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某数据记录器地面测试系统的设计与实现

作　者: 郇弢
导　师: 梁庭；张会新
学　校: 中北大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 自动化测试设备以太网 FPGA LVDS
分类号: V216.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

数据记录器作为测量系统的重要组成部分，能准确完整的记录飞行器从发射到落地整个飞行试验的全部参数。本文所介绍的某数据记录器地面测试系统就是为了实现记录器的模拟测试、闭环自检、故障定位而设计的专用地面测试系统。它是基于自动化测试系统（ATS）设计思路，采用模块化、标准化、通用化、小型化的设计思路，极大的保证了设备工作性能的高效、稳定和可靠，并实现了全方位的对数据记录器进行检测。本文根据设计要求，制定了数据记录器地面测试系统的总体方案设计，详细阐述了系统在自检模式和实测模式下的工作原理。在硬件电路方面，系统采用FPGA作为主控单元，通过以太网接口实现地面测试设备与上位机之间的信息交换，实现数据快速准确的传输；通过RS-422接口，完成了地面测试设备将模拟的数字信号源发送到记录器的功能，成功的模拟了实际测试中的情况；使用低压差分信号技术（LVDS）接口，实现地面测试设备对数据记录器实时监测数据的上传和测试完毕以后对数据的回读功能，高效快捷的完成整个测试；采用一片AD芯片完成对数据记录器工作状态信号的接收，实时了解数据记录器所处的工作状态。在软件系统设计方面，制定了地面测试设备与上位机之间的通信协议，同时各个模块采用相同时钟来驱动，做到整体系统时序的统一。某地面测试系统经过大量的测试实验，结果表明本设备完全达到了当时设计提出的要求，出色的完成了各项联试实验，在稳定性和可靠性方面也有良好的表现，并且设备已成功应用于实际测试当中。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题来源及研究意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-13
    1.2.1 国外研究现状  10-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 本文主要研究内容  13-15
第二章系统整体方案设计  15-23
  2.1 概述  15
  2.2 设计参数指标  15-16
  2.3 数据记录器地面测试系统方案设计  16-17
  2.4. 系统工作模式设计  17-19
  2.5 通信接口方案设计  19-21
  2.6 本章小结  21-23
第三章硬件电路方案设计  23-43
  3.1 以太网接口电路设计  23-30
    3.1.1 TCP/IP 协议  23
    3.1.2 TCP/IP 协议模型  23-26
    3.1.3 以太网硬件电路设计  26-30
  3.2 PCM 数据通信模块设计  30-31
  3.3 LVDS 通信模块设计  31-36
    3.3.1 LVDS 电路设计  33-35
    3.3.2 LVDS 驱动均衡电路设计  35-36
  3.4 外部数据缓存模块设计  36-37
  3.5 A/D 转换电路设计  37-38
  3.6 FPGA 配置电路设计  38-39
  3.7 供电模块电路设计  39-41
  3.8 本章小结  41-43
第四章系统软件设计及关键技术  43-57
  4.1 以太网通信的关键技术  43-50
    4.1.1 UDP 协议稳定性分析  43-45
    4.1.2 W5300 初始化模式配置  45-48
    4.1.3 UDP 通信流程  48-49
    4.1.4 命令传输可靠性分析  49-50
  4.2 PCM 数字信号源设计  50-52
  4.3 LVDS 通信软件设计  52-55
  4.4 A/D 转换程序设计  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章性能测试及故障分析  57-67
  5.1 W5300 通信测试  58-59
  5.2 PCM 通信端口功能测试  59-61
  5.3 LVDS 通信接口  61-63
  5.4 数据记录器状态检测  63-64
  5.5 测试时遇到的问题  64-65
  5.6 本章小结  65-67
第六章结论与展望  67-69
  6.1 结论  67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-72
硕士期间发表的论文及完成的主要工作  72-73
致谢  73-74

某数据记录器地面测试系统的设计与实现

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