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基于DSP的弹载计算机设计

作　者: 马晓柯
导　师: 易文俊
学　校: 南京理工大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: DSP 弹载计算机抗高过载 A/D采集 PWM
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文以“XX滑翔增程弹技术”项目为背景,设计并实现了基于DSP(TMS320C6747)的弹载计算机硬件系统,并完成了软件设计以及系统调试试验,主要工作有：(1)整体方案设计。根据滑翔增程弹的工作原理和总体结构布局,以及系统的功能和性能需求,确定了弹载计算机系统的设计方案。(2)PCB硬件电路板的设计和制作。以TMS320C6747为核心,完成了弹载计算机系统的原理图设计和PCB制作,并进行电路板测试,PCB设计中考虑到了弹载计算机的抗高过载性能和硬件抗干扰性。(3)系统软件的设计和调试。采用模块化设计思想完成了系统的软件设计,并用硬件仿真器下载调试,实现了串口通信、A/D数据采集、PWM波形输出、Nand Flash程序加载(BootLoader)和SDRAM数据读写等功能。(4)系统调试。对硬件电路进行了测试,以及对各软件模块的功能进行调试,并完成了弹载计算机系统程序下载、程序引导、串口数据收发和舵机控制等基本功能的运行试验,测试结果表明,本设计完成了系统设计要求。本文可以为滑翔增程弹的弹载计算机研制给予技术支持,相关研究结果可以应用于炮弹、火箭弹、末敏弹等常规武器。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题背景及意义  8
  1.2 国内外发展现状  8-10
    1.1.1 国内外滑翔增程技术发展现状  8-9
    1.1.2 弹载计算机技术发展概述  9-10
  1.3 主要研究内容及重点  10-11
  1.4 本文的结构  11-12
2 系统概述及总体方案设计  12-22
  2.1 滑翔增程弹概述  12-16
    2.1.1 滑翔增程弹简介及组成  12-13
    2.1.2 滑翔增程弹控制方案  13
    2.1.3 滑翔增程弹方案弹道介绍  13
    2.1.4 常用坐标系及转换  13-15
    2.1.5 龙科库塔算法  15
    2.1.6 方案弹道计算  15-16
  2.2 弹载计算机的设计需求  16-17
    2.2.1 功能需求  16-17
    2.2.2 性能参数  17
    2.2.3 系统硬件设计思想  17
  2.3 基于DSP设计弹载计算机及芯片选型  17-19
    2.3.1 基于DSP的弹载计算机优点  17-18
    2.3.2 核心芯片选型  18-19
  2.4 舵机控制方案  19-20
  2.5 滚转角测量方案  20
  2.6 GPS模块通信协议  20-21
  2.7 本章小结  21-22
3 弹载计算机系统硬件设计  22-41
  3.1 TMS320C6747芯片介绍  22-23
  3.2 时钟电路  23-24
  3.3 重启方式选择  24-25
  3.4 电源电路设计  25-27
    3.4.1 芯片上电时序  25-26
    3.4.2 5V/3.3V/1.2V电平转换芯片  26
    3.4.3 8V/5V电平转换电路  26-27
  3.5 Boot引脚连接电路  27-28
  3.6 外部存储扩展电路  28-31
    3.6.1 Nand Flash扩展电路  28-30
    3.6.2 SDRAM扩展电路  30-31
  3.7 外部接口电路  31-36
    3.7.1 JTAG接口电路  31-32
    3.7.2 A/D接口电路  32-35
    3.7.3 RS-232接口电路  35-36
    3.7.4 RS-422接口电路  36
  3.8 舵机电源开关电路  36-37
  3.9 模拟地和数字地隔离电路  37
  3.10 PCB设计  37-40
    3.10.1 PCB抗高过载设计  38
    3.10.2 PCB布局  38
    3.10.3 板层和走线设计  38-39
    3.10.4 降低线间串扰  39-40
    3.10.5 去耦设计  40
  3.11 本章小结  40-41
4 弹载计算机系统软件设计  41-59
  4.1 主程序结构  41-42
  4.2 系统初始配置  42-46
    4.2.1 系统配置模块设置  42
    4.2.2 锁相环设置  42-43
    4.2.3 中断控制器模块设置  43-44
    4.2.4 通用定时器设置  44-45
    4.2.5 看门狗设置  45-46
  4.3 Bootloader实现  46-48
    4.3.1 AIS镜像脚本生成  46-47
    4.3.2 Nand Flash烧写  47-48
  4.4 Nand Flash驱动设计  48-50
  4.5 PWM设置  50-53
  4.6 UART模块设置  53-55
  4.7 A/D数据采集和SPI设置  55-57
    4.7.1 A/D数据采集  55-56
    4.7.2 SPI设置  56-57
  4.8 CMD文件配置  57-58
  4.9 本章小结  58-59
5 系统测试及分析  59-66
  5.1 初始化测试  59-60
    5.1.1 电源测试  59-60
    5.1.2 晶振信号测试  60
    5.1.3 程序下载测试  60
  5.2 Nand Flash烧写测试  60-61
  5.3 SDRAM测试  61-62
  5.4 UART测试  62-63
  5.5 A/D采集与SPI接收测试  63
  5.6 PWM波形测试  63-64
  5.7 舵机控制反馈测试  64-65
  5.8 本章小结  65-66
6 总结与展望  66-68
  6.1 总结  66
  6.2 进一步工作展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
附录  72

基于DSP的弹载计算机设计

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