🔍 Поиск готовых работ

🔍 Поиск работ

РАЗРАБОТКА МАРШРУТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ (НА ПРИМЕРЕ НАВИГАЦИОННОГО МОДУЛЯ)

Работа №18228

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

автоматика и управление

Объем работы77
Год сдачи2018
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
831
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение
1 Анализ существующих методов и средств проектирования электронных
устройств 8
1.1 Элементная база микроэлектронной техники 8
1.2 Маршруты проектирования СБИС, ПЛИС 16
1.3 Модельно-ориентированное проектирование 23
1.4 Современные среды моделирования и проектирования 25
1.5 Концепция сквозного проектирования навигационного модуля 32
2 Особенности проектирования РЭА навигационного назначения 36
2.1 Методы навигационных определений 36
2.2 Функциональное моделирование навигационного модуля 47
2.3 Протоколирование результатов функционального моделирования средств
угломерной спутниковой навигации 50
3 Автоматизация проведения исследовательских испытаний навигационного
модуля 53
3.1 Аппаратное обеспечение проектирования и испытаний навигационного
модуля 53
3.2 Программное обеспечение проектирования и испытаний навигационного
модуля 55
3.3 Организация сквозного проектирования навигационного модуля на основе
автоматизированной системы поддержки проектирования РЭА 58
Заключение 71
Список использованных источников 72 


