基于Nios II软核处理器的二频机抖陀螺信号处理系统

"嵌入式系统/ARM技术中的基于软核处理器的二频机抖陀螺信号处理系统 嵌入式系统/ARM技术" 本文主要探讨了在嵌入式系统和ARM技术领域中，如何利用软核处理器设计一个基于二频机抖陀螺的信号处理系统。二频机抖陀螺是一种高级的惯性测量设备，它基于Sagnac效应工作，具有高精度、良好环境适应性、快速启动和长久使用寿命等特点，因此在军事和民用领域都有广泛应用。 二频机抖陀螺的工作电路由高压电源、抖动驱动与噪声注入、稳频以及信号解调等关键部分组成。系统设计的核心是一个软核处理器，负责实时控制整个工作流程，包括稳定频率、驱动抖动、噪声注入以及高压电源管理，并且能处理从陀螺读取的信号，执行鉴相解调和数字滤波。 Nios II是Altera公司开发的一种嵌入式软核处理器，采用RISC（Reduced Instruction Set Computer）架构，指令集精简，能够根据需求定制外围设备，并具有良好的可裁剪性。它特别适合于像二频机抖陀螺这样需要高度定制化外设的场合。Nios II可以无缝集成到Altera的Cvclone和Stratix系列FPGA中，为系统提供了强大的处理能力和灵活性。 系统结构设计中，功能原理框图揭示了信号处理的主要步骤。光电转换器接收到的拍频信号通过过零比较转化为方波信号，随后经过跳变检测和鉴相产生跳变脉冲和方向信号。这些信号被可逆计数器和和频计数器处理，低通滤波器则进一步滤除噪声，提供更精确的计数值。处理器通过UART接口与上位机、稳频和抖动电路通讯，以控制相关参数。SPI接口则用于控制A/D和D/A转换。 硬件平台选择了Altera公司的EP2C200240C8 FPGA，它具备足够的资源来实现该复杂系统的需求。整个设计展示了嵌入式系统和软核处理器在现代传感器信号处理中的核心作用，以及如何利用先进的微电子技术优化高性能传感器的性能和可靠性。通过这样的系统，可以提高二频机抖陀螺的测量精度和稳定性，从而在惯性导航和定位定向系统中发挥更大的作用。