一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器制造技術

本發明專利技術公示了一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器及其實現方法，包括上位機軟件、FPGA模塊、DSP模塊、電源模塊、時鐘緩沖芯片、2片2路8位AD模塊、4片10位DA模塊、DDR芯片、USB3.0模塊、2個J30J接口和串口電平轉換模塊。本發明專利技術可以實時將4路導航中頻信號通過USB3.0存儲于計算機硬盤中，并在需要時通過4路DA回顯或使用DSP分析導航中頻信號；也可以使用上位機通過DA輸出軟件模擬產生的導航中頻信號。本發明專利技術應用于衛星導航領域，具有成本低，研發周期短，設計難度小，系統復雜度低等優點，可以極大的提高導航產品的測試效率。

A navigation and acquisition device for navigation intermediate frequency signals based on FPGA and USB3.0

The invention discloses a FPGA navigation and USB3.0 IF signal acquisition and storage device based on repetition and its realization method, including PC software, FPGA module, DSP module, power module, clock buffer chip and 2 chip 2 8 4 10 AD module, DA module, DDR chip, USB3.0 module, 2 a J30J interface and serial level conversion module. The invention can real-time 4 navigation through the USB3.0 intermediate frequency signal is stored in the computer hard disk, and a back or use DSP IF signal analysis of navigation by 4 DA when required; can also use the computer simulation of navigation if signal generated by the output of the DA software. The invention is applied to the field of satellite navigation, and has the advantages of low cost, short research and development cycle, small design difficulty and low system complexity, and can greatly improve the testing efficiency of the navigation product.

