遥测数据记录装置的设计与实现

摘要

本文研究的遥测数据记录装置主要用于某项飞行器的核心位置。遥测数据记录装置由采编器和存储器两部分组成。其根据功能模块划分，又可分为采集、存储、传输模块。采集模块集成于采编器中，用于对飞行过程中关键参数进行采集；存储模块集成于存储器中，用于将采集回来的数据进行存储；传输模块，用于将存储器中的数据有效传输给数据处理系统。 本文首先对数据记录装置进行了总体方案设计，然后根据功能需求和技术指标，又对各个功能模块做出相应的方案设计。其次从硬件设计入手，对模拟信号进行调理，增加低通滤波器和电压跟随器，有效降低噪声干扰。采用磁隔离422芯片，设计了数字量接收和指令发送电路，并对422接口的阻抗匹配设计进行了分析。针对不同的设备，设计了LVDS和Hotlink两种数据传输链路，并对用于在采编器和存储器之间进行数据传输的LVDS差分信号在PCB上的布局布线规则进行了详细的阐述。然后从嵌入式软件的逻辑设计入手，对模拟量采集逻辑、数字量接收逻辑、Flash存储逻辑和数据长距离传输逻辑进行了详细说明，并且利用过采样和均值滤波技术提高了数据采集的精度，利用带CRC校验的数据反馈重传协议来提高数据传输的可靠性。 最后，搭建了用于测试数据记录装置功能的地面测试台，对数据记录装置进行了全面的功能测试。并且通过大量的恶劣环境试验，验证了数据采集的精度、数据存储和数据传输的可靠性，各项设计指标均满足设计要求。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及来源

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 论文主要内容及章节安排

2 数据记录装置方案设计

2.1 总体组成及技术指标

2.2 各模块方案设计

2.2.1 数据采集模块方案设计

2.2.2 数据存储模块方案设计

2.2.3 数据传输模块方案设计

2.3 系统整体工作流程

2.4 本章小结

3 硬件电路的设计和实现

3.1 数据采集电路设计

3.1.1 信号调理电路设计

3.1.2 模数转换电路设计

3.2 PCM接收及指令通讯接口设计

3.2.1 RS-422串行总线原理简介

3.2.2 RS-422接口电路设计

3.2.3 阻抗匹配设计

3.3 LVDS收发接口电路设计

3.3.1 LVDS原理简介

3.3.2 LVDS接收与发送电路设计

3.3.3 LVDS布线规则

3.4 Hotlink发送接口电路设计

3.4.1 Hotlink传输原理简介

3.4.2 Hotlink发送电路设计

3.5 本章小结

4 程序逻辑设计及关键技术研究

4.1 模拟量采集逻辑设计

4.1.1 模数转换时序逻辑设计

4.1.2 过采样技术提高采集精度

4.2 数字量收发逻辑设计

4.2.1 控制指令接收与状态返回逻辑设计

4.2.2 PCM码接收逻辑设计及起飞指令采样判决

4.3 NAND FLASH存储技术

4.3.1 FLASH芯片介绍

4.3.2 FLASH存储逻辑设计

4.4 长距离传输设计

4.4.1 基于CRC校验的HOTLINK传输协议设计

4.4.2 CRC校验的优化设计

4.5 本章小结

5 性能测试及验证

5.1 测试平台的组成

5.2 数据采集精度验证

5.3 数据存储与传输可靠性验证

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