Процессы проектирования и производства изделий микроэлектроники нуждаются в децентрализации и унификации, что связано с непрерывным развитием информационных технологий и повсеместной интенсивной информатизацией проектной деятельности. Такие факторы являются предпосылкой для создания комплексной информационной среды поддержки процессов проектирования. При этом одним из ключевых этапов такой среды является проектирование электронных изделий на функциональном уровне, обеспечивающее оптимальность выбранных параметров, автоматизацию проводимых исследований и получение образца электронного устройства на выбранной элементной базе (программируемые логические интегральные схемы, микропроцессоры, микроконтроллеры, логические схемы управления и т. п.)
Проектирование как целенаправленный процесс следует вести согласно определенным правилам и с применением выбранных методов и технологий. Такой маршрут проектирования служит основным регламентом выполнения проектных процедур - от разработки технического задания на электронное устройство до разработки прикладного программного обеспечения и микропроцессорных модулей. Широкие возможности по реализации подобных маршрутов дает использование современных программных средств моделирования и проведения численного эксперимента, например, пакет прикладных программ Matlab, модуль Simulink, система проведения экспериментальных исследований в реальном времени NI Lab VIEW.
Маршрут проектирования, являющийся предметом исследований в работе, будет служить основой для организации среды поддержки процессов проектирования электронных устройств на базе стандартных интегральных вычислительных компонентов. В качестве прикладного микроэлектронного устройства рассматривается навигационный модуль, предназначенный для первичной обработки цифровых сигналов навигационных космических
аппаратов ГЛОНАСС/GPS' и подготовки информации для последующего решения навигационной задачи. Разработка маршрута проектирования будет заключаться в создании комплекса взаимосвязанных функциональных моделей в среде Matlab, имитирующих работу навигационного модуля в различных режимах, отладке и испытании моделей, адаптации моделей для решения задачи автоматизированного синтеза HDL-кода.
Цель работы - разработка маршрута автоматизированного проектирования электронных устройств на основе интеграции системы функционального моделирования и измерительно-вычислительного комплекса.
Для достижения поставленной цели можно сформулировать следующие задачи:
- анализ существующих подходов, методов и средств функционального моделирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА);
- разработка концепции автоматизированного сквозного проектирования РЭА;
- создание комплекса взаимосвязанных программных моделей электронного устройства в среде Matlab;
- проведение испытаний разработанных моделей и их адаптация для решения задачи автоматизированного синтеза HDL-кода;
- проектирование и отладка автоматизированного рабочего места проведения исследовательских испытаний электронной аппаратуры.
В диссертации использованы методы математического и имитационного моделирования, методы объектно-ориентированного анализа и проектирования, методы определения пространственной ориентации, определения углов Эйлера, методы разрешения фазовой неоднозначности.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
1. Разработана модель гибкого проектирования РЭА на основе интеграции системы функционального моделирования и измерительно¬вычислительного комплекса реального времени.
2. Предложена методика проектирования радиоэлектронных устройств, основанная на использовании разработанных средств организации, технологического и методического сопровождения процесса проектирования и проведения испытаний РЭА.
Предложенный маршрут проектирования является основой для организации среды поддержки процессов проектирования электронных устройств на базе стандартных интегральных компонентов и предназначен для поддержки процессов проектирования электронных устройств в части:
- анализа структуры и параметров электронного устройства;
- проведения численных экспериментов (испытаний) моделей электронных устройств;
- интерпретации результатов численных экспериментов;
- автоматизации синтеза HDL-кода из моделей Simulink для последующей прошивки программируемых логических интегральных схем.
Магистерская диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения и списка использованной литературы.
Первая глава содержит анализ методов проектирования электронных устройств. Рассмотрены существующие маршруты проектирования СБИС, ПЛИС, а также их преимущества и недостатки.
В первой главе рассмотрен метод модельно-ориентированного проектирования, проводится аналитический обзор современных сред моделирования и проектирования National Instruments LabVIEW,Matlab/Sim ul ink.
Вторая глава содержит описание методов решения навигационной задачи, описание назначения навигационного модуля в составе навигационной аппаратуры. В главе рассмотрены требования к навигационному модулю, входная/выходная информация, обмен данными с другими устройствами, раскрывается назначение и место модели в цикле проектирования, а также методы навигационных определений, реализуемые в модели.
Экспериментальной части исследования посвящена третья глава диссертации «Автоматизация проведения исследовательских испытаний навигационного модуля». В этой главе рассматривается автоматизированное рабочее место проектирования и проведения испытаний на основе отладочной платы Virtex-4 и измерительного оборудования от фирмы «Руднев-Шиляев». Приводится структура аппаратной части рабочего места, перечень компонентов, используемые в ходе эксперимента отладочные средства и измерительное оборудование. Также в главе рассматривается программное обеспечение (ПО), которое будет использоваться в ходе эксперимента: Simulink, Xilinx ISE, ПО для работы с отладочными платами, ПО для работы с приборами. В последнем пункте главы описывается процесс организации сквозного проектирования навигационной аппаратуры на основе автоматизированного маршрута проектирования электронных устройств.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В выпускной квалификационной работе рассмотрены существующие подходы, методы и средства функционального моделирования радиоэлектронной аппаратуры, разработан комплекс взаимосвязанных
программных моделей электронного устройства в среде Matlab, проведены их испытания и адаптация для решения задачи автоматизированного синтеза HDL- кода. Предложена концепция автоматизированного сквозного проектирования РЭА на основе интеграции средств функционального проектирования и аппаратного обеспечения.
Преимущества предложенного в работе маршрута проектирования устройств на базе программируемых логических интегральных схем заключаются в минимизации влияния человеческого фактора при переходе от математической модели устройства к аппаратной реализации, непрерывности процесса проектирования устройства, получении в процессе проектирования отлаженной математической модели, которая может быть использована не только в процессе проектирования, но и для дальнейшей оптимизации алгоритма работы устройства.



