资 源 简 介
采用光纤陀螺的捷联惯性导航系统是一种极具发展潜力的导航系统，对于其核心部件的光纤陀螺，尤其是中高精度光纤陀螺，环境温度带来的漂移是不容忽视的，因此对系统进行温度控制很有必要。温度控制电路是整个温控系统的硬件基础，其中涉及到温度采集，与微处理器通信，串口输出，控制数模转换芯片等多个组成部分。本文提出一种高效实用的FPGA接口设计，它能够完成协调各个组成部分有序工作，准确、快速实现数据传输，严格控制信号时序等工作。温控电路整体结构温控电路的整体结构框图如图1所示。其中包括七路温度传感器，DSP，232接口芯片，DAC，后端控制电路，上位机和FPGA等多个组成部分。FPGA接口是整个电路的核心。其中，温度传感器采用DALLAS公司的DS18B20，它采用1-wire总线协议，仅需1根数据线进行通信。DSP采用TI公司的TMSVC33，它可以实现高速浮点运算。232接口芯片采用MAXIM公司的MAX3232，支持高达120kbps的传输速率。DAC采用TI公司的TLV5620I，它是通过4条串行信号控制的8位4路数模转换芯片。FPGA选用ALTERA公司的ACEX系列的EP1K100，它时钟频率高，具有丰富内部资源，提供大量可编程IO管脚，配置十分方便。基于FPGA的温控电路接口在整个电路中具有非常重要的作用。FPGA本身的高速并行结构为整个电路的性能提供了可靠保证。温控电路工作流程温控电路的工作流程如图2所示。FPGA与七路温度传感器通信，读取温度值，并存储于内部存储器中，每秒更新一次。FPGA发送中断信号通知DSP读取FPGA中存储的温度值，DSP根据当前温度值和控制算法计算出控制量。而后将温度值和控制量打包成一帧数据发送给FPGA。FPGA将DSP发送来的数据存储在内部存储器后，对数据进行操作，生成输出信号。FPGA一方面将数据串行发送给232接口芯片，然后通过232串口发送给上位机。上位机可通过监视软件实时观测温度值和控制量的变化情况，方便系统调试与评估；另一方面从数据中提取出控制量，将其串行输出到DAC，数字控制信号经过DA转换后输出模拟控制电压到后端控制电路，实现对七路温度的闭环控制。采用光纤陀螺的捷联惯性导航系统是一种极具发展潜力的导航系统，对于其核心部件的光纤陀螺，尤其是中高精度光纤陀螺，环境温度带来的漂移是不容忽视的，因此对系统进行温度控制很有必要。温度控制电路是整个温控系统的硬件基础，其中涉及到温度采集，与微处理器通信，串口输出，控制数模转换芯片等多个组成部分。本文提出一种高效实用的FPGA接口设计，它能够完成协调各个组成部分有序工作，准确、快速实现数据传输，严格控制信号时序等工作。温控电路的整体结构框图如图1所示。其中包括七路温度传感器，DSP，232接口芯片，DAC，后端控制电路，上位机和FPGA等多个组成部分。FPGA接口是整个电路的核心。其中，温度传感器采用DALLAS公司的DS18B20，它采用1-wire总线协议，仅需1根数据线进行通信。DSP采用TI公司的TMSVC33，它可以实现高速浮点运算。232接口芯片采用MAXIM公司的MAX3232，支持高达120kbps的传输速率。DAC采用TI公司的TLV5620I，它是通过4条串行信号控制的8位4路数模转换芯片。FPGA选用ALTERA公司的ACEX系列的EP1K100，它时钟频率高，具有丰富内部资源，提供大量可编程IO管脚，配置十分方便。基于FPGA的温控电路接口在整个电路中具有非常重要的作用。FPGA本身的高速并行结构为整个电路的性能提供了可靠保证。温控电路工作流程温控电路的工作流程如图2所示。FPGA与七路温度传感器通信，读取温度值，并存储于内部存储器中，每秒更新一次。FPGA发送中断信号通知DSP读取FPGA中存储的温度值，DSP根据当前温度值和控制算法计算出控制量。而后将温度值和控制量打包成一帧数据发送给FPGA。FPGA将DSP发送来的数据存储在内部存储器后，对数据进行操作，生成输出信号。FPGA一方面将数据串行发送给232接口芯片，然后通过232串口发送给上位机。上位机可通过监视软件实时观测温度值和控制量的变化情况，方便系统调试与评估；另一方面从数据中提取出控制量，将其串行输出到DAC，数字控制信号经过DA转换后输出模拟控制电压到后端控制电路，实现对七路温度的闭环控制。
