根据提供的文件信息,以下是对文档《激光惯组脉冲信号计数系统的设计与FPGA实现.pdf》的知识点详细说明:
1. 运载火箭控制系统:运载火箭控制系统是运载火箭的重要组成部分,其主要任务是确保火箭从发射台垂直起飞,并根据预定的飞行程序和姿态保持稳定的飞行。系统通过测量飞行参数,为火箭提供制导信息,确保火箭能够精准地进入预定轨道。
2. 惯性测量组合(LIMU):LIMU是指激光陀螺惯性测量组合,它在运载火箭控制系统中扮演着关键角色。LIMU通常包括陀螺仪和加速度计等惯性敏感元件,这些元件能够测量火箭的运动参数,为控制系统提供必要的时序信息。
3. 信号分析:在设计中,对激光惯组遥测接口输出的数字脉冲信号进行了深入分析,包括各惯性器件输出的具体信号及性质统计。这些信号包括加速度计的正负脉冲信号和陀螺仪的正负脉冲信号,信号的幅值在0到5伏特之间,频率范围在16千赫兹至50千赫兹之间。
4. 系统工作原理及总体设计:设计的系统主要用于对32通道的脉冲信号进行计数,其中30路用于测量加速度计和陀螺仪产生的数字脉冲信号,其余2路作为备份。系统由脉冲计数卡和数字I/O卡组成,脉冲计数卡负责脉冲信号的计数和数据锁存,数字I/O卡则用于管理数据,并将数据传输至计算机。系统通过PCI总线和DMA(直接内存访问)技术进行数据通信。
5. 主要硬件构成:系统使用了ACTEL公司ProASIC3系列的A3P600芯片作为脉冲计数卡的核心,而数字I/O卡采用了ADLINK公司的cPCI7200高速数字I/O卡。此外,系统设计采用32位信号功能分配,其中通道号占5位,传输序号占8位,计数器值占16位。
6. FPGA技术应用:在本设计中,FPGA技术被用来实现激光惯组脉冲信号计数系统。FPGA(现场可编程门阵列)是一种可以通过编程改变其逻辑功能的集成电路。FPGA具有开发周期短、成本低、占用资源少、性能可靠等优点,在数字信号处理领域得到了广泛应用。
7. VHDL语言仿真验证:系统设计中采用了VHDL语言进行编程,并在Libero IDE开发环境中进行了仿真验证。VHDL是一种硬件描述语言,广泛应用于FPGA和ASIC的设计与验证过程中,有助于在实体硬件制造之前测试和验证设计的正确性。
8. 系统稳定性与数据传输:为了确保系统稳定工作,采取了一系列措施防止死机和数据丢失。例如,系统会在数据传输过程中监控应答信号,若未在规定时间内接收到应答,则认为数据传输失败,将数据重新发送。同时,系统通过握手方式和特定的帧格式来确保数据传输的准确性和可靠性。
通过上述知识点的总结,我们可以看到在运载火箭控制系统中,LIMU的重要性,以及FPGA和VHDL在实现复杂系统设计中的关键作用。此外,对于信号的精确分析和处理,以及硬件与软件之间的协同工作都是实现整个系统功能必不可少的部分。