【技術實現步驟摘要】
一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器
本專利技術涉及一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器及其實現方法，屬于衛星導航領域。
技術介紹
目前導航界測試定位導航產品的方法多為戶外或直接跑車測試，多受到人員的限制和天氣因素影響，測試環境搭建繁瑣，測試效率低下；市面上的導航衛星信號模擬器多采用軟件直接產生的方法，缺乏真實性與說服力?；贔PGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器可以將真實的衛星導航中頻信號采集存儲于計算機的硬盤中，并在實驗室環境下復現真實的衛星導航中頻信號，具備很強的真實性和說服力；也可直接使用設備自帶的DSP驗證導航算法，極大的提高了測試效率。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器及其實現方法，是為了解決導航產品測試時效率低下的問題。其具有利用AD與USB3.0技術實時采集存儲4路衛星導航中頻信號，利用DA與USB3.0技術復現4路衛星導航中頻信號，還可利用板載DSP芯片驗證導航算法的功能。本專利技術技術方案如下：一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器，包括上位機軟件、FPGA模塊、DSP模塊、電源模塊、時鐘緩沖芯片、2片2路8位AD模塊、4片10位DA模塊、DDR芯片、USB3.0模塊、2個J30J接口和串口電平轉換模塊；上位機軟件包括：數據存儲部分與數據提取部分。所述的FPGA模塊包括FPGA、JTAG鏈路和FLASH，FPGA使用Xilinx的型號為XC6SLX150-3FGG484I，JTAG鏈路使用MasterSelectMap連接方式，FLASH使用Xilinx的型號為XCF32P。所述的DSP模塊包括DSP芯片、FLASH芯片、看門狗電路和時鐘震蕩電路，DSP芯片使用TI的TMS320C6747-PBGA256，看門狗電路使用TI的TPS3823-33，FLASH使用Adesto的SPI-Flash，型號為AT25DF081A，時鐘震蕩電路使用24M晶體振蕩器。FPGA與DSP使用EMIF總線進行通信，靜態RAM選用Cypress的CY7C1011，EEPROM選用Atmel的AT28BV64B。所述的電源模塊包括電源接口和電壓轉換芯片，所述電源接口連接9至42V的寬輸入電源，經所述電壓轉換芯片轉換后輸出。所述的時鐘緩沖芯片使用Cypress的CY2304，輸入連接射頻前段時鐘信號，輸出連接FPGA與AD。所述AD模塊使用TI的AD9288。所述DA模塊使用TI的AD9707。所述DDR芯片使用Micron的DDR2SDRAM，型號為MT47H64M16。所述的USB3.0模塊包括USB3.0芯片和接口，USB3.0芯片選擇Cypress的CYUSB3014，接口選擇Micro-USB3.0-AB。所述的CYUSB3014芯片與所述FPGA的接口采用MasterFIFOInterface模式。所述的上位機軟件主要具備兩種功能：數據采集存儲功能，將USB3.0總線上的導航中頻數據存儲于計算機的硬盤中；數據輸出功能，將計算機硬盤中的導航數據輸出至USB3.0總線上。本專利技術的有益效果在于：1.本專利技術采集存儲復現的信號都為真實的導航衛星中頻信號，具備很強的真實性和說服力，極大的提高了導航產品的測試效率，縮短研發周期。2.本專利技術具有4路AD與DA，可任意采集復現4路GPS、BD或GLONASS信號。3.本專利技術集采集存儲復現功能與模擬導航中頻信號產生功能為一體，降低了成本，提高了測試效率。4.本專利技術使用結構簡單的USB3.0作為數據傳輸總線，模擬導航中頻信號產生功能只需先產生二進制文件，再使用數據輸出功能就可產生模擬導航中頻信號，不需要實時產生實時輸出看，因此只需要中低端的計算機與FPGA，成本更低，方法更簡單，開發周期短。附圖說明圖1是本專利技術基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器的硬件架構圖。圖2是本專利技術基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器的上位機軟件架構示意圖。圖3是本專利技術基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器的上位機數據采集存儲與數據輸出功能的軟件流程圖。具體實施方式通過下面對實施例的描述，將更加有助于公眾理解本專利技術，但不能也不應當將申請人所給出的具體的實施例視為對本專利技術技術方案的限制，任何對部件或技術特征的定義進行改變和/或對系統整體結構作形式的而非實質的變換都應視為本專利技術的技術方案所限定的保護范圍。請參閱圖1，本專利技術基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器，硬件部分包括：FPGA模塊、DSP模塊、電源模塊、時鐘緩沖芯片、2片2路8位AD模塊、4片10位DA模塊、DDR芯片、USB3.0模塊、2個J30J接口和串口電平轉換模塊。具體工作過程為：采樣存儲過程：上位機給USB3.0DEVICE發送寫硬盤請求，USB3.0DEVICE使能接收標志位，FPGA進入接收狀態，使能設置AD及外部電路。衛星信號經過導航接收機下變頻至中頻信號，通過信號調理電路對信號進行多路選擇后，進行模數轉換，送至FPGA。FPGA通過緩存技術和GPIF接口送至USB3.0驅動芯片，通過USB3.0接口送至上位機，寫入計算機的硬盤中。復現過程：上位機給USB3.0DEVICE發送讀硬盤請求，USB3.0DEVICE使能復現標志位。FPGA進入讀狀態，初始化DA設備，從USB3.0接口讀取上位機提供的硬盤數據，通過緩存技術按照恒定速率寫DA。請參閱圖2，本專利技術基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器的上位機軟件，其基本結構包括：設置模塊、狀態顯示模塊、USB讀模塊、USB寫模塊以及計時模塊。設置模塊完成復位、刷新以及輸入、輸出端口的選擇；狀態顯示模塊將實時的顯示上位機讀寫狀態；上位機USB寫模塊用于選擇讀取文件路徑和選擇讀取文件數量；上位機USB讀模塊用于選擇保存文件的路徑和寫入單個文件的大?。挥嫊r模塊將對USB讀寫數據進行計時，并實時顯示。請參閱圖3，本專利技術基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器的上位機數據采集存儲與數據輸出功能的軟件流程圖，上位機作為連接電腦和電路板的橋梁，由USB寫模塊和USB讀模塊組成。具體工作過程為：PC數據發送至USB端口實現USB寫功能，USB端口數據寫入電腦實現USB讀功能。在USB寫模塊，首先將要發送的數據以數字“1，2，3”按順序命名并存入指定的文件夾下，上位機選擇PC端要發送的文件，并設定一次性向USB端口發送的文件數量，選擇開始讀，對數據進行發送并計時。在USB讀模塊，選擇要保存的文件路徑和單個文件的大小，上位機將收到的數據寫入文件，上位機接收USB讀入數據，保存并計時，當一個文件寫滿時，開始寫入下一個文件中，每一個文件都以“1、2、3”按順序自動命名并保存在固定的路徑下。特別的，硬件部分中DDRSDRAM使用1Gbit緩存，如果將DDR的讀和寫比作跑圈問題，讀地址和寫地址比作兩位運動員，那么當采集存儲時，由于讀數據速率恒定，傳輸速率不恒定，因此采用DDR讀地址不斷追趕寫地址，但是永遠追趕不上的追逐方式，保證數據采集時刻有最大的緩存空間，不丟失；當數據復現時，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器及其實現方法，其特征在于，所述系統包括：上位機軟件、FPGA模塊、DSP模塊、電源模塊、時鐘緩沖芯片、2片2路8位AD模塊、4片10位DA模塊、DDR芯片、USB3.0模塊、2個J30J接口和串口電平轉換模塊。所述的采集存儲與復現數據，都為真實導航中頻信號。所述的4路AD與DA可以采集回顯4路不同的導航中頻信號。

【技術特征摘要】
1.一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲復現器及其實現方法，其特征在于，所述系統包括：上位機軟件、FPGA模塊、DSP模塊、電源模塊、時鐘緩沖芯片、2片2路8位AD模塊、4片10位DA模塊、DDR芯片、USB3.0模塊、2個J30J接口和串口電平轉換模塊。所述的采集存儲與復現數據，都為真實導航中頻信號。所述的4路AD與DA可以采集回顯4路不同的導航中頻信號。2.根據權利要求1所述的一種基于FPGA與USB3.0的導航中頻信號采集存儲器及其實現方法，其特征在于，USB3.0芯片使用CYUSB3014，與F...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龔文飛，王俊，宋金坤，藺鴻，郭旭強，靳文鑫，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發明
國別省市：北京,11