本篇论文主要讲述了在水下航行体测试过程中,如何快速传输大量数据的问题,并提出了采用FPGA实现USB高速数据传输的解决方案。下面详细解析该文中的关键技术知识点。
1. 水下航行体参数的记录与传输需求
在水下航行体试验中,需要实时记录大量参数,如舵角信号、角加速度、偏航角、弹道轨迹等。这些参数是研究和检验航行体性能、进行故障排查的关键数据。由于水下航行体运行时间长,记录的数据量巨大,因此对数据的传输速度和效率要求很高。
2. 传统数据传输方法的局限性
在传统的数据提取中,常用RS232接口进行数据传输。RS232接口虽然简单易用,但其传输速度较慢,耗时长,严重影响测试效率。即使是CAN总线,虽然传输速度有所提高,但在实际应用中,CAN总线的传输速率仍然不能满足测试需求,尤其是数据量大时,数据提取时间过长,不利于后续的数据分析处理。
3. USB接口的应用优势
USB接口具有热插拔、接口结构简单、低成本和兼容性等优点。USB接口的传输速度高于RS232,适合于与高速信号处理设备之间的数据交换。随着USB技术的发展,其在数据采集记录系统中的应用越来越广泛。
4. FPGA在快速数据传输中的应用
为了实现高速数据传输,本篇论文提出了基于FPGA实现USB高速传输的方法。FPGA(现场可编程门阵列)是一种可以通过编程来配置的半导体器件。由于其可编程和并行处理的特点,FPGA非常适合用于实现高速的数据处理和接口转换功能。通过FPGA,能够设计出满足USB2.0高速传输要求的硬件电路,从而大幅提高数据传输速率。
5. EZ-USB FX2LP单片机的应用
本篇论文采用了Cypress公司的EZ-USB FX2LP单片机CY7C68013A(文中缩写为FX2IP)作为数据传输的硬件核心。该单片机是一款超低功耗的USB2.0芯片,内建增强型8051微处理器。它通过独特的SLAVE FIFO和GPIF(通用可编程接口)技术实现与外部设备的高速通信,非常适合用于高速数据采集与传输系统。
6. 系统设计的关键技术点
在具体实现上,系统设计需要考虑USB接口的通信协议、FX2LP单片机的编程与配置、以及如何通过FPGA控制数据流的有效传输。这涉及到硬件设计、固件编程以及软件层面的驱动开发。另外,还需要考虑到数据传输的同步问题、错误检测与纠正、数据缓存和流量控制等。
7. 系统实现的实际效果
该系统设计的目的是在水下航行体测试中,利用FPGA实现USB高速传输,大大缩短了数据提取的时间,提高了测试效率。这一点对于航行体工程设计具有重要价值,能够使研究人员更快获得数据,从而快速进行数据分析和问题诊断。
总结来说,这篇论文详细说明了水下航行体测试中参数记录与快速传输的重要性,指出了传统数据传输方法的局限性,并针对性地提出了基于FPGA实现USB高速传输的新方法。该方法通过系统分析和硬件设计,有效提升了数据处理的效率,对于水下航行体的设计和测试具有重要的指导意义。