【摘要】：雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、氣象預(yù)報以及測繪等領(lǐng)域的相關(guān)系統(tǒng)中,對于所在系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)起著舉足輕重的作用。為了確保雷達(dá)設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性,在其裝備使用之前需要進(jìn)行細(xì)致全面的功能驗(yàn)證和性能測試。本文基于ZYNQ設(shè)計完成了實(shí)時通訊與處理系統(tǒng),該系統(tǒng)即為雷達(dá)測試系統(tǒng)的一個子功能模塊,可以實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)發(fā)射機(jī)和信號處理單元的狀態(tài)監(jiān)測和功能測試,為雷達(dá)設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障,利用軟硬件協(xié)同設(shè)計的新技術(shù)完成系統(tǒng)性能的提升,實(shí)現(xiàn)了5ms/10ms通訊周期內(nèi)的實(shí)時通訊與解算核心功能需求。本文首先分析了實(shí)時通訊與處理系統(tǒng)的測試工作流程,根據(jù)設(shè)計需求給出系統(tǒng)軟件和硬件的總體設(shè)計方案,包括總線機(jī)箱和嵌入式控制器的選型;其次根據(jù)系統(tǒng)功能將硬件板卡劃分為核心控制模塊、功能接口模塊和串行通訊模塊三部分,并對每個模塊的硬件電路以及固件邏輯進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計,涉及到同步、異步串行接口、PXI總線接口、功能接口外設(shè)以及視頻輸出HDMI接口;然后對測試應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計,采用Lab Windows/CVI和SDK實(shí)現(xiàn)測試流程控制和數(shù)據(jù)解算功能,主要內(nèi)容包括上位機(jī)軟件的功能實(shí)現(xiàn)方法、用戶界面設(shè)計和解算算法的設(shè)計實(shí)現(xiàn),同時對DMA傳輸以及DH算法相關(guān)理論內(nèi)容進(jìn)行了介紹;考慮到系統(tǒng)使用后期的功能升級和擴(kuò)展,設(shè)計移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)來提高系統(tǒng)集成度和可擴(kuò)展性,同時驗(yàn)證了功能接口模塊的USB、以太網(wǎng)、SD卡和HDMI等接口的硬件功能實(shí)現(xiàn),將實(shí)時通訊與處理系統(tǒng)設(shè)計成為能夠獨(dú)立完成雷達(dá)測試任務(wù)的嵌入式儀器。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與測試結(jié)果表明,實(shí)時通訊與處理系統(tǒng)硬件設(shè)備接口功能正常,多通信接口協(xié)議與軟件功能滿足設(shè)計需求,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時通訊和解算的要求;通過與被測設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)對接聯(lián)調(diào),驗(yàn)證了該設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備的定時控制和狀態(tài)監(jiān)測,完全達(dá)到設(shè)計預(yù)期。
【圖文】：

統(tǒng)的控制核心[25]。目前 PXI 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在自動測試系統(tǒng)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，大量設(shè)計中都采用PXI 作為平臺，涉及領(lǐng)域包括軍事、航空航天、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、過程控制和工業(yè)自動化等[26][27]。因此在本系統(tǒng)設(shè)計中提供上位機(jī)與系統(tǒng)硬件板卡之間的 PXI 總線通訊，這樣做一方面提高了系統(tǒng)的通用化程度，另一方面也減小了系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短設(shè)計周期[28][29][30]，同時這樣也能夠?yàn)橹蟮那度胧较到y(tǒng)設(shè)計進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和方案可行性的驗(yàn)證[31][32]。由于實(shí)時通訊與處理系統(tǒng)不要求較高速的數(shù)據(jù)傳輸，所以一般性能的 PXI 機(jī)箱和嵌入式控制器便可以滿足設(shè)計要求。綜合考慮設(shè)計需求中對系統(tǒng)體積以及擴(kuò)展性等方面的指標(biāo)要求，這里我們選擇了 NI 公司的型號為 PXI-1042Q 的機(jī)箱以及 PXI-8106 的控制器模塊。NI PXI-1042Q 是帶有通用電源的 8 槽 3U PXI 機(jī)箱，系統(tǒng)帶寬最大為 132MB/s，可兼容 PXI 混合總線，具有低噪聲性能，對板供電電源電壓精度可達(dá)千分之一；NI PXI-8106 配有 2.2GHz 的 Intel 雙核處理器，標(biāo)準(zhǔn)配置 512MB 的雙通道 DDR2 內(nèi)存，集成硬盤、GPIB、串口及其它外圍設(shè)備，安裝 Windows 操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序。機(jī)箱和控制器外形結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示。

函數(shù)將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到 PL 端；次線程中異步定時器循環(huán)將板上數(shù)據(jù)接收至安全隊(duì)列，提供給主線程進(jìn)行讀取和存儲。4.1.3 軟件界面設(shè)計根據(jù)實(shí)時通訊與處理系統(tǒng)軟件界面的設(shè)計要求，測試軟件需要提供人機(jī)關(guān)系友好的交互界面，界面空間布局整齊美觀，功能模塊劃分合理，，測試功能完善。這里設(shè)計將實(shí)時通訊處理軟件界面分為系統(tǒng)啟動和功能實(shí)現(xiàn)兩大部分，每個部分又分成幾個獨(dú)立界面完成相應(yīng)的功能。系統(tǒng)啟動部分包括歡迎界面、初始化參數(shù)設(shè)置界面，而同步 485 命令控制與顯示界面、參數(shù)配置界面以及遙測系統(tǒng)通訊界面組成了功能實(shí)現(xiàn)部分。下面對上述軟件界面的設(shè)計分別進(jìn)行詳細(xì)的介紹。首先是同步 485 通訊界面主要包括協(xié)議中規(guī)定的所有雷達(dá)測試命令，通過按鍵的形式進(jìn)行操作，同時顯示應(yīng)答幀數(shù)據(jù)中相關(guān)參數(shù)。設(shè)置操作記錄顯示區(qū)域?qū)γ看尾僮鞯膬?nèi)容進(jìn)行顯示，防止漏操作和重復(fù)操作，并且提供參數(shù)設(shè)置界面，能夠完成對發(fā)送命令幀中所有參數(shù)的手動配置，由于參數(shù)較多這里沒有放置配置界面截圖。同步 485 通訊軟件界面如圖 4-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2572982