基于FPGA的机载机电系统通用远程接口单元设计

摘要

机载机电综合是航空机电系统管理的发展方向，终端设备的通用接口技术是提高设备通用性的必要条件，本文分析了国内外机载终端设备接口技术现状，提出了基于FPGA的机载机电系统通用远程接口单元的设计。主要介绍了远程终端的总体方案、硬件系统设计和软件系统设计，研究了FPGA动态重构技术和开关矩阵在通用远程接口单元设计中的应用方法，最后在机载机电系统仿真平台上对通用远程接口单元进行了试验。
　　通过分析机载机电系统信号特征和功能需求，在研究国外LRU和LRM典型功能的基础上，提出了通用远程接口单元的总体架构。详细描述了系统硬件的芯片选型，控制电路和接口电路设计，完成了外围模拟、数字混合调理电路制作。运用模块化的方法对系统软件进行规划，采用组合逻辑、状态机以及Xilinx自带IP核等多种方式实现各功能模块软件设计。
　　在动态重构技术研究中，提出了动态重构技术工程应用具体实现方法。给出了ISE12.2环境下利用PlanAhead工具进行动态重构设计的EAPR开发流程，详细描述了动态模块与静态模块之间信号交流的PIN语法，提出了IP核嵌套设计的动态调用方法，将该技术应用到机载机电系统的通用远程接口中。
　　本文所提出的通用远程接口单元的设计方法，为机载远程终端设备接口技术的研究提供了一定的参考；所提出的动态重构技术的工程应用方法具有一定的实践指导意义。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 机载机电系统远程终端接口技术

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的工作内容

第二章 机载机电系统通用远程接口单元的方案设计

2.1 设计需求分析

2.2 提高接口通用性的关键技术

2.3 通用远程接口单元的总体方案

第三章 通用远程接口单元的硬件设计

3.1 系统的硬件框架

3.2 基于FPGA的核心控制电路

3.3 开关矩阵电路设计

3.4 双冗余CAN总线通信电路设计

3.5 液晶显示模块设计

3.6 功能模块设计

第四章 通用远程接口单元的软件设计

4.1 系统的软件设计

4.2 Xilinx FPGA工程开发方法

4.3 功能模块的软件设计与仿真

4.4 机载机电系统程序设计方法

第五章 动态可重构技术在通用接口中的应用

5.1 基于FPGA的可重构技术

5.2 基于EAPR软件流程的动态可重构设计

5.3 IP核在动态重构中调用方法

5.4 动态重构技术在机载机电系统中的应用

第六章 通用远程接口单元测试与验证

6.1 机载机电系统仿真平台介绍

6.2 机载机电子系统系统应用测试

6.3 动态可重构试验

第七章 总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

参考文献

致谢

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