۵۳۵۷پ
per
پیاده سازی سخت افزاری بهینه شده ی سیستم مجتمعGPS/INS
/بهرام رشیدی
تبریز:دانشگاه‌تبریز،دانشکده برق و کامپیوتر ، گروه الکترونیک
۲۰۲ص
چاپی
فاقد اطلاعات کامل
کارشناسی ارشد
الکترونیک - طراحی مدارات مجتمع آنالوگ
۱۳۹۰/۰۶/۲۵
تبریز:دانشگاه‌تبریز،دانشکده برق و کامپیوتر ، گروه الکترونیک
در این پایان نامه، پیاده سازی سیستم مجتمع شده ی GPS/INS بر اساس یک سیستم سخت افزاری پیاده شده بر مبنای پردازنده یDSP ، TMS۳۲۰C۶۷۱۳(PYP) وFPGA ،۴PQG۲۰۸C -۳ XCS۴۰۰- Spartanبصورت یک مینیمم بردcost - Lowجدید بهینه شده در دو لایه ارائه می کند .سیستم های ناوبری INS و GPS دارای استفاده های وسیعی در کاربردهای ناوبری و موقعیت یابی دارند .ترکیب کردن این دو سیستم در کنار همدیگر بر ضعف این دو سیستم به صورت تنها غلبه می کند، بتابراین عملکرد کل سیستم بهبود خواهد یافت .سیستم ناوبری دارای محاسبات زیاد، سرعت بلادرنگ بالا، و انجام عملیات با دقت زیادی می باشند، بنابراین ما نیاز داریم که سیستم سخت افزاری با کارایی بالا طراحی کنیم .در سال های اخیر استفاده از ترکیب FPGA و DSP در کاربردهای پردازش سیگنال های دیجیتالی استفاده های زیادی پیدا کرده اند .در واقع FPGA دارای مشخصات منحصر به فردی برای توسعه عملکرد بلادرنگ سیستم در زمینه دریافت داده به عنوان یک واسط و کنترل عملیات کل سیستم دارا می باشد .و می توان با پیاده کردن چندین المان بر روی این تراشه حجم پیچیدگی ها را کم کنیم، از جمله المان های پیاده شده بر روی این تراشه شامل پروتکل سریال UART وSPI ،FIFO ها، مدارات کنترلی سیستم، تقسیم کننده های فرکانسی و glue logic کل برد می باشد .بنابراین ما از FPGA برای ایجاد سیستمی انعطاف پذیر در توسعه سیستم مجتمع GPS/INS استفاده کردیم .ما برای ارتباط بین این دو تراشه از تکنیک EDMA استفاده نمودیم تا بدین گونه داده ها ی دریافتی از طریق FPGA بدون دخالت CPU وارد کانال های اختصاص داده شده در DSP شوند و الگوریتم های ناوبری بر روی آنها اجرا شوند .و در نهایت داده مطلوب خروجی که شامل پارامترهای ناوبری می باشند از طریق کنترلر EDMA به FPGA انتقال یابند و از آنجا توسط پورت سریالی که در FPGA طراحی شده است به سیستم خروجی برای پردازش و نمایش انتقال یابد .با این تکنیک توانسته ایم سرعت عملکرد سیستم را بالا ببریم و به سیستمی بالادرنگ برسیم .برد ارائه شده در دو لایه می باشد، که برای کوچک تر طراحی کردن آن ما قطعات مورد استفاده در برد را در دو طرف برد نصب کرده ایم .از جمله قطعاتی که در لایه پایینی برد نصب شده اند خازن های بای پس پایه های تغذیه ی DSP و FPGA می باشند .تا هم توانسته باشیم آنها را تا حد امکان به این پایه ها نزدیک کنیم و هم بجای اشغال کردن لایه بالای برد از فضای باز لایه پایینی برد استفاده کرده باشیم .و اندازه ی برد ارائه شده را کاهش دهیم .تمام قطعات بکار رفته در برد بصورت نصب سطحی می باشند تا هم جای کمتری را اشغال کنند و هم مشخصه الکتریکی بهتر داشته باشند .برای طراحی برد از نرم افزار Altium Designer ۰۹ و برای تست و شبیه سازی تمام برنامه های VHDL و++ C مربوط به طراحی از نرم افزارهایQuartus II ۹.۱ ، Xilinx ISE v ۷.۱ و نرم افزارهای CCS ۳.۳ و++ Visual C استفاده کرده ایم .در مقایسه ای که با سیستم های سخت افزاری متداول برای پیاده سازی سیستم مجتمع GPS/INS انجام داده ایم، سیستم ارائه شده دارای ساختاری کوچکتر، سرعت پردازش بالا، انعطاف پذیری خوب در دریافت داده ها ورودی، و هزینه ی کم می باشد .و بخاطر استفاده از DSP و FPGA در برد طراحی شده به عملکرد بالای دست یافته ایم
In this thesis, we present implementation of GPS/INS integrated system based on a implemented hardware system to form a new low-cost and minimum embedded board include DSP processor, TMS۳۲۰C۶۷۱۳(PYP) and FPGA, Spartan-۳ XCS۴۰۰-۴PQG۲۰۸C. INS and GPS technologies have widely used in a variety of positioning and navigation applications. Integration of GPS and INS can overcome the weakness and drawback of the individual systems, thus can improve the overall performance. Navigation system has huge computation amount, high real-time speed, high-precision operation, thus we need that design a hardware system to high performance. These years, the using of both DSP and FPGA applied widely, in applications of digital signal processing really time. The FPGA has unique characteristic to improve the real-time functionality of interface and control total of system. We implement several digital element on this chip until design complexity be few among implemented elements on FPGA include serial protocol UART, SPI and also FIFO's, digital control units, frequency dividers, glue logic total of proposed embedded board. Thus FPGA provides a flexible system the development of an integrated navigation GPS/INS. We use of EDMA controller of DSP technique for relate between DSP and FPGA until transmit data between the FPGA and DSP channels without CPU intervention. In final desirable output data that include navigation parameters transmit of EDMA to FPGA and then via serial port on FPGA transmit to output system for processing and display. Thus we can above process speed of system and received to the real-time system. The design goal was to implement as many as possible low-cost and minimum size board and also acquisition input signals to process then in a short time period. The properties of proposed new low-cost and minimum embedded board are includes: mount elements in two side of board for minimize of board and also place decoupling capacitors (by pass) for the DSP and FPGA in bottom layer of board strictly below these two ICs because they should be placed as close as possible to the power supply pins DSP and FPGA, we use Surface-mount devices (SMD) elements complete because SMDs are better than leaded devices in dealing with RF energy because of the reduced inductances and closer component placements available. We for design of proposed low-cost embedded board use Altium Designer ۰۹ software also for test and simulation total of VHDL and C++ program use Quartus II ۹.۱, Xilinx ISE v ۷.۱, CCS ۳.۳ and Visual C++ ۶.۰ softwares. In compare to others works proposed system have small structure, high process speed, good flexible in data acquisition, and low-cost
Embedded board
kalman filter
embedded system design
Low-Cost
real-time
microcomputer ground
reconfigurable architectures
EDMA
GPS
INS
رشیدی، بهرام
کریمیان خسروشاهی، قادر، استاد راهنما
کیقبادی، جعفر، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
