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基于cPCI总线的嵌入式遥测前端处理器系统设计
来源:本站整理  作者:佚名  2010-01-21 10:01:32



  遥测前端处理器中的其他硬件,除PCM分路器板外,均选用了OEM产品。机箱选用12槽Compact PCI机箱(包括电源组件和磁盘);根据处理要求,本设计的CPU板选用了美国SBS公司的C7系列,CPU PⅢ1GHz,RAM 1GB,2个1000Mb以太网口,1个SCSI口。时码板选用了美国DATUM公司带GPS授时的BC637;D/A板选用了美国NI公司的N16713系列,每板8通道.每通道lMSps,D/A分辨率为12位.

  考虑到单片式全数字码同步器在国外已有使用,因此在多功能双PCM分路器板设计时已预留了单片码同步器的芯片位置。本设计码同步器选用外置式码同步器。

  3.2 多功能双PCM分路器板的设计与实现
  PCM分路器板是嵌入式遥测前端处理器的关键插件,国外也有不少单板、单PCM分路的OEM产品。但高端产品的购置受到西方国家诸多限制,因此,选取了自行设计的技术途经,研制成功了基于Compact PCI总线的多功能双路。PCM分路器板,其技术水平达到当前国际先进水平。

  3.2.1 PCM分路器板的硬件逻辑设计
  多功能双PCM分路器的原理框图如图2所示,由双PCM分路器(包括帧同步检测、帧/子帧同步策略及相应的时序控制逻辑等)、PCM模拟器、语

音采集等功能模块组成。主要功能均由大规模集成电路CPLD可编程逻辑芯片实现。

基于cPCI总线的嵌入式遥测前端处理器系统设计如图

  CPLD选用了Latfice公司的ISP 4512V系统在线可编程器件。由于ISP便于现场更改,降低了研发成本,缩短了系统调试时间。

  在众多通用的PCI接口芯片中,选用了目前业界设计选用的主流芯片:PLX公司的PLX9054。PLX9054是一种功能强、使用灵活并符合PCIV2.2规范的32位、33MHz的。PCI总线接口控制器,它可以作为PCI总线的主控设备去控制总线,也可以作为目标设备去响应总线。PIX9054提供了PCI总线、EWROM、IDCAL总线3个接口,作为一种“桥”芯片,在PCI总线和LOCAL总线之间有3种直接的数据传输模式。本设计选用了DMA数据传输模式。PLX9054以其强大的功能和简单的用户接口,为PCI总线接口的开发提供了一种简洁的方法,设计者只需设计本地总线接口控制电路,即可实现与PCI总线的高速数据传输。

  3.2.2 帧、子帧同步及同步策略的实现
  PCM数据一个参数是以一个字或多个字的方式表达的,每个字由若干码元组成,而在一个PCM采集系统中,所有测试参 
数组成一个参数群,该参数群称为帧/子帧结构。怎样才能准确地区分每个字的起始位置.正确地恢复采集参数的并行数据,也就是获取帧/子帧以及表示各参数的数据字的起始时刻相一致的脉冲序列,其过程即称为帧/子帧同步。帧,子帧同步信号的作用在于在一串信号群中,给出一个起始时间标志,以便对每个参数字进行正确地分路,其特点是:它本身的信息量不大,但对传输的可靠性要求很高。帧同步检测器是PCM分路器板的关键部分,其他工作都是在帧同步检测器完成正确的检测后进行的,因此,帧同步检测器起着至关重要的作用。其框图如图3所示。

基于cPCI总线的嵌入式遥测前端处理器系统设计如图

  按照数据采集方案的格式要求,预先由处理器进行初始化设置,包括帧同步码组、同步码组的长度和允许同步码组的错误位数。随着时间的推移,PCM数据在CLDCK信号的控制下,逐位进入移位寄存器,移位寄存器的输出数据进入比较器,随时与帧同步码组进行比较,在同步码组长度逻辑的控制下,一旦检测到可能的同步码组,则比较器输出同步信号,该同步信号还必须由判决器来进行判决才能决定其是否有效。其方法是:预先设置允许的错误容限也就是允许的错误位数,然后根据比较器的输出信号是否满足错误容限的要求来决定真正的同步信号的输出。帧同步信号的产生为整个PCM分路器板提供了最基本、最重要的时序依据。

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