基于DSP和PCI的箭地接口卡设计

论文摘要

运载火箭地面测试与发射控制系统(以下简称测发控系统)是人与火箭联系的媒介,是对火箭性能指标进行全面测试检查并实施发射控制的工具。如果能在火箭发射前诊断出故障隐患并予以排除,就能确保发射成功,否则若没有准确及时地诊断出故障隐患就进行发射,必将造成巨大损失。程序脉冲和关机脉冲是测发控系统接收的重要箭体信号,程序脉冲控制着火箭飞行的角度和方向,关机脉冲掌控着火箭发动机何时停止工作。现有测发控系统应用的VXI总线技术虽然可靠性高,实现了平台的模块化,但是它价格昂贵、架构复杂、体积较大,对今后地面测试设备小型化、加强运载火箭故障诊断技术和智能专家系统技术的研究应用带来了限制。本文作为某型号的预研课题,通过消化吸收国内外现有测试技术,集合自身的设计能力,提出及实现了一个基于PCI局部总线的箭地接口卡的设计,采用TMS320VC5402作为外围核心处理单元,PCI2040作为PCI桥芯片,通过软件开发实现了箭地通讯中对关机脉冲和三相程序脉冲的接收功能。同时,完成了基于windows 2000的WDM驱动程序设计。通过本课题的实施,实现了运载火箭测发控系统测试设备小型化的应用研究,减少了系统集成的中间环节,提高系统集成的可靠性。通过以TMS320VC5402芯片为核心,以PCI2040作为桥芯片开发PCI总线从属设备,减少了许多外围器件,增强了硬件电路的可靠性,降低了开发难度,缩短了开发周期,缩小了板卡尺寸,使开发成本大幅度的降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 测试技术研究动态
• 1.2.1 测试总线技术研究动态
• 1.2.2 DSP 技术的研究动态
• 1.2.3 测试技术的现状及展望
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 本文的章节安排
• 第二章 PCI 局部总线技术
• 2.1 PCI 局部总线简介
• 2.1.1 PCI 局部总线特点
• 2.1.2 PCI 总线的系统结构
• 2.2 PCI 总线的传输协议
• 2.2.1 PCI 局部总线信号定义
• 2.2.2 PCI 总线命令
• 2.2.3 PCI 总线数据传输
• 2.2.4 PCI 总线的编址
• 2.3 PCI 总线的配置空间
• 2.4 本章小结
• 第三章 DSP 技术简介及应用
• 3.1 DSP 技术简介
• 3.2 DSP 结构特征
• 3.2.1 DSP 的硬件结构
• 3.2.2 DSP 的软件特征
• 3.3 DSP 系统设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 系统设计要求
• 4.1.1 功能要求
• 4.1.2 输入信号描述
• 4.2 系统工作原理
• 4.3 信号输入电路设计
• 4.4.DSP 电路设计
• 4.4.1 DSP 芯片介绍
• 4.4.2 片内外设
• 4.4.3 DSP 电路设计
• 4.5.PCI 接口设计
• 4.5.1 PCI 总线协议简介
• 4.5.2 PCI 接口芯片介绍
• 4.5.3 PC12040 设计
• 4.5.4 PCI 接口电路设计
• 4.6.PCB 设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1.DSP 程序模块设计
• 5.1.1 BOOTLOAD
• 5.1.2 DSP 处理程序
• 5.1.3 信号判断及计数原理
• 5.1.4 DSP 程序下载文件的制作
• 5.2 驱动程序模块设计
• 5.2.1 常见的驱动程序
• 5.2.2 WDM 驱动程序
• 5.2.3 箭地接口卡驱动程序的设计
• 5.2.4 箭地接口卡驱动程序工作流程
• 5.3 上层应用程序模块设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统测试
• 6.1 系统功能性测试
• 6.1.1 硬件连接方法
• 6.1.2 测试环境
• 6.1.3 测试方法
• 6.1.4 测试结果
• 6.2 系统稳定性测试
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 课题总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 缩略语
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的论文