1 Стешенко, В. Проектирование СБИС. Стили и этапы проекта / В. Стешенко // Компоненты и технологии. - 2003. - № 4.
2 Шагурин, И. Системы на кристалле. Особенности реализации и перспективы применения / И. Шагурин // Электронные компоненты. - 2009. - № 1. - С. 37-39.
3 Опыт разработки СБИС типа СнК на основе встроенных микропроцессорных ядер / В. Стешенко, А. Руткевич, А. Бумагин, Ю. Гулин, Д. Воронков, Д. Гречищев, Е. Евстигнеева, М. Синельникова // Компоненты и технологии. - 2008. - № 10. - С. 66-71.
4 Завьялов, А. В. Сверхбольшие интегральные схемы типа «системы на кристалле» и сложные функциональные блоки: основные нюансы при разработке нормативных документов / А. В. Завьялов, Н. Е. Коломенская, Е. Д. Молчанова // Нано- и микросистемная техника. - 2005. - № 10. - С. 19-22.
5 Цыбин, С. А. Программируемые пользователем логические ядра для построения «систем на кристалле» / С. А. Цыбин, А. В. Быстрицкий, С. Н. Скуратович // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем. - 2006. - С. 391-395.
6 Шагурин, И. «Большие» FPGA как элементная база для реализации систем на кристалле / И. Шагурин, В. Шалтырев, А. Волов // Электронные компоненты. - 2006. - № 5. - С. 83-88.
7 Соловьев, В. В. Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем / В. В. Соловьев. - Москва: Еорячая линия-Телеком, 2007. - 636 с.
8 Тарасов, И. Е. Разработка цифровых устройств на основе ПЛИС Xilinx с применением языка VHDL / И. Е. Тарасов. - Москва: Еорячая линия-Телеком, 2005. - 252 с.
9 Волков А.Н., Руфицкий М.В. Проектирование электронных средств на основе программируемых логических интегральных схем. Классификация,технология изготовления, маршрут проектирования. - Владимир:Владимирский государственный университет, 2002. - 112 с.
10 Тарасов, И. Е. Разработка цифровых устройств на основе ПЛИС Xilinx с применением языка VHDL / И. Е. Тарасов. - Москва: Еорячая линия-Телеком, 2005. - 252 с.
11 Зотов, В. Практический курс сквозного проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx // Современная электроника. - 2007. - №1. - С. 70-75.
12 Старшинов, В. С. Проектирование цифровых устройств на программируемых логических интегральных схемах / В. С. Старшинов, А. Н. Мальчуков // Молодежь и современные информационные технологии : сборник трудов XIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Томск, 9-13 ноября 2015 г. : в 2 т. - Томск : Изд-во ТПУ, 2016. - Т. 2. - С. 123-124
13 Новичков, С. Маршрут разработки СБИС типа «система на кристалле» / С. Новиков // Электронные компоненты. - 2006. - № 12. - С. 63¬67.
14 Деменков, Н. П. Модельно-ориентированное проектирование систем управления / Н. П. Деменков // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2008. - № 11. - С. 66-69.
15 Саликаев, Ю. Р. Математические модели и САПР электронных приборов и устройств / Ю. Р. Саликаев. - Томск: ТУСУР, 2006. - 182 с.
16 Сольницев, Р. И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления / Р. И. Сольницев. - Москва: Высшая школа, 1991. - 252 с.
17 Стешенко, В. Б. Программируемые логические интегральные схемы: обзор архитектур и особенности применения в аппаратуре ЦОС / В. Б. Стешенко // Цифровая обработка сигналов. - 2000. - № 2. - С. 39-48.
18 Галий, С. Н. Копелиович М.Б.. Создание инженерных приложений в среде LabVIEW: учебное пособие / С. Н. Галий, М. Б. Копелиович. - Ростов-на- Дону, 2008. - 70 с.
19 Федосов, В. П., Нестеренко А. К. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW / В. П. Федосов, А. К. Нестеренко. - ДМКпресс, 2011. - 55 с
