PC1O4總線雷達信號顯示卡的設計與實現(xiàn)

摘要：PC104總線雷達信號顯示卡是將基于PC104總線的虛擬儀器技術應用于通用雷達嵌入式診斷組合中信號的顯示，對于改進雷達裝備故障檢測方式具有重大意義。通過對信號波形顯示原理以及顯示方法的分析，確定了具體的實際方案，完成了功能電路的設計；采用專用接口芯片結合CPLD的方法實現(xiàn)了PC104總線的接口協(xié)議以及邏輯控制電路，最后編寫了相關的軟件程序；顯示卡在實際測試過程中能穩(wěn)定工作，滿足設計指標要求。
關鍵詞：PC104總線：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(tǒng)中的重要組件，主要完成系統(tǒng)工作過程中采集信號的顯示和診斷流程的指示，是重要的人機對話窗口的執(zhí)行部件。因此，顯示卡功能的好壞，直接關系到整個系統(tǒng)最終能否完成工作。

1 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)
如圖1所示，該顯示卡的硬件電路主要由輸入匹配網絡、模數轉換單元、時鐘產生電路、時序產生電路、控制信號產生模塊和顯示單元組成。


輸入的模擬信號經緩沖放大以后進入模數變換器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兩路鎖存器鎖存以滿足后續(xù)存儲器的高速寫入。
如圖1所示，系統(tǒng)時序產生控制電路產生系統(tǒng)時鐘并協(xié)調系統(tǒng)各部分工作步驟，它根據A／D變換采樣時鐘以及A／D變換器輸出接口時序的要求，產生鎖存器的鎖存時鐘，并以適當的延遲量提供存儲器的讀寫脈沖。時序產生電路還提供地址產生器和記錄長度計數器的計數時鐘。系統(tǒng)初始化后，A／D變換就開始進行，采集到的數據不斷寫入存儲器，這時時序產生電路僅向地址產生器提供時鐘源，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，時序產生電路使能記錄長度計數器工作，并提供采樣時鐘作為計數時鐘源。記錄長度計數器到用戶設定的記錄長度時，時序產生電路就關斷時鐘開關，使存儲器停止翻轉，同時向PC 機申請數據傳輸。當PC機以某種形式讀取采集數據時，時序產生電路又根據PC104總線讀取操作提供存儲器讀出地址翻轉時鐘，將存儲器的內容按采集記錄的相反順序讀出。
圖1中的虛線框內包含的邏輯被集成在一片大規(guī)模高速可編程邏輯器件EP1K30內。其中觸發(fā)邏輯、記錄長度計數器和地址產生器密切配合使系統(tǒng)按設定的方式工作。觸發(fā)方式由軟件觸發(fā)，示波器卡一經運行就自動地不斷抓取波形；外輸入觸發(fā)需要一個外輸入TTL邏輯信號，待設定的邏輯信號沿到來時產生觸發(fā)；信號電平觸發(fā)是根據被采集信號的幅度值到或超過設定的電平值時產生觸發(fā)。信號電平觸發(fā)的實現(xiàn)通過高速邏輯信號比較器實時監(jiān)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產生觸發(fā)。為了能夠實現(xiàn)預期觸發(fā)，地址產生器和記錄長度計數器相互結合使用。地址產生器實質上是一個雙向環(huán)形計數器，如圖2所示，其順時針方向地址遞增數據寫入，逆時針向地址遞減數據讀出。