基于PCI總線(xiàn)的塔康視頻信號產(chǎn)生電路設計

PCI總線(xiàn)具有支持多種外圍設備、獨立于處理器、數據傳輸快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)應用于PC機，工控機等多種場(chǎng)合，如數據采集卡，IO控制卡、總線(xiàn)卡等都采用了PCI總線(xiàn)結構。在某綜合測試系統設計時(shí)，為提高系統集成化、模塊化的要求，設計研制了基于PCI9054的塔康(TACAN)視頻信號產(chǎn)生板卡。

1 系統組成及設計要求
該系統主要由電源、PCI接口、FPGA邏輯、DSP、D／A轉換等電路組成。其中，電源電路為整個(gè)電路板提供電源，PCI接口電路提供PC機和電路板進(jìn)行信息交互的通道，FPGA負責整個(gè)電路系統的邏輯，DSP電路負責整個(gè)電路系統的數據運算，D／A轉換電路將DSP產(chǎn)生的包絡(luò )數據轉化為模擬信號。塔康視頻信號產(chǎn)生電路的系統結構如圖1所示。

塔康視頻信號產(chǎn)生電路的工作流程為：PC通過(guò)PCI接口電路發(fā)送控制指令，FPGA通過(guò)PCI9054器件接收控制指令并把指令信息傳遞DSP，DSP接收到指令信息后，產(chǎn)生相應操作，D／A轉換電路將DSP產(chǎn)生的包絡(luò )數據轉化為模擬信號傳遞出來(lái)。塔康視頻信號產(chǎn)生電路將產(chǎn)生符合要求的正弦包絡(luò )信號和基準信號。其中，正弦包絡(luò )信號主要包含15 Hz正弦包絡(luò )信號和135 Hz正弦包絡(luò )信號，其函數式為：

式中，f=15 Hz，A0為直流成分，A1、A2分別為15 Hz正弦包絡(luò )和135 Hz正弦包絡(luò )的幅度。同時(shí)，系統在產(chǎn)生15 Hz正弦包絡(luò )時(shí)還可以產(chǎn)生主基準脈沖群，在產(chǎn)生135 Hz正弦包絡(luò )時(shí)產(chǎn)生輔助基準脈沖群。通過(guò)基準脈沖群信號和正弦包絡(luò )的正斜率過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間間隔在正弦包絡(luò )總時(shí)間中占有的比例關(guān)系，可確定方位信息。
結合某型塔康的測試需求，該系統的具體設計要求是：15 Hz和135 Hz正弦包絡(luò )的信號深度均可調，幅度調整的范圍都是O～40％，最小調整間隔為1％：15 Hz正弦包絡(luò )和135Hz正弦包絡(luò )的幅度之和在總包絡(luò )的幅度所占大小不超過(guò)40％；15 Hz正弦包絡(luò )的相位在0°～359．9°內可調整，最小調整間隔是0．1°，135 Hz正弦包絡(luò )的相位在0°～39．9°內可調整，最小調整間隔也是0．1°。

2 系統硬件電路設計
2．1 電源電路
電源電路的主要功能是為整個(gè)電路板系統提供電源。電源電路從PCI插槽中取用3．3 V和5 V電源，通過(guò)電壓轉換器LDlll7S18和LDlll7 S12可分別得到1．8 V和1．2 V電壓，供不同的器件使用。
2．2 PCI接口電路
PCI接口電路的主要功能是提供PC和塔康視頻信號產(chǎn)生電路進(jìn)行信息交互的通道。選用PLX公司的PCI9054器件，該器件符合PCI本地總線(xiàn)規范2．2版，突發(fā)傳輸速率可達到132 MB／s，本地總線(xiàn)支持復用／非復用的32位地址／數據，支持主模式、從模式以及DMA傳輸方式。該器件可靠性高，易于開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足系統的要求。
PCI9054通過(guò)引導EEPROM進(jìn)行配置，其與串行EEPROM(IDT70261)的接口電路如圖2所示。PCI9054提供4個(gè)引腳與串行IDT70261相連接，它們分別是EEDI，EEDO，EESK，EECS，對應于IDT70261的DI，D0，SK，CS等4個(gè)引腳。在上電復位時(shí)，PCI9054會(huì )通過(guò)EEPROM中引導并對寄存器進(jìn)行配置，完成命令控制和地址映射。
PCI9054局部總線(xiàn)的接口與DSP不完全兼容，需要通過(guò)FPGA實(shí)現數據的傳輸。因此在FPGA內部構建一個(gè)雙口RAM，PCI9054的局部數據線(xiàn)LD[15．．0]、局部地址線(xiàn)LA[14..0]與FPGA直接相連，同時(shí)PCI9054的局部控制線(xiàn)也與FPGA直接相連，如圖2所示。