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

　　3.2 軟件設(shè)計(jì)

　　3.2.1上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。

　　上位機(jī)軟件任務(wù)主要是產(chǎn)生可供信號(hào)源識(shí)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(hào)源，以產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)字信號(hào)。

　　3.2.2 FPGA處理任務(wù)設(shè)計(jì)

　　FPGA硬件任務(wù)主要是產(chǎn)生高精度的調(diào)制射頻信號(hào)，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(hào)，載波信號(hào)與方位角信號(hào);

　　接收兩路AD采樣低頻信號(hào);

　　合成激勵(lì)信號(hào)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(jì)：

　　MicroBlaze系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(jì)。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(jì)要點(diǎn)

　　無線電導(dǎo)航系統(tǒng)是實(shí)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(shí)需要各種導(dǎo)航信號(hào)，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(hào)有所不同，很少有通用的設(shè)備平臺(tái)能夠同時(shí)產(chǎn)生不同導(dǎo)航信號(hào)。并且由于傳統(tǒng)信號(hào)源都是機(jī)械、旋鈕式，無法將信號(hào)精度、大小做到令人滿意。傳統(tǒng)的信號(hào)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(shí)現(xiàn)，很難在較寬的頻帶內(nèi)實(shí)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(shí)現(xiàn)，難于實(shí)現(xiàn)高精度和數(shù)控調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用了嵌入式系統(tǒng)的思想，具有以下兩個(gè)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(shí)現(xiàn)靈活。不同的通信系統(tǒng)可由相對(duì)一致的硬件利用不同的軟件來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)功能的改進(jìn)和升級(jí)也很方便。

　　本設(shè)計(jì)同時(shí)采用了大規(guī)模FPGA，可將信號(hào)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(jì)主要應(yīng)用

　　無線電導(dǎo)航系統(tǒng)是實(shí)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(shí)需要各種導(dǎo)航信號(hào)，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(hào)有所不同，很少有通用的設(shè)備平臺(tái)能夠同時(shí)產(chǎn)生不同導(dǎo)航信號(hào)。并且由于傳統(tǒng)信號(hào)源都是機(jī)械、旋鈕式，無法將信號(hào)精度、大小做到令人滿意。本文設(shè)計(jì)了一整套無線電導(dǎo)航數(shù)字信號(hào)源方案，以產(chǎn)生各種無線電導(dǎo)航信號(hào)，上位機(jī)控制具體命令，能保證較高的信號(hào)頻率精度、方位精度和頻率大小，使得信號(hào)源平臺(tái)具備信號(hào)產(chǎn)生方法靈活、參數(shù)變化速度快、信號(hào)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(jì)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。