基于北斗卫星通讯的RTU主体设计

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随着北斗卫星导航系统的快速发展,本文针对偏远地区油田监控计量站的实际需求,设计了一种基于北斗卫星通讯及SOPC技术的RTU主体部分。按照微型化、实时性、高速处理、高存储量、人机交互丰富的设计思想,结合孔板压差流量计计算需要,对RTU主体做了详细的软硬件设计。论文首先选用FPGA作为RTU主体硬件系统的核心芯片,设计了FPGA最小系统电路,围绕RTU的功能需求设计了FPGA外围部分的数据采集电路、人机交互电路、存储设备电路,以及基于北斗卫星通讯模块的串行通讯电路。利用FPGA的I/O端口丰富、可在线编程的优点,对外围设备进行了接口设计。硬件电路设计完成后,使用SOPCBuilder设计工具在FPGA内部构建SOPC,完成了基于NiosⅡ处理器和Avalon总线的嵌入式系统整体设计。采用模块化的设计方法,利用FPGA的可复用IP核和硬件编程语言设计了数据采集控制模块、数据存储模块、数据发送模块以及人机交互模块。通过Avalon,总线把设计的各个功能模块和NiosⅡ处理器连接,构成了一个具有重构性的可编程的嵌入式RTU主体。最后,在NiosⅡIDE设计平台下,设计系统的主程序和中断子程序,并通过NiosⅡ处理器控制实现RTU系统功能,在系统程序的作用下完成数据的采集、处理、SD卡存储、串口通信和LCD显示等整个系统工作流程。在UART底层协议的基础上,设计了符合北斗卫星通应用层协议,通过连接北斗卫星指挥机的上位机接收并处理RTU传送来的数据。
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