無線電導航數字信號源的系統設計，完整參考方案

　　3.2 軟件設計

　　3.2.1上位機軟件設計。

　　上位機軟件任務主要是產生可供信號源識別的頻率、方位、工作模式、通道選擇以及其他控制信息，加上規定的標頭以區分控制命令，通過RS422/232串口將控制命令傳送至信號源，以產生相應的導航數字信號。

　　3.2.2 FPGA處理任務設計

　　FPGA硬件任務主要是產生高精度的調制射頻信號，FPGA主要任務包括：

　　讀取MicroBlaze解析的載波頻率、方位角信息及其他相關信息;

　　產生音頻信號，載波信號與方位角信號;

　　接收兩路AD采樣低頻信號;

　　合成激勵信號并傳送至DA轉換器輸出。

　　FPGA模塊處理單元組成如圖2所示。

　　圖2 FPGA 模塊處理單元組成示意圖

　　3.2.3 MicroBlaze處理任務核心設計：

　　MicroBlaze系統的軟件設計需要先配置軟件描述文件(.MSS)，生成的軟件描述文件列出了所有外設的驅動信息。函數庫產生器利用這些配置信息，配置相應的驅動程序函數庫，利用這些函數庫可以在SDK集成環境中編寫相應的接收解析程序以實現MicroBlaze的控制功能。最后將基于MicroBlaze的UART控制器的硬件結構和應用軟件工程打包導入到ISE中，作為ISE工程的子模塊使用，即可完成MicroBlaze控制器的軟件設計。其軟件處理流程如下圖3所示：

　　圖3 MicroBlaze軟件處理流程

　　四、本設計要點

　　無線電導航系統是實現民機和軍機近程導航的主要設備，而在具體調試時需要各種導航信號，來測試導航設備的定向靈敏度，定向精度和定向速度。由于各種導航信號有所不同，很少有通用的設備平臺能夠同時產生不同導航信號。并且由于傳統信號源都是機械、旋鈕式，無法將信號精度、大小做到令人滿意。傳統的信號源一般采用RC振蕩電路、LC振蕩電路、石英晶體振蕩電路或波形發生集成電路來實現，很難在較寬的頻帶內實現高質量、高頻率精度和高穩定性波形的輸出，且一般頻率調節是通過調節電阻、電感、電容參數或變容二極管的電容量來實現，難于實現高精度和數控調節。本設計采用了嵌入式系統的思想，具有以下兩個顯著特點：

　　靈活性：能通過更換程序或模塊來適應多種工作頻段和多種工作方式;

　　通用性：系統結構通用，功能實現靈活。不同的通信系統可由相對一致的硬件利用不同的軟件來實現，系統功能的改進和升級也很方便。

　　本設計同時采用了大規模FPGA，可將信號源的定向精度提高至0.1度，輸出波形頻率分辨率達到0.01Hz，并且由于使用了高速DA芯片，最高數據率可達125MHz。

　　五、本設計主要應用

　　無線電導航系統是實現民機和軍機近程導航的主要設備，而在具體調試時需要各種導航信號，來測試導航設備的定向靈敏度，定向精度和定向速度。由于各種導航信號有所不同，很少有通用的設備平臺能夠同時產生不同導航信號。并且由于傳統信號源都是機械、旋鈕式，無法將信號精度、大小做到令人滿意。本文設計了一整套無線電導航數字信號源方案，以產生各種無線電導航信號，上位機控制具體命令，能保證較高的信號頻率精度、方位精度和頻率大小，使得信號源平臺具備信號產生方法靈活、參數變化速度快、信號頻譜純度高，系統穩定可靠等特點，完全能滿足一般無線電導航系統的技術要求，為無線電導航系統設計與測試提供了新思路，可以推廣至民/軍機的無線電導航調試使用。