20 Нестеров, В. А. Аппаратные платформы National Instruments для высокопроизводительных вычислений и обработки сигналов в реальном времени в задачах моделирования, управления и измерений / В. А. Нестеров, П. А. Кривозубов, А. С. Усеня, Р. М. Гаджимагомедов // Вестник ВГУ, серия: Системный анализ и информационные технологии. - 2014. - № 1. - С. 77-83.
21 Литвинов, А. Быстрая разработка устройств ЦОС в системе Xilinx System Generator / А. Литвинов // СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. - 2013. - №1. - С. 64-69.
22 Прищепа, С. Л. Проектирование цифровых схем с помощью САПР WEBPACK ISE / С. Л. Прищепа. - Минск : БЕУИР, 2006. - 56 с.
23 Конин, В. В. Системы спутниковой радионавигации / В. В. Конин, В. П. Харченко. - Национальный авиационный институт. - Киев: Холтех, 2010. - 520 с.
24 Перов А. И. ЕЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / А. И. Перов, В. Н. Харисов. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - Москва: Радиотехника, 2010. - 800 с.
25 Тяпкин, В. Н. Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ЕЛОНАСС: монография / В. Н. Тяпкин. - Красноярск: Сиб. федер. ун¬т, 2012. - 260 с.
26 Еаврилов, А. И. Программный приемник ЕЛОНАСС / А. И. Еаврилов // Инженерный вестник. - 2012. - № 9. - С. 1-16.
27 Бухтеев, А. В. Методы и средства проектирования систем на кристалле / А. В. Бухтеев // Chip news, 2003. - №4. - С. 4-14.
28 Шатилов, А. Ю. Характеристики радиосигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, BEIDOU и функциональных дополнений SBAS : учебное пособие / А. Ю. Шатилов. - Москва : МЭИ, 2015. - 36 с.
29 Душистов, Е. А. Сравнение различных методов разрешения неоднозначности фазовых измерений при использовании двухчастотных приемников СРНС (ГЛОНАСС) / Е. А. Душистов // Научный вестник МГТУ ГА. - 2010. - № 158. - С. 97-100
30 Бондаренко, В. Н. Широкополосные радионавигационные системы с шумоподобными частотно-манипулированными сигналами / В. Н. Бондаренко, В. И. Кокорин. - Новосибирск : Наука, 2011. - 256 с.
31 Колобанова, Н. С. Функциональное моделирование методов угломерных навигационных определений как этап автоматизированного проектирования навигационной аппаратуры / Н. С. Колобанова, О. В. Дрозд, Д. В. Капулин // Успехи современной радиоэлектроники. - 2017. - № 12. - С. 80¬84.
32 Дрозд, О. В. Интеграция программных и аппаратных средств поддержки проектирования СБИС «система на кристалле» / О. В. Дрозд, Н. С. Колобанова, Д. В. Капулин // Успехи современной радиоэлектроники. - 2017. - № 12. - С. 169-173.
33 Дрозд, О. В. Функциональное моделирование методов определения пространственной ориентации в системах спутниковой навигации подвижных / О. В. Дрозд Н. С. Колобанова, Д. В. Капулин // Авиакосмическое приборостроение. - 2018. - № 2. - С. 26-35.
34 Вычужанин, В. Состояние рынка и расширение сферы применения ПЛИС / В. Вычужанин // Компоненты и технологии. - 2004. - № 5. - С. 60-65.
35 Корнеев И.Л. Разработка специализированной СБИС типа «система на
кристалле» цифрового двухсистемного навигационного приемника
ГЛОНАСС/GPS / И. Л. Корнеев, О. А. Лагутин, Д. А. Нефедов // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем : сб. науч. Тр / ИППМ РАН. - Москва, 2006. С. 343-347
36 Доронина, Ю.В. Применение модельно-ориентированного
проектирования для решения задач структурного синтеза / Ю. В. Доронина, В. О. Рябовая, Д. И. Чесноков // Труды СПИИРАН. - 2016. Т. 49. - № 6. - С. 122¬143
37 Фролова, И. Н. Анализ современных систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) / И. Н. Фролова, О. И. Путилова // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. - 2010. - № 1 (80). - С. 91-94.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.