CN106979790B - 一种光纤陀螺组合的接口电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺组合的接口电路，包含：FPGA，其与上位机连接；第一串口收发电路，其输入端与光纤陀螺组合连接，输出端与所述FPGA连接，时序上电控制电路，其与所述FPGA连接，用于分时对FPGA供电；I/V转换放大电路，其输入端与加表组合连接，输出端与A/D转换电路的输入端连接；所述A/D转换电路的输出端与所述FPGA连接；第二串口收发电路，其一端与所述FPGA连接，另一端与上级系统连接；所述第二串口收发电路用于接收所述FPGA输出的光纤陀螺组合与加表组合的角速度以及加速度信息，并向所述上级系统输出；PROM用于存储用于信号处理的非易失软件程序。本发明具有结构简单，上电启动快的优点。

Description

一种光纤陀螺组合的接口电路
技术领域
本发明涉及惯性敏感器测量机构领域,特别涉及一种用于光纤陀螺组合的接口电路。
背景技术
为了适应航天的发展，目前武器领域越来越向体积小、射程远、精度高趋势发展，因此对敏感测量机构提出了更高的要求，进一步要求更小的体积，更优的启动特性，那么用于该领域的光纤陀螺组合必须具备小体积、上电启动快的特性。
对于光纤陀螺组合，目前常用的接口电路存在如下两个缺点：
一是体积过大，对于电流输入信号的处理方式常规采用IF电路实现，该电路虽然精度高但是其体积相对较大，无法满足惯性测量组合体积小的要求。
二是上电启动慢，且上电需要读取程序才能自动运行，常规方法采用串行加载，该方法造成上电启动时间相对较慢，无法完全符合武器领域快速性要求。
所以目前常用接口电路存在体积大、上电启动慢等问题，难以符合光纤陀螺组合使用要求。
发明内容
本发明目的是提供一种光纤陀螺组合的接口电路，实现使光纤陀螺组合的接口电路具有必须具备小体积、上电启动快的特性的目的。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种光纤陀螺组合的接口电路，包含：FPGA，其与上位机连接；第一串口收发电路，其输入端与光纤陀螺组合连接，输出端与所述FPGA连接，用于接收光纤陀螺组合输出的数字信号，并输出所述光纤陀螺组合对外导航数据；时序上电控制电路，其与所述FPGA连接，用于分时对FPGA供电；I/V转换放大电路，其输入端与加表组合连接，输出端与A/D转换电路的输入端连接，所述I/V转换放大电路用于对所述加表组合输出的电流信号转换为电压信号，同时对电压信号进行放大和差分处理并输出；所述A/D转换电路的输出端与所述FPGA连接，用于将所述I/V转换电路输出的模拟电压信号转换成与所述FPGA相匹配的数字信号；第二串口收发电路，其一端与所述FPGA连接，另一端与上级系统连接；所述第二串口收发电路用于接收所述FPGA输出的光纤陀螺组合与加表组合的角速度以及加速度信息，并向所述上级系统输出；PROM，其与所述FPGA连接，用于存储用于信号处理的非易失软件程序。
优选地，所述时序上电控制电路进一步用于分时对FPGA的可配置逻辑模块、输出输入模块与内部连线模块的电压1.0V、2.5V和3.3V供电。
优选地，所述光纤陀螺组合的接口电路进一步设有EEPROM，其与所述FPGA 连接，用于存储或离线上传或修改所述FPGA通过SPI读写数据协议输出的非易失标定参数。
优选地，所述非易失标定参数进一步为所述FPGA从所述上位机读取32位浮点型数据。
优选地，所述FPGA上电读取EEPROM所存储的非易失标参数并对其进行标定补偿运算。
优选地，所述FPGA与PROM之间采用23位地址自动累加方式并行传输16位数据。
本发明与现有技术相比，具有以下优点；
本发明采用小型PCB布局完成了三只光纤陀螺和三只加表的采集与处理，实现了光纤陀螺组合的小型化；对程序的加载采用并行方式，FPGA上电初始状态并行读取PROM程序，读取时间大大缩短，有效提高了上电启动特性，满足快速性要求；可由外部控制进行标定参数上传及修改，FPGA可从上位机读取标定参数，通过SPI传输协议将标定参数存储到EEPROM，实现离线上传，提高了工程实用性。
附图说明
图1为本发明一种光纤陀螺组合的接口电路结构框图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，本发明一种光纤陀螺组合的接口电路，整体上是一种小体积信号采集处理系统，包含：
现场可编程门阵列700，简称FPGA；
第一串口收发电路101，其输入端与三只独立光纤陀螺连接，输出端与所述FPGA700连接；所述第一串口收发电路101用于接收三只独立光纤陀螺的RS422数字信号，并输出光纤陀螺组合对外导航数据。
