基于VXI總線(xiàn)的射頻開(kāi)關(guān)模塊的研制

0 引言

隨著(zhù)電子裝備的現代化、高科技化和復雜化，要求對電子裝備進(jìn)行現場(chǎng)快速測試，這就必須依靠自動(dòng)測試系統來(lái)完成。為了提高我軍的裝備保障水平，必須盡快實(shí)現我軍軍用自動(dòng)測試設備(Automatic Test Equipment，簡(jiǎn)稱(chēng)ATE)的國產(chǎn)化，縮短與國際先進(jìn)水平的差距，確保軍用檢測設備免受?chē)饧夹g(shù)保護的限制，提高軍用ATE的效費比。因此研究VXI總線(xiàn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足軍方特殊要求的VXI總線(xiàn)模塊，具有十分重要的意義。

射頻開(kāi)關(guān)是用于控制射頻信號傳輸路徑的控制器件之一，在無(wú)線(xiàn)通信、電子對抗、雷達系統、自動(dòng)測試設備等許多領(lǐng)域中有廣泛用途。隨著(zhù)現代無(wú)線(xiàn)通信系統的發(fā)展，移動(dòng)通信、雷達、衛星通信等通信系統對收發(fā)切換開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)速度、功率容量、集成性等方面有了更高的要求。

1 VXI總線(xiàn)接口電路的設計與實(shí)現

VXIbus是VMEbus在儀器領(lǐng)域的擴展（VMEbus Extensions for Instrumentation），是計算機操縱的模塊化自動(dòng)儀器系統。它依靠有效的標準化，采用模塊化的方式，實(shí)現了系列化、通用化以及VXIbus儀器的互換性和互操作性，其開(kāi)放的體系結構和PlugPlay方式完全符合信息產(chǎn)品的要求。它具有高速數據傳輸、結構緊湊、配置靈活、電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，，因此系統組建和使用非常方便，應用也越來(lái)越廣泛，已逐漸成為高性能測試系統集成的首選總線(xiàn)^[1]。

VXI總線(xiàn)是一種完全開(kāi)放的、適用于各儀器生產(chǎn)廠(chǎng)家的模塊化儀器背板總線(xiàn)規范。VXI總線(xiàn)器件主要分為：寄存器基器件、消息基器件和存儲器基器件。目前寄存器基器件在應用中所占比例最大(約70%)。VXIbus寄存器基接口電路主要包括：總線(xiàn)緩沖驅動(dòng)、尋址和譯碼電路、數據傳輸應答狀態(tài)機、配置及操作寄存器組四個(gè)部分。四個(gè)部分中除總線(xiàn)緩沖驅動(dòng)采用74ALS245芯片來(lái)實(shí)現外，其余部分都用FPGA來(lái)實(shí)現。采用一片FLEX10K 芯片EPF10K10QC208-3和一片EPROM芯片EPC1441P8，利用相應軟件MAX+PLUSⅡ來(lái)進(jìn)行設計與實(shí)現。

1.1 總線(xiàn)緩沖驅動(dòng)

該部分完成對VXI背板總線(xiàn)中的數據線(xiàn)、地址線(xiàn)和控制線(xiàn)的緩沖接收或驅動(dòng)，以滿(mǎn)足VXI規范信號的要求。對于A(yíng)16/D16器件，只要實(shí)現背板數據總線(xiàn)D00～D15的緩沖驅動(dòng)。根據VXI總線(xiàn)規范的要求，此部分采用兩片74LS245實(shí)現，用DBEN*（由數據傳輸應答狀態(tài)機產(chǎn)生）來(lái)選通。

1.2 尋址和譯碼電路

尋址線(xiàn)包括地址線(xiàn)A01～A31、數據選通線(xiàn)DS0*和DS1*、長(cháng)字線(xiàn)LWORD*?？刂凭€(xiàn)包括地址選通線(xiàn)AS*和讀/寫(xiě)信號線(xiàn)WRITE*。

本電路的設計采用MAX+PLUSⅡ的原理圖設計方式。利用元件庫里的現有元件進(jìn)行設計,采用了兩片74688和一片74138。其創(chuàng )建的功能模塊如圖2-1所示。

該功能模塊對地址線(xiàn)A15～A01及地址修改線(xiàn)AM5～AM0進(jìn)行譯碼。當器件被尋址時(shí)，接收地址線(xiàn)及地址修改線(xiàn)上的地址信息，并將其與本模塊上硬件地址開(kāi)關(guān)設置的邏輯地址LA7～LA0相比較，如果AM5～AM0上邏輯值為29H或2DH（由于是A16/D16器件），地址線(xiàn)A15、A14均為1，并且A13～A06上的邏輯值與模塊的邏輯地址相等時(shí)，該器件被尋址選通（CADDR*為真）。接著(zhù)其結果被送往下一級譯碼控制，通過(guò)對地址A01～A05進(jìn)行譯碼選中模塊在16位地址空間的寄存器。

1.3 數據傳輸應答狀態(tài)機

數據傳輸總線(xiàn)是一組高速異步并行數據傳輸總線(xiàn)，是VMEbus系統信息交換的主要組成部分。數據傳輸總線(xiàn)的信號線(xiàn)可分為尋址線(xiàn)、數據線(xiàn)、控制線(xiàn)三組。

該部分的設計采用MAX+PLUSⅡ的文本輸入設計方式。由于DTACK*的時(shí)序比較復雜，所以采用AHDL語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行設計，通過(guò)狀態(tài)機實(shí)現。設計的功能模塊如圖2-2所示。

該功能模塊對VXI背板總線(xiàn)中的控制信號進(jìn)行組態(tài)，為標準數據傳輸周期提供時(shí)序及控制信號（產(chǎn)生數據傳輸使能信號DBEN*，總線(xiàn)完成數據傳輸所需的應答信號DTACK*等）。在進(jìn)行數據傳輸時(shí)，系統控制者首先對模塊進(jìn)行尋址，并將相應的地址選通線(xiàn)AS*，數據選通線(xiàn)DS0*、DS1*以及控制數據傳輸方向的WRITE*信號線(xiàn)等設置為有效電平。當模塊檢測到地址匹配及各控制線(xiàn)有效后，驅動(dòng)DTACK*為低電平，以此向總線(xiàn)控制者確認已經(jīng)將數據放置在數據總線(xiàn)上(讀周期) 或已經(jīng)成功地接收到數據(寫(xiě)周期)。

1.4 配置寄存器

每個(gè)VXI總線(xiàn)器件都有一組“配置寄存器”，系統主控制器通過(guò)讀取這些寄存器的內容來(lái)獲取VXI總線(xiàn)器件的一些基本配置信息，如器件類(lèi)型、型號、生產(chǎn)廠(chǎng)家、地址空間（A16、A24、A32）以及所要求的存儲空間等。

VXI總線(xiàn)器件的基本配置寄存器有：識別寄存器、器件類(lèi)型寄存器、狀態(tài)寄存器、控制寄存器。

該部分電路的設計采用MAX+PLUSⅡ的原理圖設計方式，利用74541芯片，其創(chuàng )建的功能模塊如圖2-3所示。