發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 09:04

　　 太陽物理是當(dāng)前國(guó)際的研究熱點(diǎn)之一。我國(guó)在地面觀測(cè)取得了諸多成果,但在空間太陽探測(cè)研究方面缺乏原創(chuàng)性貢獻(xiàn)。因此發(fā)射一顆自主的太陽探測(cè)衛(wèi)星迫在眉睫。中科院先導(dǎo)專項(xiàng)A類項(xiàng)目先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)(ASO-S)是我國(guó)正在研制的太陽探測(cè)衛(wèi)星,本課題是其中三個(gè)載荷之一的全日面太陽磁像儀(FMG)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)工作。當(dāng)前太陽磁像儀的硬件系統(tǒng)主要基于計(jì)算機(jī)處理器,數(shù)據(jù)的采集和處理需要兩個(gè)獨(dú)立模塊分別完成。但是基于計(jì)算機(jī)處理器的系統(tǒng)體積大、功耗高,對(duì)于功耗和體積有嚴(yán)格要求的星載系統(tǒng)而言是不合適的。FPGA具有豐富的邏輯資源可以在同一系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理功能,并且體積較小、功耗較低。因此本文選用FPGA作為核心器件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文完成了基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了 FMG系統(tǒng)樣機(jī)的研制。主要工作包括:(1)完成了系統(tǒng)硬件選型,通過研究選擇型號(hào)為XC6SLX45的FPGA芯片和型號(hào)為MT41J128M16-187E DDR3 SDRAM芯片作為主要器件。該FPGA芯片內(nèi)部邏輯資源較同類型的Cyclone IV芯片多5%。(2)完成了 FPGA控制圖像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,可以實(shí)時(shí)采集1280x720@30fps的圖像。完成數(shù)據(jù)灰度轉(zhuǎn)換操作,實(shí)現(xiàn)了 720P數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。(3)完成了數(shù)據(jù)分區(qū)存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)了 DDR3分區(qū)交替存儲(chǔ)技術(shù)。完成了讀寫數(shù)據(jù)對(duì)齊操作,實(shí)現(xiàn)了奇偶幀數(shù)據(jù)疊加技術(shù),實(shí)現(xiàn)采集左旋數(shù)據(jù)和右旋數(shù)據(jù)的獲取。本系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為84MHz,DDR3可以穩(wěn)定工作在312.5MHz,采集速率可達(dá)到600Mbit/s。(4)完成千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)冗余處理,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)校驗(yàn)采集數(shù)據(jù)功能,該模塊穩(wěn)定工作在125MHz。在對(duì)復(fù)雜算法的進(jìn)一步研究中,采用DSP對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。經(jīng)仿真與硬件調(diào)試,本設(shè)計(jì)可以滿足太陽磁像儀的數(shù)據(jù)采集處理的需求。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P182.2

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本文編號(hào)：2807376