国产亿海神针®系列FPGA助力激光陀螺系统（一）：激光陀螺的数字信号处理与角度解调

时间： 2024-02-06 来源：中科亿海微公众号

技术问答

背景介绍

1、激光陀螺的原理和应用领域：

激光陀螺是一种基于Sagnac效应的光机电一体化的高精度角速率传感器，根据应用场景不同，分为大型激光陀螺和小型激光陀螺。

大型激光陀螺主要用于监测地球参数的大型传感器，用于测地学、旋转地震学、基础物理等基础科学的研究。

小型激光陀螺主要用于各种运动载体（车辆、舰船、飞机、卫星、宇宙飞行器等）的惯性导航上，在军民领域发挥着重要作用。

2、激光陀螺的系统组成如下：

激光陀螺仪构成主体分为四部分：激光陀螺光学模块，电学模块，高压电源供电模块以及通信模块。其中，激光陀螺光学模块由偏频机构、点火机构、环形激光器、腔长调节机构、合光棱镜、光电二极管等组成。电学模块包括前置放大电路、信号解调电路、稳频电路等，前置放大电路由模拟放大器实现对光电二极管输出微弱电信号的放大，稳频电路为解决激光器输出腔体中心频率随温度发生频移的问题，信号解调电路由AD，以及数字信号处理算法等实现。高压电源为点火机构提供高压供电。最后，角度数据通过通信接口输出给其他模块的数据交互。其工作原理框图如下所示：

图激光陀螺工作原理框图

3、激光陀螺的信号处理关键器件：

激光陀螺硬件系统上主要包括激光陀螺传感器、互阻放大器、比较器、电平转换器、数字隔离器、耦合器和信号处理器。

图激光陀螺信号处理系统框图

基于亿海神针®系列FPGA应用案例（一）

激光陀螺的数字信号处理与角度解调

在激光陀螺系统中，可以使用FPGA实现区分激光陀螺的正反转、输出脉冲计数、倍频，使用FPGA实现倍频、滤波以提高激光陀螺测量精度。同时，FPGA也可以使用一定的算法解决系统的温漂、校准问题。在FPGA内部也可以实现为激光陀螺的测量数据与其他模组、系统的交互，常使用RS485、RS422、RS232等传输协议。

中科亿海微亿海神针®系列FPGA，逻辑资源覆盖9K~130K，可以用于实现激光陀螺的信号处理，角度解调以及数据角度传输等功能。

优势：

1、FPGA的并行处理能力可以提高激光陀螺信号的处理，角速度解调和传输的实时性；

2、FPGA内部丰富的逻辑资源以及良好的温度特性、功耗等级可以满足激光陀螺在不同的工作环境下的高精度测量。

推荐器件

亿海神针®系列EQ6HL45型、EQ6HL45S F1型、EQ6HL45S M1型

根据实际系统而定，如果有已选定的AD/DA器件，推荐使用EQ6HL45型，EQ6HL45S F1型（内部集成flash）器件。如果有更高的集成化要求推荐EQ6HL45S M1型器件，将三路AD/DA、flash、RS422以及两路差分运放等集成到一个芯片中，集成度更高，性能更好，有利于产品的小型化。

1、EQ6HL45型FPGA

逻辑规模（万门）：425；

存储单元（M4K）：392；

锁相环PLL/全局时钟：8/16；

最大可编程用户I/O：232；

最宽温度范围：-55℃~125℃；

封装形式：CSG225/FTG256/CSG324。

2、EQ6HL45S F1型系统级芯片

逻辑规模（万门）：425；

存储单元（M4K）：392；

锁相环PLL/全局时钟：8/16；

最大可编程用户I/O：152；

最宽温度范围：-55℃~125℃；

Flash：32Mb；

封装形式：CSG225。

3、EQ6HL45S M1型系统级芯片

逻辑规模（万门）：425；

存储单元（M4K）：392；

锁相环PLL/全局时钟：8/16；

最大可编程用户I/O：127；

最宽温度范围：-40℃~100℃；

Flash：64Mb；

封装形式：CSG400；

ADC参数：

3通道；模拟信号输入范围1Vp-p~2Vp-p；最高更新频率80MSPS；转换精度14位。

DAC参数：

3通道；差分电流输出2mA到20mA；最高更新频率125MSPS；转换精度14位。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由星晴123转载自中科亿海微公众号，原文标题为:国产FPGA助力激光陀螺系统（一）激光陀螺的数字信号处理与角度解调，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

