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基于DSP和FPGA的某发射装置综合测试系统的设计和实现

作　者: 高兵
导　师: 朱杰；王有春
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: PCI总线 DSP FPGA 虚拟仪器数据采集驱动程序
分类号: TJ06
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着现代化武器装备性能的不断发展和高端化、精细化,以前的分离仪表在数据实时采集、传送以及综合性能的分析等方面已不能适应现代武器系统地面测试的要求。为提高测试设备的自动化水平和测试精度,我们应某单位对某发射装置的测试需要,研制了一套针对性的发射装置综合测试系统。该系统采用虚拟仪器技术,不仅降低系统成本,而且系统组态灵活,操作简单,可扩展性好。综合测试系统主要由发射对象及火控模拟组合、采集控制组合、连接电缆以及测试软件四部分组成,一方面实现对发射对象及火控系统特性的模拟,另一方面对发射装置状态、控制、响应等信号进行采集,并将采集信号传送至计算机进行下一步处理和显示,对发射装置各项技术性能进行自动检测,同时对测试结果进行自动超差判别。本文详细阐述了综合测试系统硬件和软件的设计思路和实现方法,并着重介绍了该测试系统中数据采集控制卡的研制,内容涉及了PCI总线技术、数据采集技术、光电隔离技术以及Windows2000下数据采集卡驱动程序的编写。相关的技术解决方案对类似系统有很大的借鉴价值。综合测试系统在硬件上采用了模拟器与采集控制设备完全独立的形式,并且测试采用了硬件数据与总线数据相比较的测试模式,这使整套设备的维修性和便携性都有所增强;数据采集控制卡是基于PCI总线的以DSP和FPGA作为核心处理器的高速采集控制卡,运用PCI总线桥接芯片PCI9054设计了接口电路,并编写了驱动程序,经功能性仿真,该卡能够达到技术指标的要求;整套测试系统的上层总控程序流程清晰、合理、可行性强,经半实物仿真验证了该软件测试精度能够满足测试要求。该系统采用的计算机数据采集与控制技术,解决了在地面模拟发射对象及火控系统工作状态时数据实时采集与传送的矛盾,大大提高了检测精度,缩短了检测时间,对提高发射装置的维修效率具有重要意义。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-15
  1.1 课题背景  12
  1.2 虚拟仪器技术与系统总体介绍  12-14
  1.3 本文主要内容  14
  1.4 本人的工作  14-15
第二章综合测试系统的研制  15-28
  2.1 发射装置对测试系统的需求  15
  2.2 测试项目及技术要求  15
  2.3 测试系统总体方案  15-27
    2.3.1 发射对象及火控模拟组合  18-24
    2.3.2 采集控制组合  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章数据采集控制卡的研制  28-57
  3.1 总体放案  28
  3.2 数据采集控制卡的功能和组成  28-29
  3.3 零校准电路设计  29-30
    3.3.1 零校准电路设计原理  29-30
    3.3.2 模拟开关的选择  30
  3.4 AD 电路  30-31
  3.5 FPGA 技术的应用  31-34
    3.5.1 现场可编程逻辑器件  31-32
    3.5.2 器件的选择  32
    3.5.3 FPGA 完成的功能  32-33
    3.5.4 FPGA 程序的设计  33
    3.5.5 FPGA 使用小结  33-34
  3.6 DSP 技术的应用  34-35
    3.6.1 DSP 芯片的选用及主要特点介绍  34-35
    3.6.2 DSP 电路设计  35
  3.7 双口RAM 电路设计  35-37
  3.8 PCI 局部总线及其接口的实现  37-50
    3.8.1 PCI 总线概述  37-43
    3.8.2 PCI 接口的实现  43-50
  3.9 板卡功能测试与结果分析  50-56
    3.9.1 板卡实物  50-51
    3.9.2 基本功能测试  51-54
    3.9.3 采集误差来源及估算  54-56
  3.10 本章小结  56-57
第四章 PCI 数据采集控制卡驱动程序的研究与实现  57-86
  4.1 WDM 驱动程序模型  57-60
    4.1.1 WDM 驱动程序的特点  57-58
    4.1.2 WDM 驱动程序的结构  58-60
    4.1.3 WDM 驱动程序的构造方法  60
  4.2 WDM 驱动程序的框架设计与实现  60-62
    4.2.1 建立NuMega DriverStudio 开发驱动程序的环境  60-61
    4.2.2 利用NuMega DriverStudio 工具生成驱动程序框架  61-62
  4.3 WDM 驱动程序关键技术和源代码实现  62-73
    4.3.1 设备初始化例程DriverEntry（PUNICODE_STRING RegistryPath）  63-64
    4.3.2 创建设备例程AddDevice（PDEVICE_OBJECT Pdo）  64-66
    4.3.3 硬件资源分配例程 OnStartDevice（ KIrp I ）  66-68
    4.3.4 串行化处理例程StartIo（ KIrp I ）  68-70
    4.3.5 访问硬件例程DeviceControl（ KIrp I ）  70-71
    4.3.6 即插即用（PnP， Plug and Play）设计的实现  71-73
    4.3.7 电源管理（Power Manage）方式设计  73
  4.4 采集系统WDM 驱动与上层总控应用软件的I/O 操作设计  73-83
    4.4.1 打开设备  74-75
    4.4.2 关闭设备  75-76
    4.4.3 DeviceIoControl（）函数的调用  76-78
    4.4.4 WDM 驱动程序与Wi1132 系统的通信  78-79
    4.4.5 访问寄存器  79-80
    4.4.6 中断处理  80-83
  4.5 板卡的读写功能测试  83-85
  4.6 本章小结  85-86
第五章综合测试系统上位机软件的设计  86-95
  5.1 上位机软件要实现的功能  86-87
  5.2 软件开发环境介绍  87
  5.3 上位机软件的结构  87-88
  5.4 测试流程  88-93
    5.4.1 测试总流程  88-89
    5.4.2 设备供电流程  89
    5.4.3 打开429 通讯流程  89
    5.4.4 状态测试流程  89-91
    5.4.5 测试开始流程  91-93
  5.5 软件实际运行效果  93
  5.6 本章小结  93-95
第六章结束语  95-97
  6.1 总结  95-96
  6.2 展望  96-97
结论  97-98
参考文献  98-100
致谢  100-101
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  101

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