捷聯慣性組合導航系統(tǒng)的工程設計
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2．2 導航解算模塊
導航解算模塊是捷聯慣性組合導航系統(tǒng)的核心。該部分的功能主要完成姿態(tài)矩陣的即時修正、位置姿態(tài)信息的求取和卡爾曼濾波等運算。要求導航計算機對浮點數據的處理能力強，并且整個導航計算中涉及大量的矩陣計算，運算量較大。PC104采用中斷機制工作，需要處理FPGA數據準備好中斷請求、導航計算、濾波計算。
2．3 FPGA和PC104之間的通信
設計采用兩個控制器結構，PC104要進行導航解算，就要將FPGA采集處理后的數據接收。若通過FIFO來傳遞數據，由于FIFO的先進先出原則，則存在一個采用頻率和解算速率的配合問題。而系統(tǒng)又要求較好的實時性，即每次要進行解算都能立即得到最新的實時數據。雙口RAM方式無論是通信速率還是硬件實現的難易程度上都是處理器問高速通信的最佳選擇。系統(tǒng)采用雙口RAM實現FPGA和PC104之間的數據共享。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/190720.htm
雙口RAM存儲器具有兩套獨立的讀寫控制線、地址線和數據線?？梢宰杂稍L問，互不干擾。用FPGA實現雙口RAM的功能可以較好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性使得基于FPGA的雙口RAM易于進行修改、測試及系統(tǒng)升級，可降低設計成本，縮短開發(fā)周期，減小了導航計算機的體積。因此本設計直接采用FPGA構建雙口RAM，同時進行讀寫操作控制。PC104總線上的I／O地址范圍為0000H～FFFFH，選取地址段0200H～027FH作為雙口RAM的地址段，共128個地址單元。FPGA與PC104引腳電平不同，FPGA的I／O口供電電壓為3．3 V，PC104的總線為5 V TTL電平。因此，為使系統(tǒng)安全穩(wěn)定地工作，需要一個電平轉換器件。在PC104和FPGA之間使用起電平轉換作用的CPLD，同時由它產生地址譯碼電路。
3 軟件設計
軟件設計以滿足導航參數解算為主，采集模擬的慣性測量器件及GPS數據，通過雙CPU之間的軟硬件形成呼叫和應答機制。由FPGA負責加速度計和陀螺儀輸出信息的采集及數據處理，采用FPGA接收讀取GPS的數據；PC／104工控機負責對FPGA采集到的數據進行解算。對控制采樣及數據處理模塊的軟件設計主要是控制A／D轉換，構建內部存儲器、數字濾波器和串行接口等，采用硬件描述語言Verilog HDL。組合系統(tǒng)的解算由PC104完成，對PC104的軟件設計采用C語言在DOS系統(tǒng)下在Turbo C中編寫，導航解算應有不同的解算周期。因此，導航計算機系統(tǒng)軟件設計分為FPGA軟件和PC／104主控系統(tǒng)軟件兩部分。
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