基于TLV1562的4通道高速實(shí)時(shí)數據采集系統的設計

2004年6月A版

摘  要：       本文提出了一種基于TLV1562的4通道實(shí)時(shí)數據采集處理系統的設計與實(shí)現方案。該系統應用到雷達實(shí)時(shí)自適應噪聲對消器中，能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)雷達信號對消處理要求，效果較好。

關(guān)鍵詞：       TLV1562；實(shí)時(shí)數據采集；VHDL

引言

　　在雷達雜波對消器設計中，傳統的方法是采用中頻對消，即雜波的抑制在中頻上實(shí)現。早期的中頻對消器常采用SAW和CCD等模擬延時(shí)線(xiàn)。由于數字信號處理所具有的突出優(yōu)點(diǎn),尤其是數字集成電路的發(fā)展以及可編程邏輯器件功能的日益強大,使得數字式矢量對消器成為當前及今后的主要工作模式。 而對雷達信號的采集與處理成為最為關(guān)鍵的環(huán)節，在設計中筆者選擇了10位高速低功耗可重配置TLV1562，在較低成本下實(shí)現了多通道數據采集處理。

系統設計與實(shí)現

　　系統框圖如圖1所示，以TLV1562為核心的前端采集系統是整個(gè)系統的一部分。整個(gè)系統由信號調理、信號采樣、高速信號處理(數字對消)以及波形回放等組成。信號調理電路是對經(jīng)相干檢波送來(lái)的信號進(jìn)行壓縮調整以滿(mǎn)足TLV1562的采樣電平；信號采樣是完成模擬信號的數字化(由TLV1562完成)；高速數字信號處理是在CPLD內完成數字式對消算法；由AD7533構成的波形回放部分是將對消處理過(guò)的信號送到顯示屏顯示。

信號調理電路與A/D參考基準源

　　由于對于規定的電源電壓AVDD，TLV1562的模擬輸入信號的范圍為0.8V(AVDD-1.9伏)，所以必須要對相干檢波出來(lái)的模擬信號進(jìn)行處理，使其滿(mǎn)足要求。設計中，采用如圖2所示的調理電路，R4用來(lái)調整輸入信號SIG4的幅度范圍，Vr-是由TL431調整出來(lái)的一個(gè)基準電壓，用來(lái)控制信號的直流電壓。

　　TLV1562有兩個(gè)基準輸入引腳—REFP和REFM。這兩個(gè)引腳上的電平分別是產(chǎn)生滿(mǎn)度和零度讀數的模擬輸入的上下限。根據要求基準電壓必須滿(mǎn)足下列條件：

VREFP<=AVDD-1V

AGND+0.9V<VREFM

3V>=(VREFP-VREFM)>=0.8V

　　所以設計中采用圖3所示的基準設計。通過(guò)調整R31和R32，使VREFP與VREFM滿(mǎn)足上訴要求。

采集系統

　　CPLD與TLV1562的接口時(shí)序圖見(jiàn)圖4。DISTANCE_PULSE是距離門(mén)脈沖,周期為512μs(80Km)或1024μs(160Km),SAMPLE_PULSE是采樣開(kāi)始脈沖，一旦監測到其上升沿采集系統就開(kāi)始啟動(dòng)，START被置為高電平，TLV1562的CS置為低。WR、RD、INT的時(shí)序圖是TLV1562的內部轉換模式時(shí)序圖。當WR出現兩次低電平后，便完成了對寄存器CR0和CR1的配置，即實(shí)現了A/D轉換的初始化。A/D轉換結束，輸出低電平信號INT有效，信號RD讀取A/D轉換結果并復位INT信號，完成一個(gè)轉換周期，并開(kāi)始準備下一次轉換。

　　由于TLV1562芯片是可配置A/D轉換器，所以如何利用CPLD實(shí)現對TLV1562的配置與讀寫(xiě)是關(guān)鍵技術(shù)之一。對于TLV1562的讀寫(xiě)控制易于實(shí)現，而對于其配置，由于是對四通道循環(huán)采集，較為復雜。在TLV1562中有兩個(gè)寄存器需要配置，也就是要有兩次寫(xiě)，而每次配置的數據還不一樣，所以應該在每次寫(xiě)的時(shí)候都應相應的提供數據。整個(gè)配置過(guò)程用VHDL語(yǔ)言采用有限狀態(tài)機的方式來(lái)實(shí)現。定義5個(gè)狀態(tài)：st0，st1，st2，st3，st4，st0是空閑態(tài)，st1，st2，st3，st4是對應相應采集通道的狀態(tài)，INDEXREG[1..0]是用來(lái)監測寫(xiě)信號的第幾次寫(xiě)的標識碼。 程序如下：

    type states is (st0,st1,st2,st3，ST4);

    signal current_state,next_state :states :=st0;

    signal indexreg:STD_LOGIC_vector(1 downto 0);  

    signal chanel_data: STD_LOGIC_vector(9 downto 0);

    begin

    indexreg<=index_reg; cs<=not start;

    process(current_state,indexreg,ad_ale)

    begin

        if ad_ale='0' then

        chanel_data<="ZZZZZZZZZZ";

    else

        if indexreg="10" then

        chanel_data<="0100000100"; 

    else

    case current_state is

         when st0=>ad_end<='0'; chanel<="00";

                   next_state<=st1;

                   chanel_data<="0011000000";

         when st1=> ad_end<='0';chanel<="01";

                   next_state<=st2;

                   chanel_data<="0011000001";

         when st2=> ad_end<='0';chanel<="10";

                next_state<=st3;

               chanel_data<="0011000010";

     when st3=> ad_end<='1';chanel<="11";

                next_state<=st0;

               chanel_data<="0011000011";

    when st4=> next_state<=st0;

               chanel_data<="0011000000";

    when others=> ad_end<='1'； next_state<=st0;

               chanel_data<="0011000000";

   end case;

  end if;

 end if;

end process;

結語(yǔ)

　　文中詳述了基于TLV1562和EP1K100的多通道高速采集系統的設計及實(shí)現方法，將該采集系統應用到雷達數字式對消器中，結果證明精度和速度都能滿(mǎn)足要求。實(shí)現了在較低的成本下實(shí)施多通道數據采集處理?！?/P>

參考文獻：

1. TLV1562 USER GUIDE, TI Co.US,1999.

2. HIGH-SPEED LOW-POWER RECONFIGURAB-LE ANALOG-TO-DIGITAL TLV1562 ,Datasheet, TI Co.US,1998.