基于Nios系統(tǒng)的光纖頭防碰撞裝置的設(shè)計(jì).pdf

1、LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡)是我國正在進(jìn)行的跨世紀(jì)重大科學(xué)工程。它是一臺(tái)兼?zhèn)浯笠晥龊痛罂趶降呐P式中星儀式主動(dòng)改正板反射施密特望遠(yuǎn)鏡，位于主鏡焦面處的直徑為1．75m的焦面板上蜂窩狀布置了4000根光纖，可以同時(shí)對(duì)幾千個(gè)天體目標(biāo)進(jìn)行觀測。目前采用的方案是每根光纖及其控制機(jī)構(gòu)組成一個(gè)定位單元。定位單元的中

2、心回轉(zhuǎn)軸和偏心回轉(zhuǎn)軸由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過中心回轉(zhuǎn)軸的3600回轉(zhuǎn)和偏心回轉(zhuǎn)軸的180°回轉(zhuǎn)，可在整個(gè)ψ35mm定位圓區(qū)域內(nèi)的任意位置對(duì)光纖進(jìn)行精確定位。 LAMOST光纖定位采用的是各個(gè)光纖自動(dòng)定位的模式，每個(gè)光纖的觀測區(qū)域是一個(gè)直徑35毫米圍成的區(qū)域，為了保證4000個(gè)光纖的觀測區(qū)域能夠覆蓋整個(gè)焦面，必須使相鄰光纖的觀測區(qū)域有部分重疊，這樣相鄰光纖的夾持機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中可能出現(xiàn)相互碰撞，造成定位失敗甚至結(jié)構(gòu)損壞。因此光纖頭

3、防碰撞裝置是LAMOST系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證，是本論文的主要研究內(nèi)容。 Nios是Altera公司最新推出的基于Excalibur的軟核CPU，可以嵌入在FPGA芯片中，完成信息的預(yù)處理工作。它將CPU與PLD的功能集于一身，既簡化了電路板設(shè)計(jì)，又不存在接口速率的瓶頸間題，使整個(gè)系統(tǒng)在一塊芯片上就可以完成。 本設(shè)計(jì)采用Nios Ⅱ軟核嵌入式處理器控制，以現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field Programmable G

4、ate Array)作為硬件載體，采用Nios嵌入式處理器作為軟核，將EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)引入LAMOST光纖頭防碰撞系統(tǒng)的研制工作。 本文將詳細(xì)介紹如何在Altera開發(fā)平臺(tái)上應(yīng)用Quartus Ⅱ軟件平臺(tái)的SOPC Builder設(shè)計(jì)工具，把Nios軟核處理器、防碰撞控制電路、其它外圍器件的控制電路及用戶邏輯電路都集成在一片F(xiàn)PGA可編程邏輯芯片上。 全文從系統(tǒng)功能、