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基于FPGA的地面综合测试台系统研究

李娜  
【摘要】: 随着现代遥测设备功能日趋复杂化及高可靠性要求,高度自动化的综合测试技术已经成为研制遥测地面检测平台的关键技术之一。论文以遥测领域中的先进测试技术为研究背景,对新型FPGA器件及其系统设计技术进行了可行性研究与分析,设计了一种基于FPGA的遥测用地面综合测试台系统方案,并完成了工程样机。 地面综合测试台系统主要由计算机控制软件和地面测试台硬件两部分组成。以计算机控制软件操作界面为虚拟面板,完成人机交互及命令数据收发;地面测试台硬件作为检测外部设备的测试平台,主要用于数字量数据指定帧结构的发送及回采,并提供64路模拟量信号源。 本文介绍了ATS(Auto Test System,自动测试系统)的国内外研究现状及发展趋势,并对地面综合测试台系统从总体方案设计、系统硬件设计、系统可靠性及电磁兼容性设计及试验测试结果等四个方面进行了全面论述。论文对系统设计和调试过程中的关键技术进行了充分的分析,并提出了解决方法。具体概括如下: (1)利用有限状态机(FSM)实现了主控功能,与基于微处理器的方案相比,执行速度可预测性强,系统体积小,便于FPGA实现; (2)提出了采用FSM状态编码及嵌入式逻辑分析仪(Signaltap)实现主控模块及FPGA内部模块关键信号状态实时监控方法,加快了系统调试速度; (3)实现了基于FPGA的DDS(Direct Digital Synthesis,直接频率合成)模拟信号源,该方案优点是波形参数调整灵活,只需要软件在DAC之前调整数字量信号,不需调整模拟量增益,提高了系统的抗干扰性及温漂稳定性,且存储深度大; (4)数字量测试模块包括8路数字量信号源及8路PCM码采编单元。数字量信号源码率、帧周期、帧长度等参数均可通过控制软件设置,符合RS232数据帧格式; (5)利用多个数据缓冲FIFO模块及通道编码技术解决了多路参数独立的PCM码流无缝传输的难题。 本文还分析了测试台系统中的干扰来源,并针对样机调试过程中出现的电磁干扰问题,对电源模块、印制电路板及某些关键信号进行了电磁兼容设计;最后对系统所完成的试验结果及波形进行了比较分析,证明了系统总体方案设计和可靠性方案是可行的。


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