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基于DSP的弹载计算机控制系统的设计与实现

作 者: 方柳建
导 师: 杨新民
学 校: 南京理工大学
专 业: 导航、制导与控制
关键词: 弹载计算机 地磁传感器 串口通信 TMS320C6747 Flash
分类号: TP273.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


制导炮弹是近年来世界各国竞相研制的高技术低成本武器。作为卫星制导炮弹的核心部件之一,高性能、高精度、低功耗、小尺寸的弹载计算机控制系统是制导炮弹工程实现中的关键技术。本文在研究数字信号处理器应用于弹载计算机控制系统的基础上,提出了一种基于新型数字信号处理器TMS320C6747的硬件平台方案,并且实现了以线圈式地磁传感器来测量弹体滚转姿态的方法。本文主要工作如下:文中首先通过分析制导炮弹对于弹载计算机控制系统的需求,提出了以DSP作为系统核心控制处理单元的初步设计方案,阐述了指导系统设计的主要原则。接着,为测量弹丸飞行过程中的滚转姿态信息,本文比较了几张常用的测量方法并采用了利用地磁场测量的方法,详细介绍了弹体坐标与地磁坐标间的转换关系,设计了相应的滚转测量电路。随后本文系统地介绍了基于TMS320C6747的弹载计算机硬件电路的设计与各个模块驱动程序的编写,实现了系统上电后由NOR Flash引导启动、地磁测量参数的采集、串口通信、NAND Flash擦写以及脉冲发动机的点火控制指令输出等功能。最后本文说明了对系统的硬件电路进行的测试,运行了各个模块驱动程序后并作出调试。分析结果表明弹载计算机系统硬件电路设计合理,各个模块功能正常有效。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 课题背景  8
  1.2 国内外发展现状  8-9
  1.3 课题研究的意义  9-10
  1.4 本文的主要工作  10-11
2 系统设计思想  11-17
  2.1 对系统的需求分析  11-12
    2.1.1 功能需求  11
    2.1.2 性能需求  11-12
  2.2 系统核心单元的选择  12-16
  2.3 系统设计原则  16
  2.4 本章小结  16-17
3 滚转地磁测量  17-25
  3.1 常用测量方法  17
  3.2 滚转地磁测量法简介  17-18
  3.3 磁场参数测量方法  18-19
  3.4 弹体和地磁坐标关系  19-20
  3.5 滚转测量电路设计  20-24
    3.5.1 信号调理电路  21-23
    3.3.2 ADC芯片特性  23-24
  3.6 本章小结  24-25
4 弹载计算机硬件电路设计  25-50
  4.1 基于DSP的最小系统设计  25-31
    4.1.1 系统核心处理器TMS320C6747  26-27
    4.1.2 C6747引导模式的管脚配置  27-29
    4.1.3 基于锁相环的时钟电路设计  29-30
    4.1.4 JTAG接口设计  30-31
  4.2 DSP与Flash的接口电路  31-34
    4.2.1 C6747与SST39LF400A的接口电路  31-32
    4.2.2 C6747与NAND512W3A的接口电路  32-34
  4.3 DSP与ADC芯片接口电路  34-36
  4.4 串口通信电路  36-38
  4.5 脉冲发动机控制电路  38-39
  4.6 电源电路设计  39-45
    4.6.1 线性稳压电源  40-41
    4.6.2 电源芯片  41-45
  4.7 滤波电路  45
  4.8 PCB设计  45-49
    4.8.1 抗高过载设计  46-47
    4.8.2 板层规划  47
    4.8.3 走线设计  47-49
  4.9 本章小结  49-50
5 系统驱动程序设计  50-79
  5.1 系统初始化程序  50-61
    5.1.1 系统配置模块初始化  50-52
    5.1.2 电源与睡眠控制器初始化  52-55
    5.1.3 时钟分配设置  55-57
    5.1.4 中断控制器的设置  57-59
    5.1.5 定时器设置  59-61
  5.2 Bootloader的实现  61-66
    5.2.1 主程序可执行文件与CMD文件  61-62
    5.2.2 AIS引导程序  62-64
    5.2.3 NOR Flash的烧写程序  64-66
  5.3 NAND Flash的接口程序  66-69
  5.4 ADC芯片驱动程序  69-74
    5.4.1 SPI接口初始化  69-71
    5.4.2 读取ADC转换结果  71-74
  5.5 RS-232串口通信程序  74-77
  5.6 控制电路驱动程序  77-78
  5.7 本章小结  78-79
6 系统测试与结果分析  79-86
  6.1 弹载计算机系统初始化测试  79
  6.2 串口通信电路的测试  79-81
  6.3 滚转测量电路的测试  81-84
    6.3.1 SPI接口测试  81
    6.3.2 电压转换测试  81-83
    6.3.3 地磁线圈联调测试  83-84
  6.4 Flash测试  84
    6.4.1 NOR Flash烧写测试  84
    6.4.2 NAND Flash读写测试  84
  6.5 GPIO输出测试  84-85
  6.6 本章小结  85-86
7 结束语  86-87
  7.1 总结  86
  7.2 展望  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-91

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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