基于PCI總線的大容量雷達數據采集系統(tǒng)的設計

1　引　言
　　數據采集技術是信號處理一個非常重要的環(huán)節(jié)，廣泛應用于雷達、通信、遙測遙感等領域。在研制基于新型連續(xù)波噪聲雷達體制的新型連續(xù)波雷達時，為了研究更加有效靈活的雷達信號處理算法，利用計算機這個通用的計算和控制平臺，先將雷達信號采集到計算機上，然后在計算機上進行雷達信號處理算法的研究。課題要求對雷達I和Q兩個通道的信號進行采集，采樣精度為12位，最高的采樣頻率為20兆。傳統(tǒng)的基于ISA、EISA和VL總線的數據采集，受到總線帶寬、控制方式和實現(xiàn)難易程度的制約，不能滿足課題要求。而PCI總線以其峰值傳輸速率高達每秒132兆字節(jié)、支持突發(fā)傳輸等突出的性能，成為我們雷達數據采集首選的計算機IO接口。本文介紹了采用PLX9054作為PCI總線接口芯片的大容量雷達數據采集系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)包括數據采集卡和配套軟件。
2　數據采集卡系統(tǒng)結構的介紹
　　數據采集卡的系統(tǒng)結構如圖1所示。雷達輸出的I和Q兩通道視頻信號通過數據采集卡的信號調理模塊，經隔離限幅放大后，送到模數轉換模塊，在這里，兩路模擬信號分別被轉換成12位的數字信號。兩路12位的數字信號經鎖存后，被送到FIFO模塊緩存起來，這些緩存的數據將通過PCI總線接口模塊以DMA方式存入計算機內存。當數據采集完成后，這些內存中的數據將存入硬盤，生成雷達數據文件。每個通道的雷達信號只用了16位中的12位，還有4位未用，我們利用這4位來傳輸雷達隨機二相碼碼字等一些數字狀態(tài)信息，這些信息將從鎖存模塊輸入，隨雷達信號同步采集到計算機中。
　　數據采集卡的控制是由控制模塊來完成的。內部時鐘模塊提供內觸發(fā)信號，它和外觸發(fā)信號一起接到控制模塊，由控制模塊根據用戶要求來選擇使用不同的觸發(fā)信號。EEPROM內存儲有PCI總線接口芯片PLX9054的配置信息。

3　數據采集卡主要功能模塊的實現(xiàn)
3．1　接口模塊
　　接口模塊的功能是由PLX9054來實現(xiàn)的。PLX9054是PLX公司的一種功能強、使用靈活、并符合PCIV2．2規(guī)范的32位33MHz PCI總線接口控制器，它可以作為PCI總線的主控設備去控制總線，也可以作為目標設備去響應總線。PLX9054提供了PCI總線、EEPROM、LOCAL總線三個接口。LOCAL總線有三種工作模式：M模式、C模式和J模式，在實際的數據采集時，將LOCAL總線設置為C模式。選用Fairchild Semiconductor公司的串行EEPROM－NM93CS56L作為PLX9054的配置芯片，該芯片通過EEPROM接口和PLX9054相連。PLX9054的長配置方式要求68個字節(jié)的信息，主要包括：設備識別號、供應商代碼號、Local總線三個空間的大小以及三個空間的基址等，可以利用編程器事先將要配置的信息寫入配置芯片中。在計算機啟動時，系統(tǒng)將根據配置信息分配我們申請的系統(tǒng)資源。PLX9054作為一種“橋”芯片，在PCI總線和LOCAL總線之間有三種直接的數據傳輸模式：
　　（1）PCIInitiator數據傳輸模式：LOCAL總線主設備通過PLX9054訪問PCI總線存儲空間和I／O空間。
　?。?）PCITarget數據傳輸模式：PCI總線主設備通過PLX9054訪問LOCAL總線存儲空間和I／O空間。
　?。?）DMA數據傳輸模式：PLX9054作為兩總線的主設備，從PCI總線存儲空間讀數據到LOCAL總線存儲空間或者從

模擬電路文章專題:模擬電路基礎

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