基于cPCI總線(xiàn)的遙測前端處理器系統設計

基于cPCI總線(xiàn)的嵌入式遙測前端處理器系統設計

時(shí)間：2014-06-04 來(lái)源： 作者：

按照數據采集方案的格式要求，預先由處理器進(jìn)行初始化設置，包括幀同步碼組、同步碼組的長(cháng)度和允許同步碼組的錯誤位數。隨著(zhù)時(shí)間的推移，PCM數據在CLDCK信號的控制下，逐位進(jìn)入移位寄存器，移位寄存器的輸出數據進(jìn)入比較器，隨時(shí)與幀同步碼組進(jìn)行比較，在同步碼組長(cháng)度邏輯的控制下，一旦檢測到可能的同步碼組，則比較器輸出同步信號，該同步信號還必須由判決器來(lái)進(jìn)行判決才能決定其是否有效。其方法是：預先設置允許的錯誤容限也就是允許的錯誤位數，然后根據比較器的輸出信號是否滿(mǎn)足錯誤容限的要求來(lái)決定真正的同步信號的輸出。幀同步信號的產(chǎn)生為整個(gè)PCM分路器板提供了最基本、最重要的時(shí)序依據。

幀同步策略是PCM分路的關(guān)鍵技術(shù)之一，其意義在于最大限度地解決數據傳輸過(guò)程中造成的“漏同步”和“假同步”現象，以降低誤碼率，進(jìn)一步提高數據檢測的可靠性和有效性。一種基本的且經(jīng)實(shí)踐檢驗行之有效的幀同步策略是：在幀同步檢測完成后，按照PCM格式定義的PCM字長(cháng)和幀長(cháng)，連續找到幾個(gè)(一般為3個(gè)) 相匹配的同步碼組后，即認為幀確為同步。

幀同步策略的邏輯實(shí)現如圖4所示。由圖4可以看出，幀同步的正確性可以依據以下條件：

(1)同步碼組的正確性。

(2)幀長(cháng)的正確性(通過(guò)幀長(cháng)計數器與幀長(cháng)預置值的比較實(shí)現)。

(3)同步、檢測和失步的判別。不同的設計者可采用不同的方法，目的是消除假同步和漏同步的影響?？梢圆扇∫韵路椒ǎ喝舯容^器連續出現3個(gè)相等值時(shí)同步，當有一個(gè)不等值時(shí)，進(jìn)入檢測狀態(tài);而當出現連續3個(gè)不等值或檢測一定時(shí)間后不能同步時(shí)，則進(jìn)入失步狀態(tài)。

以上解決了幀同步的問(wèn)題，也就是找到了每一幀的起止位置。然而，每一幀的各數據字在特定的測試方案中又不可能相同，如何來(lái)確定某個(gè)參數字在哪一幀的哪個(gè)位置?幀同步以后，數據傳輸的正確位置是否可靠?這就是子幀同步要解決的問(wèn)題。多年來(lái)，國內外廣泛采用的于幀同步方式為ID同步方式。

子幀同步策略是PCM分路的另一關(guān)鍵技術(shù)，其意義在于：在幀同步的基礎上，對數據的可靠性作進(jìn)一步的容錯檢測。一種常用的且經(jīng)實(shí)踐檢驗較為可靠的子幀同步策略是：連續檢查幾個(gè)子幀數據(一般為3個(gè))，其子幀同一位置的ID字如果相同或相鄰子幀相應的ID字連續，則判決為子幀同步，否則子幀不同步。

子幀同步策略邏輯實(shí)現如圖5所示。由圖5可以看出，子幀同步與策略的正確性依據以下條件：

(1)ID字位置及其值的正確性(如過(guò)零檢測)。

(2)子幀長(cháng)的正確性(通過(guò)子幀長(cháng)與幀計數器值的比較判斷)。

(3)同步、檢測和失步的判別，方法與幀同步策略類(lèi)似。

在本設計中，雙PCM幀同步檢測、幀/子幀同步策略均通過(guò)CPLD邏輯器件實(shí)現，不僅提高了設計的集成度，而且提高了系統的可靠性及其性能，使每路PCM分路速率達到20Mbps的國際先進(jìn)水平。

4 軟件平臺選擇及軟件組成

目前常用的遙測前端處理器操作系統有Windows2000和VxWorks二種。Windows2000通用、軟件資源豐富、易于使用和擴展;而 VxWorks是一個(gè)用途廣泛的實(shí)時(shí)操作系統，具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性和可裁減性。根據遙測數據處理的實(shí)際需求，本設計選用了Windows2000，程序設計語(yǔ)言選用C++。

遙測前端處理器軟件組成與實(shí)時(shí)數據處理流程框圖如圖6所示。

圖6 遙測前端處理器軟件組成與實(shí)際工資時(shí)數據處理流程

遙測前端處理器中的軟件由PCM數據采集、參數提取、工程單位轉換、數據合并與導參數計算、報警參數處理、數據存儲、網(wǎng)絡(luò )通信與數據分配等模塊組成。其中，采集、參數提取、工程單位轉換模塊與數據流相對應，每個(gè)數據流單獨一套。PCM數據經(jīng)采集后，接事先定義對參數進(jìn)行提取、工程單位轉換和必要的處理、存儲。按事先設置，需要模擬輸出的數據直接由D/A板輸出，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把工程單位數據和原始數據傳輸給工作站，由工作站完成遙測數據的各種方式的可視化顯示和飛行試驗專(zhuān)用數據分析與處理。

基于cPCI總線(xiàn)的新一代嵌入式遙測前端處理器的設計和實(shí)現，使遙測數據處理系統的集成更加容易。其20Mbps的速率、雙路PCM數據的分路和實(shí)時(shí)處理能力?？蓾M(mǎn)足現代軍、民機飛行試驗遙測數據處理要求。它的應用使我國的飛行試驗遙測數據處理技術(shù)水平得到很大的提升。同時(shí)，cPCI總線(xiàn)的加固特性，使以嵌人式遙測前端處理器為核心而組成的實(shí)時(shí)遙測數據處理系統，滿(mǎn)足了運輸類(lèi)飛機機載要求和地面車(chē)載環(huán)境要求，拓寬了遙測前端處理器在軍工試驗和民用工業(yè)試驗等領(lǐng)域內的應用范圍，有著(zhù)廣闊的應用前景。