一种用于光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法与流程

本发明涉及一种用于光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法。

背景技术：

光纤陀螺仪FPGA运行于惯性测量组合光纤陀螺电路中，用于完成对AD、DA转换器的时序控制、光纤陀螺闭环控制以及对外输出角速率数据等功能。

光纤陀螺仪FPGA将角速率数据的通过串口周期性对外输出，每周期对应一帧数据。串口输出时序为一位起始位，一个字节数据位，一位校验位，一位停止位；一帧数据格式为帧头、角速率数据、帧尾。通常对光纤陀螺仪FPGA的串口功能进行仿真验证时，在仿真验证结果中直接确认串口输出的数据是否正确，在数据量大时无法一一确认；同时，在惯性测量组合中，光纤陀螺仪FPGA串口输出的数据为信号处理与接口电路FPGA接收处理，在有些情况下光纤陀螺仪FPGA和信号处理电路FPGA所用晶振输入频率不同，在光纤陀螺仪FPGA串口发送和信号处理电路FPGA接收的波特率上出现一定程度的误差，光纤陀螺仪FPGA串口发送的角速率数据能否为信号处理电路FPGA正确接收需要仿真验证，因此需要一种新的仿真验证方法，快捷有效地仿真验证光纤陀螺仪FPGA的串口功能。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术方案的不足，提供一种用于光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法，结合信号处理电路FPGA对光纤陀螺仪FPGA串口功能进行仿真验证，提高了光纤陀螺仪FPGA的可靠性。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：在光纤陀螺仪FPGA的输入端口和信号处理电路FPGA的输入端口加入仿真激励信号；

步骤二：光纤陀螺仪FPGA接收仿真激励信号，将生成的角速率数据通过串口发送给信号处理电路FPGA；

步骤三：信号处理电路FPGA接收角速率数据并将其输出；

步骤四：对比信号处理电路FPGA输出的角速率数据和光纤陀螺仪FPGA生成的角速率数据，验证光纤陀螺仪FPGA的串口功能是否正确。

上述用于光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法中，在步骤二中，光纤陀螺仪FPGA接收仿真激励信号生成角速率数据，将角速率数据通过串口周期性发送,其中，串口发送波特率为115200bps；串口发送时序依次为一位起始位、一个字节数据位、一位校验位和一位停止位；串口发送数据帧格式为帧头、角速率数据、帧尾。

上述用于光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法中，在步骤三中，信号处理电路FPGA按照光纤陀螺仪FPGA串口发送的波特率依次接收光纤陀螺仪FPGA串口发送的一位起始位、一个字节数据位、一位校验位和一位停止位，对接收的一个字节数据位进行位校验运算得到校验运算结果，将校验运算结果和接收的一位校验位进行比较，当校验运算结果和接收的校验位一致时，接收的校验位正确，否则校验位错误；对接收的停止位进行判断，当停止位为高电平时接收的停止位正确，否则停止位错误；当接收到的校验位错误或停止位错误时，接收的一个字节数据位为错误的字节数据；当接收的校验位和停止位均正确时，接收的一个字节数据位为正确的字节数据，连续的五个正确的字节数据组成一帧数据；判断一帧数据中的帧头和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧头是否一致，一帧数据中的帧尾和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧尾是否一致，当一帧数据中的帧头和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧头一致，一帧数据中的帧尾和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧尾一致时，输出一帧数据中的角速率数据。

上述用于光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法中，在步骤四中，对比信号处理电路FPGA输出的角速率数据和光纤陀螺仪FPGA生成的角速率数据，两者一致时光纤陀螺仪FPGA的串口功能正确，光纤陀螺仪FPGA串口发送的角速率数据能被信号处理电路FPGA正确接收,不一致时光纤陀螺FPGA的串口功能错误,光纤陀螺仪FPGA串口发送的角速率数据不能被信号处理电路FPGA正确接收。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明提供一种用于光线陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法，结合信号处理电路FPGA串口接收功能对光纤陀螺仪FPGA的串口功能进行仿真验证，该方法快捷有效，提高了光纤陀螺仪FPGA的可靠性。

附图说明

图1本发明光纤陀螺仪电路原理框图；

图2本发明光纤陀螺仪FPGA仿真验证原理框图；

图3本发明光纤陀螺仪FPGA的仿真验证结果波形图；

图4本发明信号处理电路FPGA数据接收流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

光纤陀螺电路主要包括三个核心器件A/D转换器、光纤陀螺仪FPGA和D/A转换器。如图1所示，陀螺光路的干涉光信号经过探测器转换为电信号，该信号经过前置放大器后，进入A/D转换器转换为AD数据Data1。光纤陀螺仪FPGA输出AD采样时钟，周期为T，同时采集AD数据Data1。光纤陀螺仪FPGA对Data1在方波信号的每个周期2T内进行奇偶相减及积分累加生成陀螺角速率数据Data3，然后对数据Data3再次做闭环调制处理得到调制数据，将调制数据送入D/A转换器对Y波导进行调制。

光纤陀螺仪FPGA周期性更新角速率数据Data3，将角速率数据Data3高三个字节转换为串行数据发送出去，发送波特率为115200bps，一位起始位，一个字节数据位，一位校验位，一位停止位；发送数据帧格式为帧头、三个字节角速率数据、帧尾。