基于中科亿海的国产FPGA的运动控制加速卡：系统指令延迟小于100μs，同时实现各项数据完全同步

中科亿海微研制的FPGA运动控制加速卡主要完成PC端与伺服驱动器、相机、压力及柔性传感器等模块之间的数据通信、数据融合与数据监测。FPGA运动控制加速卡将复杂的控制卸载到FPGA中实现，简化了PC端控制器的控制流程，极大地减小了数据链路通信时间消耗。

应用方案发布时间 : 2024-04-25

基于FPGA+GPU异构平台自研AI目标识别加速卡的遥感图像切片解决方案

中科亿海微自主研制的AI目标识别加速卡，基于FPGA+GPU异构并行计算处理架构设计，内嵌深度学习AI推理框架引擎，可实现图像处理的目标识别加速应用。中科亿海微的遥感图像切片解决方案，基于自研的AI目标识别加速卡，FPGA实现遥感图像预处理如图像切片等预处理，GPU实现图像感知功能。

应用方案发布时间 : 2024-10-24

中科亿海微FPGA作为主控芯片的国产风扇控制板，驱动电流最大4.2A，支持12V/48V风扇

本方案采用全国产器件中科亿海微亿海神针®系列EQ6HL9S F2型系统级芯片作为主控芯片，实现多路风扇的实时控制和传感器的信号检测功能。板上有EEPROM用于存储参数，通过两路IIC接口与外围设备以及传感器进行通信。国产风扇控制板主要用于控制风扇的转速，以满足不同的冷却需求，使设备能够在特定温度范围内保持稳定运行。

应用方案发布时间 : 2024-07-01

中科亿海微（EHIWAY）可编程逻辑芯片/IP核/EDA软件选型指南

描述- 中科亿海微电子科技有限公司，是中国科学院“ 可编程芯片与系统”研究领域的科研与产业化团队，按照国家创新驱动发展战略，发起成立的以“可编程逻辑芯片与可重构系统”为技术特色的高新技术企业，于2017年1月在苏州注册成立。自主研制具有高可靠性的可编程逻辑芯片、嵌入式可编程电路IP核、EDA软件与可重构系统，提供具有高性能和自适应计算的行业解决方案和集成电路设计服务，满足数据中心、网络通信、智能制造、汽车电子、测试测量、消费电子、医疗健康等业务领域的应用需要。

型号- EP4CE115,EP4CE22,XC6SLX150,EQ6HL130,EP4CE40,ER2HL18,XC6SLX45,EQ6HL16,XC6SLX25,ER2HL35,XC6SLX100,EP4CE15,ECP5,EP4CE75,EP4CE30,EP4CE55,EQ6GL9,EP4CE10,EQ6HL45,EQ6HL25,EP4CE6,XC6SLX75,XC6SLX4,XC6SLX9,XC6SLX16

选型指南 - 中科亿海微 - V1.0 - 2022/3/11 PDF 中文下载

中科亿海微宣传册

型号- EP4CES5,ECP5家族,EP4CE115,EP4CE22,XC6SLX150,EQ6HL130,EP4CE40,EQ6HL130 1V0,EQ6HL45 1V0,XC6SLX45,EQ6HL16,XC6SLX25,ER2HL35,EQ6HL45 A2,EHIWAY A8800系列,EHIWAY-SL-48X,XC6SLX100,EP4CE15,ECP5,EP4CE75,EP4CE30,EQ6HL9,EQ6GL9,EP4CE10,EQ6HL9S F2,EQ6HL45S F1,EHIWAY-SL-48X系列,EQ6HL45,EQ6HL25,EHIWAY A8800,EP4CE6,XC6SLX75,XC6SLX4,XC6SLX9,XC6SLX16

