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科技交流





                                         基于 DSP 的某弹载计算机单元的设计



                                                                   吕浩

                 摘要：随着精确制导武器的发展，为了满足某型弹载计算机的性能和使用要求，文章提出了一种采用基于 DSP 内核的 SOC 芯片
                 实现某型弹载计算机单元的解决方案。设计方案采用处理器 HKS6713，对数字电路接口实现了光电隔离，采用了模拟 / 数字
                 电路一体化设计，并具有 GJB289A 通信接口。文张对计算机单元的硬件设计与实现方法进行了较为详尽的描述。该计算机单
                 元满足了某型武器制导控制的使用需求。




                    随着精确制导武器的发展，作为控制核心的计算机单元，                         特性包括支持完全故障安全特性、接口管脚具有 15kV HBM ( 人
                 其一体化和集成度越来越高、接口越来越丰富。本文以某型弹                          体放电模式 )ESD 保护能力，接收端正负极之间采用 120Ω 标准
                 载计算机单元的需求作为背景，介绍了一种基于 TMS320C6713                    匹配电阻，另外在接口管脚上并联一片 SRV05-4 接口保护电路
                 内核的SOC芯片HKS6713的计算机单元的硬件设计与实现方案，                     增强 ESD 保护能力。
                 较好得满足了弹载计算机的各控制需求，同时具有小型化、数                          2.3 开光量输入输出隔离电路
                 模一体化和控制接口丰富的特点。                                          离散量输入信号为 28V/ 悬空，信号经光隔和驱动器后，由
                 1 总体设计                                               DSP 读取状态。光耦输入前级低端设计有稳压管，防止输入端
                    计算机单元以基于 TMS320C6713 内核的 SOC 芯  片 HKS6713         开路时干扰信号引起的光隔输出误动，当光耦导通时，稳压管
                 作为处理控制核心，采用 SOC+CPLD 的系统结构，计算机单元系                    工作在击穿状态；离散量信号输入端与 28VGND 之间连接有双向
                 统结构。计算机单元各控制接口丰富，其主要功能模块包括：                          TVS  管，能防止输入信号上的电压尖峰损坏光隔；光耦前级并
                 处理器电路、存储器电路、异步串行接口电路、开光量输入输                          联一个反向二极管，防止反向电压对光耦造成破坏。开关量输出，
                 出电路、模拟量输入输出电路、GJB289A 总线接口电路、电源                      信号特性为 28V/ 悬空，开关量输出电路中使用光耦隔离期间，
                 转换电路和 CPLD  等。计算机单元用来实现对制导组合体的核                      该光耦输出端采用达林顿管，开关量输出端与 28V 地之间接反
                 心控制功能，一些重要的接口必须实现光电隔离。                               向二极管，防止反向电压对光耦造成损坏。
                 2 详细设计                                               2.4 电源监控调理电路
                    由于计算机单元接口众多，在详细设计中仅对主要的以下                             热电池电压信号和载机电源电压信号采集电路，根据设计
                 电路作出介绍：处理器及其外围电路、异步串行接口电路、开                          要求，电压信号输入需隔离。电压信号的调理电路包括分压电路、
                 关量输入输出隔离电路、电 源监控调理电路和模拟量输出电路。                        跟随电路、隔离电路和滤波电路。分压电路将热电池电压信号
                 2.1 处理器及其外围电路                                        调理到 0 ～ 3.3V。跟随电路具有高输入阻抗的特性，可避免后
                    处理器及其外围电路包括 HKS6713 处理器时钟电路、JTAG                  端隔离电路输入阻抗不一致对分压电路造成影响。隔离电路采
                 驱动电路、复位电路、存储器电路。HKS6713 是集成 DSP 内核                   用隔离运算放大器通过电容耦合实现隔离功能。滤波电路为由
                 (  与 TI 公司  TMS320C6713 完全兼容 )、GJB289A 协议处理器、        运放和阻容器件构成的二阶有源低通滤波器（巴特沃思滤波器），
                 429 总线控制器、CAN 总线控制器、多路串口控制器、64kB 双                   该滤波器可对隔离运放输出的信号进行滤波，为保证对噪声进
                 口存储器、BLOCKTROOP 模块、AD 转换器、定时器以及多路中                   行滤波又不使信号产生失真，设计其截至频率为 100kHz。
                 断控制等功能的大规模 SOC 芯片，最高主频 200MHz。计算机单                   2.5 模拟量输出电路
                 元使用该 SOC 芯片的 C6713 内核、GJB289A 协议处理器、双口                   模拟量输出由 1 片 12 位 4 路输出 D/A 转换器完成，转换器
                 RAM、多路串口控制器、BLOCKTROOP 模块、AD 转换器和多路中                 的输出经过跟随放大电路驱动后输出。
                 断控制等功能。                                              3 结束语
                    模块上晶振产生 DSP 内核需要的 40MHz 时 钟、GJB289A                   本文介绍了一种弹载计算机单元的设计与实现方法，此设
                 协议处理器需要的 12MHz 时钟以及多路 UART 控制器需要的                    计方法具有集成一体化、数模一体化和接口丰富的特点，并且
                 14.7456MHz 时钟。电压监控芯片 TPS3307-33 实现计算机单元              处理器使用了基于  TMS320C6713 内核的 SOC 芯片 HKS6713。对
                 的 3 种复位：手动复位、  上电复位、电压监控复位。FLASH 存                   于控制计算机上广泛使用的接口光电隔离技术、电源监控技术
                 储器访问使用 HKS6713 处理器  EMIF 接口的 CE1 空间，SDRAM            和 AD/DA 转换技术等方面，本文具有一定的参考价值。
                 使 用接口 CE0 空间。
                 2.2 异步串行接口电路
                    异步串行接口包括 UART 控制器及接口电平转换电路，其中                     参考文献
                 UART 控制器由 HKS6713 处理器内部集成，并配以电平转换芯片。                 [1] 郑风 , 吕林森 . 基于 GJB289A 标准的通用总线数据分析 [J].
                 设计采用隔离电源和信号光耦隔离器件。RS422 接口芯片主要                       航空电子技术 ,2009,40(4):27-30．


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