基于fpga的嵌入式机载数传设备的研制

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1、＾击如成＊葦ＳＬＯＧＹＣＨＩＮＡＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＯＦＵＮＩＶＥＲ业学位硕±学位论文Ｉ专ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥｊ勺命＇－；ｗ巧而＇气论文题目基于ＦＰＧＡ的嵌入式机载数传设备的妍制ｔｏ专业学位类别工程硕±＇■，．，学号２０１１５１０２０１０５作者姓名刘巧指导教师徐政五高级工程师分类号密级注1UDC学位论文基于FPGA的嵌入式机载数传设备的研制（题名和副题名）刘巧（作

2、者姓名）指导教师徐政五高级工程师电子科技大学成都王继业高级工程师中国电科10所成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015年10月论文答辩日期2015年11月学位授予单位和日期电子科技大学2015年12月26日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEDEVELOPMENTOFEMBEDDEDAIRBORNEDATATRANSMISSIONEQUIPMENTBASEDONFPGAAMasterThesisSubmittedtoUniversityofEle

3、ctronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterOfEngineeringAuthor:QiaoLiuSupervisor:ZhengwuXuSchool:SchoolofElecrtonicEngineering独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加从标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或征书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做

4、的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名；许＂；日期月义日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；导师签名：＃／日期；）过年八月义日摘要摘要随着航空工业的发展，新一代航空电子系统正向高度综合化、数

5、字化的方向发展，机载设备的设计也面临更大挑战。目前，多功能、小型化、低功耗、实时性好、通用性强成为新型机载通信设备研发的重点。嵌入式系统是一种以应用为中心，软、硬件可裁剪、时效性高，满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的系统。因此嵌入式系统设计方法在机载通信设备的应用成为必然趋势。在单芯片上实现嵌入式系统称为嵌入式片上系统，即SoC（SystemonaChip）.使用SoC技术，可以极大的改善功耗开销；减少印制板上的部件数量和管脚数，不仅可以减小硬件体积，也在一定程度上降低了系统开发成本。FPGA是一种在单个芯片上集成了大

6、量逻辑资源的高度集成器件，随着工艺的进步，芯片密度越来越大，功耗显著降低，集成的可编程逻辑资源越来越多，甚至还集成了包括存储器、DSP模块、时钟电路、可配置为多种接口标准的I/O管脚，以及各种硬核资源等。FPGA与SoC结合，实现可编程SoC，即SOPC，不仅能在同一个芯片上实现整个系统功能，而且这种特殊嵌入式系统，可使用软/硬件协同设计方法，编程实现硬件功能，达到硬件软件化的效果，提高设计的灵活性。本论文首先根据系统总体提出的任务需求，结合FPGA和SOPC的技术特点，提出基于FPGA的嵌入式机载设备的设计方案。设计人员采用自顶向下的设计方法，

7、对整个系统进行系统设计和功能划分，在单片FPGA上编程实现系统的核心电路。方案中选用XILINX公司Virtex-5系列FPGA芯片作为实现系统任务功能的软硬件开发核心，构建最小片上系统。使用FPGA内嵌的PowerPC硬核处理器，搭载实时性强、可靠性高的VxWorks嵌入式实时操作系统，完成实时多任务的大数据处理。开发环境选用XILINX公司提供的EDK开发套件进行软硬件协同开发，采用VHDL硬件描述语言和C++进行编程。同时给出外围硬件电路，包括电源电路，时钟电路，复位电路，外部存储电路以及接口转换等系统电路和底层驱动程序的设计。最后，通过仿

8、真和测试验证设计的正确性，并通过实验和系统联试进一步验证设备的稳定性。本论文开展的主要工作如下：1.分析课题的选题背景和意义，阐述了嵌入