專利名稱：基于fpga的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別涉及光纖陀螺數(shù)據(jù)的傳輸采 集，具體涉及一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型。
背景技術(shù)：
光纖陀螺是一種具有重大軍用和民用價值的新一代的角速度傳感器， 在近十年來各種中低精度的光纖陀螺己經(jīng)產(chǎn)品化，但是關(guān)于其數(shù)據(jù)傳輸采 集尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前很多企業(yè)在數(shù)據(jù)傳輸采集方面應(yīng)對不同的客戶 需求準(zhǔn)備不同的采集模型，每套系統(tǒng)都需要參照國軍標(biāo)GJB2426-95《光纖 陀螺測試方法》來設(shè)定，效率低下。
光纖陀螺的成本較高，許多內(nèi)部集成光學(xué)器件都是靜電敏感元件，所以 在光纖陀螺通電測試時的保護(hù)就顯得尤為重要。傳統(tǒng)光纖陀螺數(shù)據(jù)采集(系 統(tǒng))模型是以單片機(jī)為核心構(gòu)成的，由于內(nèi)部容量的限制只能進(jìn)行簡單的 數(shù)據(jù)采集分析功能，采集數(shù)據(jù)類型單一，因而不能實時顯示數(shù)據(jù)，因而在 測試初期不能及時發(fā)現(xiàn)問題，浪費(fèi)很多人力，物力，影響項目進(jìn)度，而且 給光纖陀螺供電時對開機(jī)沖擊缺乏有效的保護(hù)措施，不能有效保護(hù)待測的 光纖陀螺。如圖l所示，傳統(tǒng)光纖陀螺數(shù)據(jù)采集(系統(tǒng))模型只是把采集 到的脈沖數(shù)據(jù)經(jīng)過反相器整形后傳輸給計數(shù)器，經(jīng)三態(tài)門進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后 數(shù)據(jù)傳輸給C8051單片機(jī)進(jìn)行簡單的計算，最后數(shù)據(jù)經(jīng)過串口傳輸給上位 機(jī)分析。
光纖陀螺工作環(huán)境非常惡劣、苛刻，為模擬陀螺的工作環(huán)境，每一個 光纖陀螺樣機(jī)都必須在苛刻的試驗環(huán)境下測試，顯然要準(zhǔn)確、有效地評定 光纖陀螺儀的性能和精度，現(xiàn)有光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型已經(jīng)無法滿足使用 要求。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于FPGA的光纖 陀螺數(shù)據(jù)采集模型，該模型可以按照國軍標(biāo)GJB2426-95《光纖陀螺測試方 法》所要求的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為不同的客戶提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，而且可以有效的保 護(hù)客戶測試的樣機(jī)，提高工作效率。
本實用新型目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成
一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型，其特征在于該模型包括可編 程邏輯器件芯片F(xiàn)PGA,其中FPGA的輸出端通過串口輸出，接上位機(jī)。 所述FPGA具備智能化處理脈沖輸入和RS485串口輸入。 所述FPGA的輸入端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路接傳感器。 所述FPGA的輸出端連接可實時顯示的LCD顯示電路。 在FPGA與陀螺接口之間接有繼電器控制通斷。
本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是在符合GJB2426-95《光纖陀螺測試方法》要求 的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)情況下，可以同時完成多路光纖陀螺輸出脈沖、串口、電流等 不同類型數(shù)據(jù)的采集并在LCD和上位機(jī)上實時顯示出來，并可保證數(shù)據(jù)傳 輸?shù)目煽啃?，工作效率高，適用范圍廣，采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，抗干擾性強(qiáng)，

圖l為現(xiàn)有技術(shù)模型流程框圖2為本實用新型實施例模型流程框圖3為實施例模型實時采集的脈沖數(shù)據(jù)(零偏穩(wěn)定性)波形圖4為實施例模型實時采集的雙陀螺串口和脈沖數(shù)據(jù)(零偏穩(wěn)定性)波 形圖5為本實用新型實施例IMU三軸實時采集數(shù)據(jù)(零偏穩(wěn)定性)波形圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步 詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解
如圖2所示，本實施例包括信號傳感器、光纖陀螺接口、精密儀表運(yùn)
算放大器、RS485 (串口通信標(biāo)準(zhǔn))信號接口處理、脈沖接口處理、雙通道 繼電器、核心處理芯片CycloneII 、實時數(shù)據(jù)顯示LCD、雙向數(shù)據(jù)傳輸串口、串口輸出控制單元、陀螺測試轉(zhuǎn)臺、實時數(shù)據(jù)波形顯示與控制上位機(jī)、
片上系統(tǒng)soc。
其中FPGA采用容量較大的CycloneII芯片，可以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，完 成不同類型數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換。
