基于DSP的飞行模拟器座舱仪表接口系统开发

论文摘要

飞行模拟器是现代飞行员训练的必需设备,而如何创造一个逼真的、可靠的、低成本的和易维护的飞行模拟器座舱仪表系统,一直是飞行模拟器研究的关键问题之一。文中总结了当前智能仪表的发展特点和未来发展趋势,简要分析了现场总线技术和DSP技术的发展,根据飞行模拟器的实际需要和总线自身特点,选用了CAN总线来作为主机和现场设备的通信方式;并使用TMS320F2812芯片作为仪表智能节点的核心处理器设计和开发了原型电路板,进行了试验和研究。论文完成了仪表智能节点的硬件设计。利用F2812丰富的通用数字I/O口(GPIO)作为仪表设备数字量的输入输出端口;采用片内A/D转换模块采集现场仪表设备的状态;应用F2812的串行外围设备接口(SPI)扩展了D/A转换,用于对指针仪表进行驱动,并且为其设计了信号调理电路。完成了控制器与上位机通信的CAN模块收发驱动电路以及控制器必需的工作电源提供电路、复位电路以及逻辑电平转换电路、仿真接口等。在软件设计中,使用了集成开发环境CCS2(Code Composer Studio Version 2.0)作为开发工具,采用C语言和汇编语言混合编程,完成了系统主程序模块、A/D子程序模块、D/A子程序模块、CAN子程序模块以及GPIO模块等模块的代码编写。仪表系统的接口配置文件将现场仪表设备的器件及其信号和仪表控制计算机主程序中的变量对应起来,方便了对仪表智能节点的调度和管理,文中对仪表接口系统配置文件的编写进行说明。通过与仪表控制计算机联调试验,验证了仪表面板智能节点可以正常工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 飞行模拟器简介
• 1.3 国内外仪表接口系统研究现状及分析
• 1.3.1 国内外模拟机接口系统
• 1.3.2 当前主流的现场总线
• 1.3.3 嵌入式系统的发展
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 仪表系统的开发方案
• 2.1 仪表系统的构成
• 2.2 需求分析
• 2.2.1 仪表面板信号的类型
• 2.2.2 各种仪表器件的模拟原理
• 2.2.3 仪表系统的性能指标
• 2.2.4 仪表面板信号统计
• 2.3 “985”二期飞行模拟器仪表系统开发方案
• 2.3.1 方案描述
• 2.3.2 方案的特点
• 2.4 本文的开发方案
• 2.4.1 仪表面板控制器方案
• 2.4.2 CAN总线的特点
• 2.4.3 F2812 资源
• 2.5 本章小结
• 第3章 仪表智能节点的硬件设计
• 3.1 硬件需求
• 3.2 硬件框图
• 3.3 原理图设计
• 3.3.1 DSP芯片工作电源
• 3.3.2 系统复位电路
• 3.3.3 系统时钟电路
• 3.3.4 存储器扩展电路
• 3.3.5 CAN收发驱动器电路
• 3.3.6 D/A转换电路
• 3.3.7 电平转换电路
• 3.3.8 仿真接口电路设计
• 3.3.9 数字量的输入输出调理电路
• 3.3.10 模拟量的输入调理电路
• 3.3.11 模拟量的输出调理电路
• 3.4 PCB板设计制作
• 3.4.1 PCB结构设计
• 3.4.2 PCB布局
• 3.4.3 PCB布线
• 3.4.4 电路板焊接
• 3.5 本章小结
• 第4章 仪表智能节点的软件设计
• 4.1 开发环境概述
• 4.2 开发语言的选择及开发流程
• 4.3 软件流程图
• 4.3.1 F2812 内置CAN模块
• 4.3.2 D/A模块软件设计
• 4.3.3 A/D模块软件设计
• 4.3.4 GPIO模块操作
• 4.4 本章小结
• 第5章 仪表智能节点的调试
• 5.1 仪表接口主要任务
• 5.2 接口配置文件
• 5.3 仪表面板操作流程
• 5.3.1 主程序流程图
• 5.3.2 D/A测试流程
• 5.3.3 A/D测试流程
• 5.3.4 数字量驱动
• 5.3.5 数字量采集
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