商品及供应商介绍 - 中科亿海微 - V1.1 - 2023/7/12 PDF 中文下载

中科亿海微器件选型表

中科亿海微提供以下FPGA芯片，车规级可编程逻辑芯片和系统级芯片的参数选型，规模（万门）；86~1360，最宽温度范围（℃）：-55℃ - 125℃，CSG484塑封，FGG676塑封，CSG225塑封等多种封装。

产品型号	品类	规模（万门）	工艺（nm）	封装	最宽温度范围（℃）	尺寸（mm×mm）	间距（mm）	用户I/O
EQ6HL130LL-2CSG484I	FPGA芯片	1360	40nm	CSG484塑封	55℃ - 125℃	19×19	0.8	338

选型表 - 中科亿海微立即选型

中科亿海微RDMA智能网卡，可重构高性能国产FPGA架构

中科亿海微自主研发的RDMA智能网卡，采用自研架构全国产化芯片设计，实现了 R0CEV2协议硬件卸载，达到高吞吐低延时的高速网络处理能力，有效减轻CPU负载，降低系统延时。

产品发布时间 : 2024-10-23

基于FPGA的激光雷达控制板，具备强大的数据处理能力和高速数据传输接口，准确感知周围环境

激光雷达作为一种高精度、高性能的传感技术，广泛应用于自动驾驶、机器人导航、工业自动化、无人机等应用领域。本方案由FPGA处理单元、千兆网接口单元、RS422接口单元、线阵激光器驱动单元以及探测器回波接收单元组成。FPGA处理单元主要完成线阵激光器控制、回波信号接收、距离与空间坐标解算以及点云数据输出功能。

设计经验发布时间 : 2024-08-16

中科亿海微荣获国家级专精特新“小巨人”企业称号，为实现国产FPGA领域自主可控和高质量发展而奋斗！

近期，江苏省工信厅公示了第六批专精特新“小巨人”企业和第三批专精特新“小巨人”复核通过企业名单，经过严格评选与审核，中科亿海微荣获国家级专精特新“小巨人“企业称号！自成立以来，中科亿海微始终坚持自主创新，深耕技术前沿，不断推出符合市场需求、具有自主知识产权的产品和服务，提供高效、智能的解决方案。这种以技术为引领、以市场需求为导向的发展模式，正是专精特新“小巨人”企业所倡导的核心价值。

原厂动态发布时间 : 2024-09-19

高自主高可靠可编程逻辑芯片与可重构系统产品介绍

型号- ECP5家族,EP4CE115,EP4CE22,XC6SLX150,ICE40 HX,EQ6HL130,EP4CE40,ICE40 LM家族,EQ6HL130 1V0,ER2HL18,ICE40 LP家族,EQ6HL45 1V0,ICE40 ULTRALITE,XQR2V3000,XC6SLX45,EQ6HL16,XC6SLX25,XQR2V1000,ER2HL35,A8000,XC6SLX100,EP4CE15,ECP5,ICE40 ULTRALITE家族,EP4CE75,EP4CE30,EP4CE55,EQ6GL9,EP4CE10,ICE40 ULTRA,ICE40 ULTRA家族,E25Q64A,EQ6HL45,EQ6HL25,ICE40 ULTRAPLUS家族,ICE40 LP,ICE40 HX家族,ICE40 LM,EP4CE6,XC6SLX75,XC6SLX4,A8000系列,XC6SLX9,XC6SLX16,ICE40 ULTRAPLUS

商品及供应商介绍 - 中科亿海微 - 2022/3/11 PDF 中文下载

【应用】中科亿海微高温高可靠FPGA EQ6GL9用于地质导向随钻测量领域，可在125-175℃稳定运行 ∣ 视频

中科亿海微高温高可靠FPGA芯片及应用

应用方案发布时间 : 2023-04-10

中科亿海微推出伺服控制FOC解决方案，可以实现对无刷电机进行“像素级”控制

本方案是基于中科亿海微自主研发的EQ6HL45_CSG324型FPGA芯片，实现并满足了FOC算法的实时测量计算、电机参数的灵活配置、抵御噪声和电磁干扰等功能，以及实现了电流（力矩）、速度、位置三个闭环控制，通过精确地控制磁场大小与方向，使得电机的运动转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应，可以实现对无刷电机进行“像素级”控制。

产品发布时间 : 2024-09-06