本實施例所采用的原理是把各種光纖陀螺的輸出接口，包括串口、脈 沖和電流等，通過一定的電路轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一采集到FPGA中，先后進(jìn)行幀格式 校驗，F(xiàn)IFO數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)外殼剝離，數(shù)據(jù)重組，最后以串口的方式將數(shù) 字信號送至上位機(jī)進(jìn)行記錄，同時在板載LCD上顯示實時數(shù)據(jù)。
而上位機(jī)軟件則通過串口對FPGA發(fā)送指令從而控制電路的通斷，并以 一定措施避免開機(jī)沖擊，保護(hù)待測的光纖陀螺，靈活的實現(xiàn)了多時間點(diǎn)陀 螺輸出的重復(fù)性測量。
另外，上位機(jī)軟件將可以通過采集電路板額外的串口，進(jìn)行轉(zhuǎn)臺的控 制，結(jié)合上位機(jī)軟件的功能，可以實現(xiàn)光纖陀螺動態(tài)測試的自動化，提高 了測試效率。
實施例模型中光纖陀螺的輸出數(shù)據(jù)通過陀螺接口傳輸給模型，根據(jù)光纖 陀螺的輸出數(shù)據(jù)類型可以選擇不同的接口，當(dāng)陀螺輸出信號為電流型時可 以選擇傳感器采集，經(jīng)過運(yùn)算放大器放大,A/D轉(zhuǎn)換至SOC中，經(jīng)S0C的內(nèi) 核ARM把采集到的數(shù)據(jù)整合，再傳輸給FPGA中；當(dāng)輸出信號為數(shù)字信號或 者脈沖信號時，可以選擇陀螺接口經(jīng)過RS485信號接口處理或者經(jīng)過脈沖 接口處理后傳輸給FPGA，由FPGA自動判別數(shù)據(jù)來源，將數(shù)據(jù)整合后在LCD 上實時顯示出來，并通過雙向數(shù)據(jù)傳輸串口輸出在上位機(jī)上同步顯示數(shù)據(jù) 波形。
光纖陀螺的供電可以通過上位機(jī)發(fā)送指令給FPGA來控制繼電器的通斷 達(dá)到軟啟動和限流保護(hù)的目的，從而有效保護(hù)光纖陀螺的安全。 本實施例產(chǎn)品性能和檢測情況如下
研制成功的基于FPGA的陀螺數(shù)據(jù)采集模型，核心芯片F(xiàn)PGA采用的是 Altera公司大容量144腳的CycloneII系列，可以進(jìn)行多種復(fù)雜的算法， 以滿足應(yīng)對多種不同類型數(shù)據(jù)處理的需求。經(jīng)實際應(yīng)用，測試光纖陀螺不同類型輸出數(shù)據(jù)的波形如附圖3 — 5所示，是光纖陀螺不同類型輸出在全溫 度范圍內(nèi)(-40°C +60°C)的數(shù)據(jù)實時波形。
經(jīng)過長時間的檢測，證實該系統(tǒng)使用范圍廣，數(shù)據(jù)采集可靠性高，能采 集陀螺在各種復(fù)雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)。
本實施例在符合GJB2426-95《光纖陀螺測試方法》要求的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)情 況下，可以同時完成多路光纖陀螺輸出脈沖、串口、電流等不同類型數(shù)據(jù) 的采集并在LCD和上位機(jī)上實時顯示出來，在數(shù)據(jù)的傳輸過程中采用了 RS485收發(fā)器，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。FPGA可以把多路數(shù)據(jù)整合到一路數(shù) 據(jù)通過串口同步傳輸給上位機(jī)，讓客戶比較直觀的了解當(dāng)前陀螺的工作情 況，大大提高工作效率，光纖陀螺的供電也可以通過FPGA控制繼電器的通 斷達(dá)到軟啟動和限流保護(hù)的目的，保護(hù)了光纖陀螺的安全，適合生產(chǎn)光纖 陀螺的企業(yè)使用，可方便地滿足不同客戶對數(shù)據(jù)的需求。
權(quán)利要求1.一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型，其特征在于該模型包括可編程邏輯器件芯片F(xiàn)PGA，其中FPGA的輸出端通過串口輸出，接上位機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型，其特征在 于所述FPGA具備智能化處理脈沖輸入和RS485串口輸入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型，其特征在 于所述FPGA的輸入端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路接傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型，其特征在 于所述FPGA的輸出端連接可實時顯示的LCD顯示電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型，其特征在 于在FPGA與陀螺接口之間接有繼電器控制通斷。
專利摘要本實用新型涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別涉及光纖陀螺數(shù)據(jù)的傳輸采集，具體涉及一種基于FPGA的光纖陀螺數(shù)據(jù)采集模型，該模型包括可編程邏輯器件芯片F(xiàn)PGA，其中FPGA的輸出端通過串口輸出，接上位機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是在符合GJB2426-95《光纖陀螺測試方法》要求的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)情況下，可以同時完成多路光纖陀螺輸出脈沖、串口、電流等不同類型數(shù)據(jù)的采集并在LCD和上位機(jī)上實時顯示出來，并可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，工作效率高，適用范圍廣，采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，抗干擾性強(qiáng)。
文檔編號G08C19/16GK201130428SQ200720077699
公開日2008年10月8日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者吳圣宇, 吳海林, 浩 王, 翔 虞 申請人:上海亨通光電科技有限公司