CN105373047A - 一种光电吊舱陀螺稳定控制平台 - Google Patents

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徐梁
陈国强
刘沛
侯飞
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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Abstract

本发明涉一种光电吊舱陀螺稳定控制平台。本发明基于FPGA可配置NIOSII软核实现，设计了一种具备定时器、可编程PWM、AD接口、DA接口、UART接口、角度传感器接口等的硬件平台。本发明采用FPGA构建系统，实现了一种高速、接口丰富、灵活易更改的控制系统硬件平台，适用于光电吊舱的陀螺稳定平台控制。

Description

一种光电吊舱陀螺稳定控制平台
技术领域
本发明属于光电吊舱陀螺稳定平台领域，特别是一种基于NIOSII软核实现的光电吊舱陀螺稳定控制硬件平台。
背景技术
现在大多数陀螺稳定平台基于DSP、单片机等实现，在使用中有如下局限性：第一，接口不够丰富、由于DSP\单片机等接口管脚固定，在需要进行扩展或者接口更改时需要改动硬件电路重新设计，增加了研制成本和研制周期。第二，串行执行任务效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，用以解决现有平台扩展不便的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，包括由FPGA内部逻辑单元构建的可编程NIOSII处理器，以该NIOSII处理器为核心，构建外围接口。
所述外围接口包括AD接口、DA接口、测角传感器接口、PWM接口、SPI接口、Uart接口和SDRAM接口。
通过AVALON总线构建16位AD转换器IP核接口，用于读取2通道挠性陀螺数据。
通过AVALON总线构建16位DA转换器IP核接口，用于提供2通道陀螺施矩信号。
通过AVALON总线构建4路周期占空比可调PWM发生器IP核，用于驱动电机。
配置NIOSII自带SPI接口外接8Mb掉电不丢失Flash存储器,用于存储系统信息和陀螺漂移数据。
通过AVALON总线构建Uart接口IP核，用于与显控台、图像处理、传感器通讯。
通过AVALON总线配置16位光电编码器读取IP核，用于完成与测角功能。
通过配置NIOSII内部自带定时器，用于完成系统稳定环和位置环采样。
本发明采用FPGA构建系统，实现了一种高速、接口丰富、灵活易更改的控制系统硬件平台，适用于光电吊舱的陀螺稳定平台控制。
附图说明
图1是硬件控制电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，包括由FPGA内部逻辑单元构建的可编程NIOSII处理器，以该NIOSII处理器为核心，构建外围接口。外围接口包括AD接口、DA接口、测角传感器接口、PWM接口、SPI接口、Uart接口和SDRAM接口。
本实施例中，采用ALTERA公司生产的CYCLONE系列FPGA作为核心，能够使设计者在很短时间内构建一个完整的可编程系统。利用SOPCBuilder软件自定义一款NIOSII处理器，其中主频、外围接口、定时器均可灵活配置，能够满足设计要求。
本实施例中，选用EP2C20Q240I6型FPGA，SPI存储器选用M25P80型FLASH，AD转换器选用AD7892，DA转换器选用AD7846，Uart串行编解码器选用MAX3491。利用软件构建NIOSII处理器，选择占资源最多，功能也最多，速度最快的NiosII/f型处理器。
配置SDRAM接口，本系统采用SDRAM存储器作为数据存储器和程序运行内存，具备容量大，体积小，速度快的特点，存储器选取HY57V641620ET-7I型SDRAM存储器。
配置串行Flash接口，与外围EPCS16串行Flash交联，实现程序存储。
建立JTAGUart，NIOSII处理器通过此接口完成在线编程和仿真。
建立4通道串行通讯接口，通过VHDL语言编写Uart通讯模块，通过AVALON总线挂在NIOSII处理器上，能够通过程序设置波特率、校验位等参数。
建立4通道PWM接口，硬件语言编写PWM产生IP模块，通过AVALON总线挂在NIOSII处理器上，能够通过程序设置周期、占空比等参数。
AD、DA读写接口，编写读写逻辑控制模块，读写AD、DA转换器。其中AD通道采集陀螺数据，DA通道为给陀螺施矩值。
配置角度传感器接口，通过编写读写逻辑控制角度传感器的读写。
设置4位IO口为输出模式，驱动4个LED，指示系统工作状态。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，包括由FPGA内部逻辑单元构建的可编程NIOSII处理器，以该NIOSII处理器为核心，构建外围接口。
2.根据权利要求1所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，所述外围接口包括AD接口、DA接口、测角传感器接口、PWM接口、SPI接口、Uart接口和SDRAM接口。
3.根据权利要求2所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，通过AVALON总线构建16位AD转换器IP核接口，用于读取2通道挠性陀螺数据。
4.根据权利要求2所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，通过AVALON总线构建16位DA转换器IP核接口，用于提供2通道陀螺施矩信号。
5.根据权利要求2所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，通过AVALON总线构建4路周期占空比可调PWM发生器IP核，用于驱动电机。
6.根据权利要求2所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，配置NIOSII自带SPI接口外接8Mb掉电不丢失Flash存储器,用于存储系统信息和陀螺漂移数据。
7.根据权利要求2所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，通过AVALON总线构建Uart接口IP核，用于与显控台、图像处理、传感器通讯。
8.根据权利要求2所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，通过AVALON总线配置16位光电编码器读取IP核，用于完成与测角功能。
9.根据权利要求1所述的一种光电吊舱陀螺稳定控制平台，其特征在于，通过配置NIOSII内部自带定时器，用于完成系统稳定环和位置环采样。
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