پیاده سازی سخت افزاری بهینه شده ی سیستم مجتمع gps/ins

در این پایان نامه، پیاده سازی سیستم مجتمع شده ی gps/ins بر اساس یک سیستم سخت افزاری پیاده شده بر مبنای پردازنده ی dsp، tms320c6713(pyp) و fpga، spartan-3 xcs400-4pqg208c بصورت یک مینیمم برد low-cost جدید 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 و spi، fifoها، 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 9 و برای تست و شبیه سازی تمام برنامه های vhdl و c++ مربوط به طراحی از نرم افزارهای quartus ii 9.1، xilinx ise v 7.1 و نرم افزارهای ccs 3.3 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.