PC1O4總線(xiàn)雷達信號顯示卡的設計與實(shí)現

摘要：PC104總線(xiàn)雷達信號顯示卡是將基于PC104總線(xiàn)的虛擬儀器技術(shù)應用于通用雷達嵌入式診斷組合中信號的顯示，對于改進(jìn)雷達裝備故障檢測方式具有重大意義。通過(guò)對信號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計；采用專(zhuān)用接口芯片結合CPLD的方法實(shí)現了PC104總線(xiàn)的接口協(xié)議以及邏輯控制電路，最后編寫(xiě)了相關(guān)的軟件程序；顯示卡在實(shí)際測試過(guò)程中能穩定工作，滿(mǎn)足設計指標要求。
關(guān)鍵詞：PC104總線(xiàn)：顯示卡；信號采集

0 引言
信號顯示卡是雷達嵌入式故障診斷系統中的重要組件，主要完成系統工作過(guò)程中采集信號的顯示和診斷流程的指示，是重要的人機對話(huà)窗口的執行部件。因此，顯示卡功能的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)系統最終能否完成工作。

1 系統硬件設計與實(shí)現
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 )、模數轉換單元、時(shí)鐘產(chǎn)生電路、時(shí)序產(chǎn)生電路、控制信號產(chǎn)生模塊和顯示單元組成。


輸入的模擬信號經(jīng)緩沖放大以后進(jìn)入模數變換器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)采集數據輸出端口(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轉換后輸出的數據經(jīng)兩路鎖存器鎖存以滿(mǎn)足后續存儲器的高速寫(xiě)入。
如圖1所示，系統時(shí)序產(chǎn)生控制電路產(chǎn)生系統時(shí)鐘并協(xié)調系統各部分工作步驟，它根據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，并以適當的延遲量提供存儲器的讀寫(xiě)脈沖。時(shí)序產(chǎn)生電路還提供地址產(chǎn)生器和記錄長(cháng)度計數器的計數時(shí)鐘。系統初始化后，A／D變換就開(kāi)始進(jìn)行，采集到的數據不斷寫(xiě)入存儲器，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，這樣存儲器地址遞增翻轉。當觸發(fā)邏輯被觸發(fā)后，時(shí)序產(chǎn)生電路使能記錄長(cháng)度計數器工作，并提供采樣時(shí)鐘作為計數時(shí)鐘源。記錄長(cháng)度計數器到用戶(hù)設定的記錄長(cháng)度時(shí)，時(shí)序產(chǎn)生電路就關(guān)斷時(shí)鐘開(kāi)關(guān)，使存儲器停止翻轉，同時(shí)向PC 機申請數據傳輸。當PC機以某種形式讀取采集數據時(shí)，時(shí)序產(chǎn)生電路又根據PC104總線(xiàn)讀取操作提供存儲器讀出地址翻轉時(shí)鐘，將存儲器的內容按采集記錄的相反順序讀出。
圖1中的虛線(xiàn)框內包含的邏輯被集成在一片大規模高速可編程邏輯器件EP1K30內。其中觸發(fā)邏輯、記錄長(cháng)度計數器和地址產(chǎn)生器密切配合使系統按設定的方式工作。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，待設定的邏輯信號沿到來(lái)時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)；信號電平觸發(fā)是根據被采集信號的幅度值到或超過(guò)設定的電平值時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)。信號電平觸發(fā)的實(shí)現通過(guò)高速邏輯信號比較器實(shí)時(shí)監測A／D變換器的輸出結果，當比較結果大于或小于設定基準值時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)。為了能夠實(shí)現預期觸發(fā)，地址產(chǎn)生器和記錄長(cháng)度計數器相互結合使用。地址產(chǎn)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙向環(huán)形計數器，如圖2所示，其順時(shí)針?lè )较虻刂愤f增數據寫(xiě)入，逆時(shí)針向地址遞減數據讀出。