论文部分内容阅读
为了实现高价值弹药对目标的高效毁伤,要求引信的起爆模式和参数能够装定,同时为了进一步提高高价值弹药引信的安全性,引信不仅要能自主识别弹上电源发送的解保功率信号,还要能够接受弹载任务机发送的解保指令,而且引信还要识别自身的安全状态,并通过通信接口向弹载任务机实时发送引信的安全状态和工作状态。因此,高价值弹药引信中安全系统控制模块的功能越来越强大,电路也越来越复杂。安全系统控制模块的核心是控制器,安全系统控制器的可靠性直接决定引信的安全性。目前,大多数高价值弹药引信的控制器采用单片机实现,虽然其可靠性也得到了验证,但由于单片机指令串行执行的特点,无法实现绝对的并行处理的能力;其次,为了实现复杂的接口逻辑,单片机必须借助外部硬件电路完成;再者,随着需求的增加,若要更换单片机,不同单片机平台之间的软件很难移植。针对上述问题,本文以某空地导弹引信安全控制系统为背景,提出了基于FPGA的解决方案。在本文的研究中,分析了引信安全控制电路的应用需求,采用Xilinx Spartan-3E系列FPGA为核心控制器,对硬件电路涉及的功能模块进行了深入的研究,详细给出了各模块的工作原理,并制作了PCB板。采用了Verilog HDL语言进行了数字逻辑设计,完成设计网表的加载和样机的调试。最后,通过样机与专用测试仪联试,验证了样机的可靠性。本文的主要研究内容和创新点如下:(1)除了对模拟电路部分进行了模块化设计,还充分利用硬件描述语言模块化设计的特点和可编程逻辑器件并行运行的优势,对数字逻辑控制部分也进行了模块化设计,各模块并行运行,各司其职,提升了安全控制系统的可靠性。(2)定义了非标准的串行通信接口,提出了时钟偏差情况下的起爆电路串行同步装定方法,有效解决了时钟偏差带来的装定不可靠的问题,提高了装定的成功率;设计可同时完成对两个起爆电路的起爆参数装定,大大提高了装定效率(3)安全控制电路在对起爆控制电路进行串行装定的回时,还通过标准串行通信接口(RS-422接口)与弹载任务机进行通信,提高了引信与导弹系统信息交联化程度。(4)安全控制电路中涉及到的通信协议,以及其他一些有升级和扩展需求的延迟时间和变量位宽等,均以参数化的形式定义到FPGA器件中,并预留了可扩展的接口,根据不同的需求设定相应参数的值即可满足另一导弹引信的使用,增大了安全控制系统的可移植性和通用化程度。