基于DSP與FPGA的全姿態(tài)指引儀的設(shè)計(jì)

　　1 全姿態(tài)指引儀的功能與原理

　　飛行儀表的綜合顯示系統(tǒng)主要包括全姿態(tài)指引儀、電子航道羅盤、導(dǎo)航儀和視景儀等模塊化儀表設(shè)備，其中電子全姿態(tài)指引儀的顯示信息包括姿態(tài)指引信息、高度信息、速度信息和工作狀態(tài)信息等。它的主要任務(wù)就是以動(dòng)態(tài)圖形和字符的形式實(shí)時(shí)的顯示飛行參數(shù)，以便飛行員準(zhǔn)確的獲取所需要的信息，并進(jìn)行及時(shí)安全的操縱。全姿態(tài)指引儀區(qū)域填充運(yùn)算主要針對(duì)內(nèi)部天地球區(qū)域，如圖1(a)所示。以中間分界線即地平線為界，上部藍(lán)色區(qū)域代表天空，下部褐色區(qū)域代表陸地，地平線位置和角度決定兩個(gè)區(qū)域的形狀，在每次畫面刷新時(shí)都要重新生成圖形，上面疊加的字符和線段也要跟隨地平線一起旋轉(zhuǎn)。地平線的位置和角度是由兩個(gè)飛行參數(shù)決定的：俯仰角和側(cè)滾角。如圖l(b)所示，俯仰角θ決定地平線離圖形中心的垂直距離h，側(cè)滾角α決定其傾斜角度。

　　2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　電子全姿態(tài)指引儀對(duì)實(shí)時(shí)性提出了嚴(yán)格的要求，其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需要具有穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)。隨著DSP與FPGA技術(shù)發(fā)展，DSP+FPGA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在圖形圖像處理的應(yīng)用場合突顯出很強(qiáng)的優(yōu)越性，兩種器件分別適合復(fù)雜算法運(yùn)算和硬件并行運(yùn)算與控制。因而考慮將圖形運(yùn)算分步處理，將輪廓生成的工作交給DSP，而區(qū)域填充由FPGA硬件完成，這便是軟硬件填充方法。

　　工作時(shí)，輸入是多路傳感器信號(hào)，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入到FPGAl中按照特定的算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后，存入雙口RAMl中。DSP又通過雙口RAMl讀取預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，按照設(shè)定好的算法生成需要顯示的圖形與字符的輪廓，接著通過雙口RAM2傳給FPGA2，在FPGA2中完成字符圖形填充、反走樣、顯示等功能。DSP連接一個(gè)容量較大的SDRAM為全局共享外部存儲(chǔ)器，而FPGA通過連接一組容量較小的雙口RAM為局部共享存儲(chǔ)器。