JL01型数据记录仪的研制

摘要

飞行数据记录仪俗称“黑匣子”,在无人机系统中起着重要的作用。当无人机在执行任务时,由于无人机自身的复杂性以及外部飞行环境的恶劣性,如温度、湿度、盐雾、日照、电磁辐射以及其他突发事件,动态数据量巨大。为了能够为故障分析和试验评估提供可靠依据,系统需要一个数据记录系统,实时记录飞行器在飞行过程中系统本身状态数据,如时间、速度、加速度、航向、俯仰姿态等参数,从而再现飞行器的工作全过程。
　　本文所设计的JL01型数据记录仪采用FPGA作为主控芯片,具有低功耗、高可靠性、开发周期短、成本低的特性;采用NAND Flash作为存储介质,以串联的方式进行存储容量的扩展;采用USB作为数据卸载接口,简化数据卸载过程,降低数据错误率,缩短数据卸载时间;采用双片SDRAM实现乒乓缓存技术,使得RS232串口传输低速率与NAND Flash数据存储高速率相匹配。文中详细介绍了用Verilog HDL语言在Quartus II平台上对RS232接口、NAND Flash的复位、擦除、读写操作进行编程,并且在Modelsim平台上进行功能仿真,通过上位机监控设备监控程序在开发板上的硬件调试结果。基于对传统坏块管理的分析以及C语言中链表思想的深入了解,本文详细地论述了一种动态坏块管理方案以及数据校验原理和实现。
　　本课题的预研成果为无人机机载系统中的飞行数据记录仪的研制奠定了坚实的基础,对其他场合的数据记录仪的研制也具有较好的借鉴作用。

目录

封面

承诺书

中文摘要

英文摘要

目录

图清单

表清单

缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 数据记录仪的国内外研究现状及分析

1.3 研究背景及意义

1.4 论文主要研究内容和章节安排

第二章 大容量数据仪设计基础理论

2.1 FPGA简介

2.2硬件描述语言Verilog HDL简介

2.3 数据记录仪系统开发工具的简介

2.4 Hamming码算法

2.5本章小结

第三章 数据记录仪总体方案设计

3.1 主要功能及技术指标

3.2方案设计

3.3主要器件选择

3.4 系统工作原理

3.5 本章小结

第四章 数据记录仪的硬件电路设计

4.1 电源电路

4.2 RS232接口电路

4.3 配置电路

4.4 USB卸载电路

4.5 存储模块硬件电路

4.6 SDRAM硬件电路

4.7 FPGA芯片硬件电路

4.8 本章小结

第五章 存储模块设计

5.1 RS232操作的实现与仿真

5.2 双SDRAM乒乓缓存模块设计

5.3 复位操作

5.4 读ID操作

5.5读操作

5.6擦除写操作

5.7 本章小结

第六章 坏块管理

6.1 坏块管理的意义

6.2链表结构

6.3 坏块的动态管理设计思想

6.4 坏块管理功能的实现

6.5 ECC校验的实现

6.6 本章小结

第七章 数据记录仪的调试

7.1工作流程

7.2模块设计

7.3调试及性能测试

7.4 系统性能测试

7.5 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 论文主要贡献和成果

8.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文