基于FPGA的数字闭环光纤陀螺仪模拟表头设计

技术分类: 可编程器件  模拟设计  | 2007-12-03
来源:电子设计应用 | 作者:同济大学电子信息工程学院 俞骏 俞杭华

  在流程图中,模块A用于判断阶梯值的正负。根据实际解调电路特性,反馈信号是通过对解调电路产生的阶梯值累加,再经方波调制得到的,累加过程中采用了高低复位操作。因此,在对阶梯波采样值作进一步处理前,有必要判断阶梯值正负。这里通过设置计数器,对同周期相邻采样值进行多次作差比较来判断其正负,避免了高低复位操作引起的前后采样值突变对判断结果的影响。

  模块B是高低复位判断和补偿模块。该模块通过比较同周期前后采样值的大小来实现复位点判断,然后对经过复位的采样值进行相应的补偿操作。

  在Xilinx ISE8.2的平台上,对Verilog HDL编写的模拟表头作了功能仿真。采用常用的ModelSim SE 6.2对Testbench模块进行仿真,用以检测程序设计中计算和逻辑的正确性。仿真模块设置主时钟MCLK周期为10ns,高低电平持续时间相同。每隔50个时钟周期进行一次采样,累加16个采样值求一次阶梯。仿真时间设置为35000ns,RSTB为主复位信号,ADBUSY与ADCNVST为ADC控制信号,CLOCK为DAC控制信号。

  本方案对随机数X和输入INDATA在几种极限情况下的仿真结果进行了验证,用以检测表头程序设计的正确性。

  结语

  根据以上的软硬件设计,可设计出能够模拟光纤陀螺仪表头行为的模拟表头系统。测试时,将实际的光纤陀螺仪表头和调制解调电路与设计电路系统对接,就能得到所期望的波形和数据。将模拟表头的随机输入数(代表角速度ω)与被检测的调制解调电路输出作对比,可有效检验出被测调制解调电路的性能。

  参考文献:

  1.Heckman, D.W.; Baretela,M.; Interferometric Fiber Optic Gyro Technology (IFOG), Aerospace and Electronic

Systems Magazine, IEEE, Volume 15,? Issue 12,? Dec. 2000 Page(s):23 -28

  2.王威, 基于DSP、FPGA闭环光纤陀螺仪的研究与实现.[硕士学位论文]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2005

  3.王新国, 许化龙. 全数字闭环光纤陀螺测试系统的软硬件设计[J]. 战术导弹控制技术, 2005,2: 63~66

  4.张忠钢. 基于FPGA的光纤陀螺检测技术研究. [硕士学位论文]. 北京: 北京航空航天大学, 2003

  5.张明. Verilog-HDL实用教程[M]. 成都: 电子科技大学出版社, 1999

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