基于Nios系統(tǒng)的光纖頭防碰撞裝置的設計.pdf

1、LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡)是我國正在進行的跨世紀重大科學工程。它是一臺兼?zhèn)浯笠晥龊痛罂趶降呐P式中星儀式主動改正板反射施密特望遠鏡，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，可以同時對幾千個天體目標進行觀測。目前采用的方案是每根光纖及其控制機構(gòu)組成一個定位單元。定位單元的中

2、心回轉(zhuǎn)軸和偏心回轉(zhuǎn)軸由兩個步進電機驅(qū)動，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ψ35mm定位圓區(qū)域內(nèi)的任意位置對光纖進行精確定位。 LAMOST光纖定位采用的是各個光纖自動定位的模式，每個光纖的觀測區(qū)域是一個直徑35毫米圍成的區(qū)域，為了保證4000個光纖的觀測區(qū)域能夠覆蓋整個焦面，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構(gòu)在運動過程中可能出現(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，完成信息的預處理工作。它將CPU與PLD的功能集于一身，既簡化了電路板設計，又不存在接口速率的瓶頸間題，使整個系統(tǒng)在一塊芯片上就可以完成。 本設計采用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)技術引入LAMOST光纖頭防碰撞系統(tǒng)的研制工作。 本文將詳細介紹如何在Altera開發(fā)平臺上應用Quartus Ⅱ軟件平臺的SOPC Builder設計工具，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、