基于FPGA與ARM的遙測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化采集

PCM數(shù)據(jù)按時(shí)鐘進(jìn)行串／并轉(zhuǎn)換，與本地幀同步碼進(jìn)行同或運(yùn)算后再與上屏蔽位，由全加網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)運(yùn)算結(jié)果按位相加統(tǒng)計(jì)結(jié)果中1的個(gè)數(shù)，大于門限值則表示可能接收到了幀同步碼。
為避免虛警和漏檢，使幀同步器穩(wěn)定可靠工作，采用搜索、校核、鎖定三態(tài)邏輯。
系統(tǒng)開始時(shí)處于搜索態(tài)，符合相關(guān)器輸出，由搜索態(tài)轉(zhuǎn)入校核態(tài)。在預(yù)期檢測窗口內(nèi)沒有幀碼，從校核返回到搜索態(tài)。連續(xù)通過校核數(shù)α，進(jìn)入鎖定態(tài)。為避免幀同步碼的漏檢，連續(xù)漏檢超過保護(hù)幀數(shù)β，幀同步才返回搜索態(tài)，否則保持在鎖定態(tài)，幀脈沖由本地產(chǎn)生。
2．2 IRIG—B碼解調(diào)
IRIG時(shí)間序列碼是一種串行碼，共有3種碼元，如圖5所示。

P碼元是位置碼元，連續(xù)2個(gè)P碼為一幀的開始，第1個(gè)P碼元定義為P0，第2個(gè)P碼元為秒脈沖pps，上升沿為該秒的準(zhǔn)時(shí)刻，時(shí)間信息以BCD碼依次分布在其后的碼元中。解調(diào)時(shí)先進(jìn)行pps的提取，再進(jìn)行秒、分、時(shí)、天的信息提取，其流程如圖6所示。

時(shí)鐘頻率為1 MHz，用計(jì)數(shù)器對輸入信號的脈寬進(jìn)行計(jì)數(shù)。8 ms，5 ms，2 ms脈寬計(jì)數(shù)為8 000，5 000，2 000。輸入B碼的脈寬會(huì)混有干擾，晶振時(shí)鐘也存在一定的誤差，計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)判別應(yīng)浮動(dòng)一個(gè)范圍，設(shè)置門限為脈寬的85％～115％，當(dāng)滿足一定范圍的數(shù)值時(shí)，分別輸出P碼，0碼，1碼信號。
FPGA中的時(shí)碼產(chǎn)生“天：時(shí)：分：秒：毫秒：微秒”信息。解調(diào)出B碼時(shí)，FPGA更新內(nèi)部時(shí)間，B碼中不含毫秒與微秒信息，由FPGA根據(jù)秒脈沖信息的準(zhǔn)時(shí)刻來生成。

3 FPGA驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)
在Linux中，所有的硬件設(shè)備都像常規(guī)文件一樣進(jìn)行打開、關(guān)閉和讀／寫。把FPGA當(dāng)作字符設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)由設(shè)備加載與卸載，以及文件操作file_operation結(jié)構(gòu)體中成員函數(shù)組成。
3．1 加載與卸栽設(shè)備驅(qū)動(dòng)
FPGA設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化流程為動(dòng)態(tài)獲得主設(shè)備號、字符設(shè)備注冊和申請中斷；卸載流程為注銷設(shè)備，釋放設(shè)備編號。
定義一個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)體來表示FPGA，如下：