基于DSP與FPGA的全姿態指引儀的設計

　　1 全姿態指引儀的功能與原理

　　飛行儀表的綜合顯示系統主要包括全姿態指引儀、電子航道羅盤、導航儀和視景儀等模塊化儀表設備，其中電子全姿態指引儀的顯示信息包括姿態指引信息、高度信息、速度信息和工作狀態信息等。它的主要任務就是以動態圖形和字符的形式實時的顯示飛行參數，以便飛行員準確的獲取所需要的信息，并進行及時安全的操縱。全姿態指引儀區域填充運算主要針對內部天地球區域，如圖1(a)所示。以中間分界線即地平線為界，上部藍色區域代表天空，下部褐色區域代表陸地，地平線位置和角度決定兩個區域的形狀，在每次畫面刷新時都要重新生成圖形，上面疊加的字符和線段也要跟隨地平線一起旋轉。地平線的位置和角度是由兩個飛行參數決定的：俯仰角和側滾角。如圖l(b)所示，俯仰角θ決定地平線離圖形中心的垂直距離h，側滾角α決定其傾斜角度。

　　2 系統硬件結構設計

　　電子全姿態指引儀對實時性提出了嚴格的要求，其硬件系統結構需要具有穩定可靠、實時數據處理能力強的特點。隨著DSP與FPGA技術發展，DSP+FPGA系統結構在圖形圖像處理的應用場合突顯出很強的優越性，兩種器件分別適合復雜算法運算和硬件并行運算與控制。因而考慮將圖形運算分步處理，將輪廓生成的工作交給DSP，而區域填充由FPGA硬件完成，這便是軟硬件填充方法。

　　工作時，輸入是多路傳感器信號，經A／D轉換為數字信號，輸入到FPGAl中按照特定的算法對信號進行預處理后，存入雙口RAMl中。DSP又通過雙口RAMl讀取預處理后的數據，按照設定好的算法生成需要顯示的圖形與字符的輪廓，接著通過雙口RAM2傳給FPGA2，在FPGA2中完成字符圖形填充、反走樣、顯示等功能。DSP連接一個容量較大的SDRAM為全局共享外部存儲器，而FPGA通過連接一組容量較小的雙口RAM為局部共享存儲器。