为适应组合导航计算机的微型化、高性能度的要求,拓宽导航计算机的应用领域。本文进行了基于 DSP 和 FPGA 的组合导航系统设计研究。 论文首先根据组合导航计算机的特点和应用要求,提出了基于 DSP和FPGA的组合导航计算机系统方案。该方案是以 DSP 作为处理器,由 FPGA 实现输入输出等外围接口,完成对 IMU 信号的采集和缓存、多串行口的扩展、键盘接口扩展以及液晶显示接口扩展等功能;DSP 通过 EMIF 接口实现和 FPGA 通信。然后论文重点进行了采用 FPGA 实现 FIFO 缓存、ADC 采样控制器和接口单元、异步串行通讯接口、小键盘接口和液晶显示接口的设计,并对各功能模块进行了时序仿真验证,同时针对各功能模块设计了驱动软件。最后,为进一步缩小导航计算机的体积,论文提出了基于嵌入 PowerPC 的 FPGA 的 SOPC 设计方案,并对片上系统的硬件结构进行了设计。论文中所有接口设计使用 VHDL 语言采用自顶向下、层次化、模块化系统设计方法。 高速浮点 DSP 作为导航处理器,FPGA 作为外设接口单元,使 DSP 专注于复杂的导航解算,提高了系统效率和速度。VHDL 语言描述的设计模块作为 IP核可重用,修改升级灵活,设计 IP 核也可以直接应用于片上系统设计中。同时,本文提出的多串行口扩展硬件实现简单;硬件实现带有缓存的高速 ADC 信号采集控制具有不占用 CPU 资源、运行速度快的特点。 FPGA 可重新编程、VHDL 模块可重用,因此用 FPGA 设计接口电路灵活方便,升级容易。用高速度、小体积、低功耗、低成本的 DSP 和 FPGA 设计导航计算机适应了其微型化、高性能、低成本、低功耗的发展方向。