时序上电控制电路200，其与所述FPGA700连接，用于分时对FPGA700设有的可配置逻辑模块、输出输入模块与内部连线模块等三个核心电压1.0V、2.5V和3.3V供电，保证FPGA上电有序正常工作。
I/V转换放大电路300，其输入端与三只加表连接，输出端与A/D转换电路400的输入端连接；所述I/V转换放大电路300用于对所述三只加表输入的电流信号转换为电压信号，同时对电压信号进行放大和差分处理并输出；提高信噪比，减小共模信号干扰。
所述A/D转换电路400的输出端与所述FPGA700连接；所述A/D转换电路400用于将所述I/V转换电路300输出的模拟电压信号进行模数转换，转换成FPGA 700可采集的数字信号；
第二串口收发电路102，其一端与所述FPGA700连接，另一端与上级系统连接；所述第二串口收发电路102主要用于接收所述FPGA700输出的三只光纤陀螺、三只加表的角速度和加速度信息，并其接收的信息向所述上级系统输出；
电子抹除式可复写只读存储器500，简称EEPROM，其通过所述FPGA 700与上位机连接，FPGA700从外部上位机读取32位浮点型数据，通过SPI读写数据协议实现标定参数的存储和读取，所述EEPROM 500用于存储所述FPGA700从所述上位机读取的非易失标定参数，保证接口电路断电后数据不丢失。
可编程只读存储器600，简称PROM，其与所述FPGA 700连接，用于存储软件程序。
PROM存储用于信号处理的非易失程序，FPGA在上电初始状态并行加载PROM程序，加载完毕后自动运行，采集A/D转换电路输出的数字信号和光纤陀螺RS422数字信号，进行标定参数补偿运算，通过第二串口收发电路102实时发送导航数字信号。
综上所述，所述FPGA 700在上电初始状态并行加载PROM 600中存储的程序，加载完毕后同步采集A/D转换电路400的数字信号以及第一串口收发电路101输出的数字信号，经过EEPROM 500存储的标定参数的补偿运算后利用第二串口收发电路102打包外发到上级系统完成导航计算。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种光纤陀螺组合的接口电路，其特征在于，包含：
FPGA，其与上位机连接；
第一串口收发电路，其输入端与光纤陀螺组合连接，输出端与所述FPGA连接，用于接收光纤陀螺组合输出的数字信号，并输出所述光纤陀螺组合对外导航数据；
时序上电控制电路，其与所述FPGA连接，用于分时对FPGA的可配置逻辑模块、输出输入模块与内部连线模块进行供电；
I/V转换放大电路，其输入端与加表组合连接，输出端与A/D转换电路的输入端连接，所述I/V转换放大电路用于对所述加表组合输出的电流信号转换为电压信号，同时对电压信号进行放大和差分处理并输出；
所述A/D转换电路的输出端与所述FPGA连接，用于将所述I/V转换放大电路输出的模拟电压信号转换成与所述FPGA相匹配的数字信号；
第二串口收发电路，其一端与所述FPGA连接，另一端与上级系统连接；所述第二串口收发电路用于接收所述FPGA输出的光纤陀螺组合与加表组合的角速度以及加速度信息，并向所述上级系统输出；
PROM，其与所述FPGA连接，用于存储用于信号处理的非易失软件程序；
EEPROM，其与所述FPGA 连接，用于存储或离线上传或修改所述FPGA通过SPI读写数据协议输出的非易失标定参数；
其中，所述FPGA在上电初始状态并行加载PROM中存储的程序，加载完毕后同步采集A/D转换电路的数字信号以及第一串口收发电路输出的数字信号，经过EEPROM存储的标定参数的补偿运算后利用第二串口收发电路打包外发到上级系统完成导航计算。
2.如权利要求1所述一种光纤陀螺组合的接口电路，其特征在于，所述时序上电控制电路进一步用于分时对FPGA的可配置逻辑模块、输出输入模块与内部连线模块的电压1.0V、2.5V和3.3V供电。
3.如权利要求1所述一种光纤陀螺组合的接口电路，其特征在于，所述非易失标定参数进一步为所述FPGA从所述上位机读取32位浮点型数据。
4.如权利要求3所述一种光纤陀螺组合的接口电路，其特征在于，所述FPGA上电读取EEPROM所存储的非易失标定参数并对其进行标定补偿运算。
5.如权利要求1所述一种光纤陀螺组合的接口电路，其特征在于，所述FPGA与PROM之间采用23位地址自动累加方式并行传输16位数据。
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