通常对光纤陀螺仪FPGA的串口输出功能进行仿真验证时，直接观察仿真验证结果中串口输出的数据是否正确，在数据量大时无法一一确认。本发明结合信号处理电路FPGA串口接收功能，验证光纤陀螺仪FPGA串口功能是否正确。

如图2所示，信号处理电路FPGA接收光纤陀螺仪FPGA串口发送的数据后，输出角速率数据以及校验位错误标志，停止位错误标志以及数据接收完成标志，使仿真更加快捷，验证结果更加直观。

本实施例提供了一种光纤陀螺仪FPGA串口功能的仿真验证方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：在光纤陀螺仪FPGA的输入端口和信号处理电路FPGA的输入端口加入仿真激励信号。

具体的，光纤陀螺仪FPGA的输入端口包括时钟输入和AD数据输入，在光纤陀螺仪FPGA的输入端口添加仿真激励信号即时钟输入信号，输入信号的频率与光纤陀螺仪电路板上的晶振保持一致；光纤陀螺仪FPGA输出AD时钟，依照芯片用户手册的AD数据输出时序，在AD输入端口加入AD数据。

信号处理电路FPGA输入端口包括时钟输入和串口数据输入，在信号处理电路FPGA输入端口添加仿真激励数据即时钟输入信号，时钟输入频率和信号电路板上的晶振保持一致；串口数据输入连接光纤陀螺仪FPGA串口发送端。

步骤二：光纤陀螺仪FPGA接收仿真激励信号，将生成的角速率数据通过串口发送给信号处理电路FPGA。

具体的，光纤陀螺仪FPGA接收仿真激励信号生成角速率数据，将角速率数据通过串口周期性发送,其中，串口发送波特率为115200bps；串口发送时序依次为一位起始位、一个字节数据位、一位校验位和一位停止位；串口发送数据帧格式为帧头、角速率数据、帧尾。

步骤三：信号处理电路FPGA接收角速率数据并将其输出。

具体的，信号处理电路FPGA按照光纤陀螺仪FPGA串口发送的波特率依次接收光纤陀螺仪FPGA串口发送的一位起始位、一个字节数据位、一位校验位和一位停止位，对接收的一个字节数据位进行位校验运算得到校验运算结果，将校验运算结果和接收的一位校验位进行比较，当校验运算结果和接收的校验位一致时，接收的校验位正确，否则校验位错误；对接收的停止位进行判断，当停止位为高电平时接收的停止位正确，否则停止位错误；

当接收到的校验位错误或停止位错误时，接收的一个字节数据位为错误的字节数据；当接收的校验位和停止位均正确时，接收的一个字节数据位为正确的字节数据，连续的五个正确的字节数据组成一帧数据；

一帧数据的接收如图4所示，判断一帧数据中的帧头和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧头是否一致，一帧数据中的帧尾和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧尾是否一致，当一帧数据中的帧头和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧头一致，一帧数据中的帧尾和光纤陀螺仪FPGA串口发送的帧尾一致时，输出一帧数据中的角速率数据。

步骤四：对比信号处理电路FPGA输出的角速率数据和光纤陀螺仪FPGA生成的角速率数据，验证光纤陀螺仪FPGA的串口功能是否正确。

具体的，对比信号处理电路FPGA输出的角速率数据和光纤陀螺仪FPGA生成的角速率数据，两者一致时光纤陀螺仪FPGA的串口功能正确，光纤陀螺仪FPGA串口发送的角速率数据能被信号处理电路FPGA正确接收,不一致时光纤陀螺FPGA的串口功能错误,光纤陀螺仪FPGA串口发送的角速率数据不能被信号处理电路FPGA正确接收。

下面以一个具体实施例对本发明的工作过程作进一步解释。

应用ModeSim软件实现光纤陀螺仪FPGA的串口功能的仿真，如图3所示，i_clk和i_data_ad9243为仿真激励信号，i_clk为添加到光纤陀螺仪FPGA和信号处理电路FPGA输入端口的时钟输入，i_data_ad9243为添加到光纤陀螺仪FPGA输入端口的AD数据，o_clk_ad9243为光纤陀螺仪FPGA输出的AD时钟，s_data_fog_serial为光纤陀螺仪FPGA生成的角速率数据，光纤陀螺仪FPGA将生成的角速率数通过tx_out发送。

i_rx为信号处理与接口电路FPGA的串口数据输入，o_data_fog为信号处理与接口电路FPGA接收到的角速率数据，o_flag_out为信号处理与接口电路FPGA的角速率数据接收完成标志，其为高电平时表示数据接收完成，在此时对比信号处理电路FPGA输出的角速率数据和光纤陀螺仪FPGA生成的角速率数据，验证光纤陀螺仪FPGA的串口功能是否正确：如图3所示在o_flag_out为1时光纤陀螺仪FPGA生成的角速率数据和信号处理电路FPGA输出的角速率数据分别为x“000000”、x”000121”、x”000161”,两者保持一致，从而验证光纤陀螺仪FPGA的串口功能正确，光纤陀螺仪FPGA串口发送的角速率数据能被信号处理电路FPGA正确接收。

本发明结合信号处理电路FPGA对光纤陀螺仪FPGA串口功能进行仿真验证，提高了光纤陀螺仪FPGA的可靠性。

上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。