystem,thispaperchosetoDSP(TMS320C6722)andFPGA(Spartan-3ANfamilyXC3S700AN)combinedform,asades

5、ignsolutioninertialnavigationsystem.Firstly,thepapermadeaintroductionaboutinertialnavigationsystem’sresearchbackgroundandoverview,whilethetheoryandtechnologyofinertialnavigationsystemtodotheanalysis.Thenabouttherequirementsanalysisandsystemdesigntoachievethemainfunctionofthesystem,design

6、thecorrespondinghardwaresystemdesign.Inthispaper,thehardwarecircuitinertialnavigationsystemwasthefocusofresearch.HardwarecircuitryprimarilyforFPGAandDSPminimumsystemcircuitry,whilethedesignoftheirassociatedperipheralcircuits.Inaddition,IdesignedtheanalogsignalacquisitioncircuitandFPGAmod

7、ules.FPGAvariousfunctionalmodulesincludedataacquisitionandcontrol,bufferFIFO,UARTserialportandlogiccontrolanddecodeaswellastheentiresystem.Thenstudytheunderlyingsoftwaredesignaboutinertialnavigationsystem,mainlyimplementationofDSPsoftwareandtheDSPinterruptsandBootloaderme