軍用ATE中零槽通信控制卡的自主研制與開發(fā)

摘要: 本文基于高性能DSP&CPLD/FPGA和PC接口技術(shù)，借鑒VXI/PXI先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，討論了高性價(jià)比軍用ATE中零槽通信控制卡的自主研制與開發(fā)。詳細(xì)介紹了基于PC104嵌入式系統(tǒng)、USB-IDE接口和USB&HPI接口的零槽通信控制卡的研制實(shí)例。
關(guān)鍵詞:  軍用ATE；零槽通信控制卡；自主研發(fā)

1 引言
    軍用ATE（Automatic Testing Equipment）標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的一個(gè)重要內(nèi)容就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)——MC3一體化，具體講就是在承認(rèn)測量(Measurement)、控制(Control)、通信(Communication)、計(jì)算機(jī)(Computer)4大要素相對獨(dú)立、相對完整的基礎(chǔ)上，削弱各要素的獨(dú)立地位，彌合各要素之間的界面，使系統(tǒng)整體優(yōu)化。在構(gòu)建MC3一體化平臺(tái)時(shí)應(yīng)遵循模塊化、總線接口標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等電子儀器開放式體系結(jié)構(gòu)（OSA, Opening System Architecture）準(zhǔn)則。國內(nèi)外發(fā)展趨向是引入VXI/PXI系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，主要以零槽通信控制卡為核心、以數(shù)據(jù)采集與處理卡和其他功能模塊卡為基礎(chǔ)，搭建通用化、多功能、模塊化、開放式系統(tǒng)。但VXI/PXI零槽通信控制卡價(jià)格昂貴，借鑒VXI/PXI技術(shù)，自主研發(fā)高性價(jià)比的零槽通信控制卡在軍用ATE、ATS等領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。
2 零槽通信控制卡總體設(shè)計(jì)
    圖1所示為開放式體系結(jié)構(gòu)的VI/ATS原理框圖。零槽通信控制卡在整個(gè)系統(tǒng)中起承上啟下的“橋梁作用”，作為上層PC軟件的直接操控對象，、接收上位機(jī)控制命令、上傳系統(tǒng)狀態(tài)信息和測試數(shù)據(jù)，同時(shí)是底層硬件的“大腦”控制內(nèi)部各功能模塊卡。筆者以高性能DSP& FPGA為核心，主要基于外部PC通信接口模塊、內(nèi)部總線接口模塊和擴(kuò)展功能模塊三部分進(jìn)行零槽通信控制卡的自主研發(fā)，基本上涵蓋了所有PC標(biāo)準(zhǔn)通信接口和DSP/MPU間通信接口設(shè)計(jì)，如圖2所示。

3 工程實(shí)例
3.1 基于PC104嵌入式系統(tǒng)的零槽通信控制卡設(shè)計(jì)
    PC104嵌入式系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、體積小、兼容性好、工作穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。它采用ISA總線架構(gòu)，易與DSP/MPU進(jìn)行通信接口設(shè)計(jì)，硬件和軟件與標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式PC體系結(jié)構(gòu)完全兼容，系統(tǒng)容易升級(jí)，開發(fā)周期短，且與典型的VXI/PXI嵌入式零槽嚴(yán)格對應(yīng)，在大型儀器儀表、ATS和軍用ATE中得到了廣泛的應(yīng)用。筆者應(yīng)用研華公司的PCM-3346模塊，通過PC104 ISA總線與高性能SHARC ADSP2106X相結(jié)合的方式研發(fā)了基于PC104嵌入式系統(tǒng)的零槽通信控制卡，其原理如圖3所示。
DSP作為PC104嵌入式系統(tǒng)的協(xié)處理器，通過儀器總線用于內(nèi)部管理各儀器模塊。它們之間基于FIFO緩沖數(shù)據(jù)池進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換和通信控制，支持突發(fā)式海量數(shù)據(jù)傳輸。大容量SDRAM可實(shí)現(xiàn)4M