PC1O4總線雷達(dá)信號(hào)顯示卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：PC104總線雷達(dá)信號(hào)顯示卡是將基于PC104總線的虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于通用雷達(dá)嵌入式診斷組合中信號(hào)的顯示，對(duì)于改進(jìn)雷達(dá)裝備故障檢測方式具有重大意義。通過對(duì)信號(hào)波形顯示原理以及顯示方法的分析，確定了具體的實(shí)際方案，完成了功能電路的設(shè)計(jì)；采用專用接口芯片結(jié)合CPLD的方法實(shí)現(xiàn)了PC104總線的接口協(xié)議以及邏輯控制電路，最后編寫了相關(guān)的軟件程序；顯示卡在實(shí)際測試過程中能穩(wěn)定工作，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
關(guān)鍵詞：PC104總線：顯示卡；信號(hào)采集

0 引言
信號(hào)顯示卡是雷達(dá)嵌入式故障診斷系統(tǒng)中的重要組件，主要完成系統(tǒng)工作過程中采集信號(hào)的顯示和診斷流程的指示，是重要的人機(jī)對(duì)話窗口的執(zhí)行部件。因此，顯示卡功能的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)最終能否完成工作。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
如圖1所示，該顯示卡的硬件電路主要由輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時(shí)鐘產(chǎn)生電路、時(shí)序產(chǎn)生電路、控制信號(hào)產(chǎn)生模塊和顯示單元組成。


輸入的模擬信號(hào)經(jīng)緩沖放大以后進(jìn)入模數(shù)變換器AD9054，其最高采樣速率為200Ms／s，具有380MHz的模擬輸入帶寬。它有兩個(gè)采集數(shù)據(jù)輸出端口(Port A和Port B)，可以選用單端口輸出或雙端口交替乒乓輸出。A／D轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)兩路鎖存器鎖存以滿足后續(xù)存儲(chǔ)器的高速寫入。
如圖1所示，系統(tǒng)時(shí)序產(chǎn)生控制電路產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘并協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分工作步驟，它根據(jù)A／D變換采樣時(shí)鐘以及A／D變換器輸出接口時(shí)序的要求，產(chǎn)生鎖存器的鎖存時(shí)鐘，并以適當(dāng)?shù)难舆t量提供存儲(chǔ)器的讀寫脈沖。時(shí)序產(chǎn)生電路還提供地址產(chǎn)生器和記錄長度計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘。系統(tǒng)初始化后，A／D變換就開始進(jìn)行，采集到的數(shù)據(jù)不斷寫入存儲(chǔ)器，這時(shí)時(shí)序產(chǎn)生電路僅向地址產(chǎn)生器提供時(shí)鐘源，使其作“+1”操作，這樣存儲(chǔ)器地址遞增翻轉(zhuǎn)。當(dāng)觸發(fā)邏輯被觸發(fā)后，時(shí)序產(chǎn)生電路使能記錄長度計(jì)數(shù)器工作，并提供采樣時(shí)鐘作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘源。記錄長度計(jì)數(shù)器到用戶設(shè)定的記錄長度時(shí)，時(shí)序產(chǎn)生電路就關(guān)斷時(shí)鐘開關(guān)，使存儲(chǔ)器停止翻轉(zhuǎn)，同時(shí)向PC 機(jī)申請(qǐng)數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)PC機(jī)以某種形式讀取采集數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)序產(chǎn)生電路又根據(jù)PC104總線讀取操作提供存儲(chǔ)器讀出地址翻轉(zhuǎn)時(shí)鐘，將存儲(chǔ)器的內(nèi)容按采集記錄的相反順序讀出。
圖1中的虛線框內(nèi)包含的邏輯被集成在一片大規(guī)模高速可編程邏輯器件EP1K30內(nèi)。其中觸發(fā)邏輯、記錄長度計(jì)數(shù)器和地址產(chǎn)生器密切配合使系統(tǒng)按設(shè)定的方式工作。觸發(fā)方式由軟件觸發(fā)，示波器卡一經(jīng)運(yùn)行就自動(dòng)地不斷抓取波形；外輸入觸發(fā)需要一個(gè)外輸入TTL邏輯信號(hào)，待設(shè)定的邏輯信號(hào)沿到來時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)；信號(hào)電平觸發(fā)是根據(jù)被采集信號(hào)的幅度值到或超過設(shè)定的電平值時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)。信號(hào)電平觸發(fā)的實(shí)現(xiàn)通過高速邏輯信號(hào)比較器實(shí)時(shí)監(jiān)測A／D變換器的輸出結(jié)果，當(dāng)比較結(jié)果大于或小于設(shè)定基準(zhǔn)值時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期觸發(fā)，地址產(chǎn)生器和記錄長度計(jì)數(shù)器相互結(jié)合使用。地址產(chǎn)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向環(huán)形計(jì)數(shù)器，如圖2所示，其順時(shí)針方向地址遞增數(shù)據(jù)寫入，逆時(shí)針向地址遞減數(shù)據(jù)讀出。