無線電導(dǎo)航數(shù)字信號源的系統(tǒng)設(shè)計，完整參考方案

　　3.2 軟件設(shè)計

　　3.2.1上位機(jī)軟件設(shè)計。

　　上位機(jī)軟件任務(wù)主要是產(chǎn)生可供信號源識別的頻率、方位、工作模式、通道選擇以及其他控制信息，加上規(guī)定的標(biāo)頭以區(qū)分控制命令，通過RS422/232串口將控制命令傳送至信號源，以產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)字信號。

　　3.2.2 FPGA處理任務(wù)設(shè)計

　　FPGA硬件任務(wù)主要是產(chǎn)生高精度的調(diào)制射頻信號，F(xiàn)PGA主要任務(wù)包括：

　　讀取MicroBlaze解析的載波頻率、方位角信息及其他相關(guān)信息;

　　產(chǎn)生音頻信號，載波信號與方位角信號;

　　接收兩路AD采樣低頻信號;

　　合成激勵信號并傳送至DA轉(zhuǎn)換器輸出。

　　FPGA模塊處理單元組成如圖2所示。

　　圖2 FPGA 模塊處理單元組成示意圖

　　3.2.3 MicroBlaze處理任務(wù)核心設(shè)計：

　　MicroBlaze系統(tǒng)的軟件設(shè)計需要先配置軟件描述文件(.MSS)，生成的軟件描述文件列出了所有外設(shè)的驅(qū)動信息。函數(shù)庫產(chǎn)生器利用這些配置信息，配置相應(yīng)的驅(qū)動程序函數(shù)庫，利用這些函數(shù)庫可以在SDK集成環(huán)境中編寫相應(yīng)的接收解析程序以實現(xiàn)MicroBlaze的控制功能。最后將基于MicroBlaze的UART控制器的硬件結(jié)構(gòu)和應(yīng)用軟件工程打包導(dǎo)入到ISE中，作為ISE工程的子模塊使用，即可完成MicroBlaze控制器的軟件設(shè)計。其軟件處理流程如下圖3所示：

　　圖3 MicroBlaze軟件處理流程

　　四、本設(shè)計要點(diǎn)

　　無線電導(dǎo)航系統(tǒng)是實現(xiàn)民機(jī)和軍機(jī)近程導(dǎo)航的主要設(shè)備，而在具體調(diào)試時需要各種導(dǎo)航信號，來測試導(dǎo)航設(shè)備的定向靈敏度，定向精度和定向速度。由于各種導(dǎo)航信號有所不同，很少有通用的設(shè)備平臺能夠同時產(chǎn)生不同導(dǎo)航信號。并且由于傳統(tǒng)信號源都是機(jī)械、旋鈕式，無法將信號精度、大小做到令人滿意。傳統(tǒng)的信號源一般采用RC振蕩電路、LC振蕩電路、石英晶體振蕩電路或波形發(fā)生集成電路來實現(xiàn)，很難在較寬的頻帶內(nèi)實現(xiàn)高質(zhì)量、高頻率精度和高穩(wěn)定性波形的輸出，且一般頻率調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)電阻、電感、電容參數(shù)或變?nèi)荻O管的電容量來實現(xiàn)，難于實現(xiàn)高精度和數(shù)控調(diào)節(jié)。本設(shè)計采用了嵌入式系統(tǒng)的思想，具有以下兩個顯著特點(diǎn)：

　　靈活性：能通過更換程序或模塊來適應(yīng)多種工作頻段和多種工作方式;

　　通用性：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用，功能實現(xiàn)靈活。不同的通信系統(tǒng)可由相對一致的硬件利用不同的軟件來實現(xiàn)，系統(tǒng)功能的改進(jìn)和升級也很方便。

　　本設(shè)計同時采用了大規(guī)模FPGA，可將信號源的定向精度提高至0.1度，輸出波形頻率分辨率達(dá)到0.01Hz，并且由于使用了高速DA芯片，最高數(shù)據(jù)率可達(dá)125MHz。

　　五、本設(shè)計主要應(yīng)用

　　無線電導(dǎo)航系統(tǒng)是實現(xiàn)民機(jī)和軍機(jī)近程導(dǎo)航的主要設(shè)備，而在具體調(diào)試時需要各種導(dǎo)航信號，來測試導(dǎo)航設(shè)備的定向靈敏度，定向精度和定向速度。由于各種導(dǎo)航信號有所不同，很少有通用的設(shè)備平臺能夠同時產(chǎn)生不同導(dǎo)航信號。并且由于傳統(tǒng)信號源都是機(jī)械、旋鈕式，無法將信號精度、大小做到令人滿意。本文設(shè)計了一整套無線電導(dǎo)航數(shù)字信號源方案，以產(chǎn)生各種無線電導(dǎo)航信號，上位機(jī)控制具體命令，能保證較高的信號頻率精度、方位精度和頻率大小，使得信號源平臺具備信號產(chǎn)生方法靈活、參數(shù)變化速度快、信號頻譜純度高，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，完全能滿足一般無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)要求，為無線電導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與測試提供了新思路，可以推廣至民/軍機(jī)的無線電導(dǎo)航調(diào)試使用。