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多功能數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

作者:趙磊 中國電子科技集團(tuán)公司第20研究所 時(shí)間:2010-07-16 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  總線接口設(shè)計(jì)

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/110979.htm

  A TS201外部總線支持多種不同的協(xié)議,并且可以通過編程進(jìn)行配置。外部總線接口支持流水線協(xié)議,SDRAM協(xié)議和慢速設(shè)備協(xié)議。TS201可以采用流水線協(xié)議訪問存儲系統(tǒng)。另外TS201有片上的SDRAM控制器,支持與SDRAM的無縫連接。本設(shè)計(jì)中總線上的外設(shè)分別為SDRAM以及加載程序的FLASH存儲器。

  TS201處理器的SDRAM接口,支持1024、512、256字的頁面長度,通過對SDRCON 寄存器的編程可實(shí)現(xiàn)頁面長度的選擇。同時(shí)SDRAM占用TS201的外部存儲空間地址,通過/MSSD3~0來確定SDRAM的地址空間范圍。本設(shè)計(jì)選用的SDRAM型號為K4S511632M,頁面長度為512字,將四片SDRAM拼接成64位的總線寬度,實(shí)現(xiàn)與TS201的無縫接口的256MB存儲空間。

  DSP進(jìn)行運(yùn)算除了其外部存儲器外,還需要對其自身進(jìn)行程序加載的BOOT FLASH。本設(shè)計(jì)中使用AT49BV321,設(shè)計(jì)中FLASH的CE信號需要使用DSP的BMS和MS0 相與后給入,這樣才能保證可以通過DSP的外總線給FLASH進(jìn)行在線編程。

  系統(tǒng)應(yīng)用

  本文設(shè)計(jì)的高速與處理系統(tǒng),借助上面介紹的硬件平臺,可以完成通用的與處理,其中關(guān)鍵的問題就是后續(xù)的處理系統(tǒng)設(shè)計(jì),即后續(xù)的信號處理系統(tǒng)完成的算法與功能。針對輸入信號的不同以及高速與處理系統(tǒng)的用途,后續(xù)的信號處理算法也具有多樣性。

  數(shù)字下變頻

  對于接收通道送來的中頻信號,由于本系統(tǒng)采用了105Msps的采樣率,故可以直接采樣后進(jìn)行下變頻處理,如圖3所示。數(shù)字下變頻器的組成包括數(shù)字混頻器、數(shù)字控制振蕩器和低通濾波器,全部可以在中實(shí)現(xiàn),因?yàn)橥ㄟ^軟件進(jìn)行運(yùn)算,乘法器和低通濾波器可以做到完全一致,解決了I、Q通道幅度不平衡的問題,數(shù)字下變頻器的控制和修改也更加容易。

  脈壓

  在雷達(dá)回波信號處理中,通常利用線性調(diào)頻信號脈沖壓縮技術(shù)來獲得高的距離分辨率,它可以在保證雷達(dá)作用距離的情況下提高雷達(dá)的距離分辨率。數(shù)字脈沖壓縮就是利用數(shù)字信號處理的方法來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號的脈沖壓縮,分為時(shí)域和頻域兩種實(shí)現(xiàn)方式。一般而言,對于小時(shí)寬帶寬積信號,用時(shí)域脈壓較好,可以用專用的FIR濾波器或設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn);但對于大時(shí)寬帶寬積信號,用頻域脈壓較好,一般采用FFT方法在頻域?qū)崿F(xiàn)。由于DSP芯片具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力,完全能夠滿足雷達(dá)脈沖壓縮信號處理實(shí)時(shí)性的需求。

  動目標(biāo)檢測(MTD)

  MTD是根據(jù)最佳濾波器理論發(fā)展起來的一種雷達(dá)信號處理技術(shù)。MTD濾波器是一組相鄰且部分重疊的窄帶濾波器組,覆蓋整個(gè)重復(fù)頻率的范圍。由于固定雜波和運(yùn)動目標(biāo)回波的多譜勒頻移不相同,利用多譜勒濾波器濾去固定雜波而取出運(yùn)動目標(biāo)的回波,就可以大大改善在雜波背景下檢測運(yùn)動目標(biāo)的能力。采用加權(quán)法的每個(gè)濾波器具有較低的副瓣,可以抑制運(yùn)動雜波,還有在零頻附近的深凹口抑制固定雜波,具有較好的雜波抑制性能。MTD利用DSP內(nèi)部的FFT運(yùn)算實(shí)現(xiàn)相參積累,不但提高了系統(tǒng)輸出的信噪比,還增強(qiáng)了雷達(dá)在各種雜波以及干擾條件下的目標(biāo)檢測能力。

  上面舉了一些應(yīng)用方面的例子,諸如MTI、CFAR、積累、求模以及目標(biāo)錄取之類的應(yīng)用,在本系統(tǒng)中也可以輕松地實(shí)現(xiàn)。

  結(jié)語

  本文提出了一種基于和DSP的高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)具有一定的通用性和可擴(kuò)展性,F(xiàn)PGA可完成高速數(shù)據(jù)的存儲與相應(yīng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理,為DSP分擔(dān)部分信號處理工作,且硬件實(shí)現(xiàn)速度快于DSP的數(shù)據(jù)處理;采用浮點(diǎn)DSP進(jìn)行后續(xù)處理,提高了數(shù)據(jù)處理精度。該高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)可以通過修改FPGA內(nèi)部程序來實(shí)現(xiàn)其它功能擴(kuò)展,并利用后續(xù)DSP的強(qiáng)大實(shí)時(shí)處理能力,完成更為復(fù)雜的數(shù)字信號處理,因此在工程應(yīng)用上具有較強(qiáng)的通用性。

  參考文獻(xiàn)

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