基于PXI總線的遙測(cè)信號(hào)測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)-嵌入式
在航天測(cè)試中，遙測(cè)系統(tǒng)是不可缺少的重要組成部分。它的主要作用是測(cè)量導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航天器及武器系統(tǒng)內(nèi)/外部的環(huán)境參數(shù)，獲取地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為故障分析、指揮決策、安全控制和完善設(shè)計(jì)提供可靠信息和依據(jù)。測(cè)量綜合控制器是遙測(cè)系統(tǒng)的核心，主要包括3部分：接收彈上CAN數(shù)據(jù)模塊、測(cè)量記錄各種傳感器數(shù)據(jù)模塊和形成PCM碼流模塊。測(cè)量綜合控制器的可靠性是影響遙測(cè)結(jié)果的核心因素，其精度關(guān)系到導(dǎo)彈研制和實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可信度，其性能關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗。在導(dǎo)彈的研制過程中，要?dú)v經(jīng)多次試驗(yàn)，試驗(yàn)耗資巨大，所以要求測(cè)量綜合控制器具有高精度、高可靠性。如何準(zhǔn)確、客觀、高效地*價(jià)測(cè)量綜合控制器的性能，是測(cè)量綜合控制器生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。測(cè)量綜合控制器測(cè)試系統(tǒng)是集信號(hào)自動(dòng)發(fā)生、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)計(jì)量和數(shù)據(jù)分析于一體的大型應(yīng)用系統(tǒng)，是專門針對(duì)測(cè)量綜合控制器檢測(cè)的測(cè)試系統(tǒng)。
本測(cè)試平臺(tái)是測(cè)試系統(tǒng)中的一個(gè)分系統(tǒng)，主要研究如何通過PXI總線實(shí)現(xiàn)多種傳感器信號(hào)的模擬和PCM碼流的持續(xù)無丟幀存儲(chǔ)技術(shù)。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
如圖1所示，系統(tǒng)通過PXI總線與上位機(jī)進(jìn)行通信，本地總線與PXI總線通過PCI接口電路連接。系統(tǒng)有2種工作模式：自檢模式和正常工作模式。在自檢模式下，系統(tǒng)通過硬件連接把SAR和GNSS信號(hào)接收回來，且內(nèi)部模擬一個(gè)測(cè)量綜合控制器上的PCM碼源，再將回讀后的數(shù)據(jù)在上位機(jī)上顯示。
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2 PXI總線及接口電路的實(shí)現(xiàn)
PXI是PCI在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，它將Compact-PCI規(guī)范定義的PCI總線技術(shù)發(fā)展成適用于試驗(yàn)、測(cè)量與數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合的機(jī)械、電氣和軟件的規(guī)范，從而形成新的儀器體系結(jié)構(gòu)。PXI將PC的高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)和PCI總線向儀器領(lǐng)域擴(kuò)展的需求完美結(jié)合起來，它通過增加用于多板同步的觸發(fā)總線和參考時(shí)鐘、用于精確定時(shí)的星型觸發(fā)總線以及用于相鄰模塊間高速通信的局部總線來滿足用戶的測(cè)試要求[1]。
2.1 PXI總線的讀寫
在一個(gè)PXI總線的應(yīng)用系統(tǒng)中，如果某設(shè)備取得了總線控制權(quán)，就稱其為“主設(shè)備”；而被主設(shè)備選中進(jìn)行通信的設(shè)備稱為“從設(shè)備”或“目標(biāo)設(shè)備”。PXI總線有2種操作模式[2]：
(1)正常模式：地址和數(shù)據(jù)交替使用AD總線。首先發(fā)送的是地址信號(hào)，接著就是數(shù)據(jù)的讀寫。正常模式1次傳輸過程需要2~3個(gè)時(shí)鐘周期(地址周期+寫周期；地址周期+讀周期+讀周期)。對(duì)1個(gè)32位寬的數(shù)據(jù)總線，最大寫數(shù)據(jù)傳輸速度只有66 MB/s，而最大的讀數(shù)據(jù)傳輸速度只有44 MB/s。
(2)突發(fā)模式：在這種模式下，主設(shè)備首先發(fā)出1個(gè)起始地址，接著是一系列隱含著地址(地址順序增量)的數(shù)據(jù)信號(hào)。這樣傳輸?shù)娜绻蔷哂羞B續(xù)地址的內(nèi)存塊，對(duì)1個(gè)32位寬的數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)傳輸速度最高可達(dá)到133 MB/s(32位)或是266 MB/s(64位)。
本系統(tǒng)采用的是突發(fā)讀寫模式，圖2為32位PXI總線在突發(fā)模式下的時(shí)序圖。
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在時(shí)序圖的第1個(gè)時(shí)鐘周期中，主控設(shè)備把地址放到AD總線上，把對(duì)目標(biāo)設(shè)備的命令放到C/BE#(命令1字節(jié)選通)引腳上。C/BE#引腳上的狀態(tài)標(biāo)識(shí)了PXI不同種類的命令，PXI總線的操作主要體現(xiàn)在PXI總線命令上?？偩€命令出現(xiàn)在PXI地址期的C/BE[3::0]線上，總線命令的作用是用來規(guī)定主、從設(shè)備之間的傳輸類型。由圖2可見，第1個(gè)數(shù)據(jù)傳輸需3個(gè)時(shí)鐘周期，其后每個(gè)時(shí)鐘完成相應(yīng)的1個(gè)數(shù)據(jù)傳輸。
2.2 PXI總線接口實(shí)現(xiàn)
接口電路的功能是實(shí)現(xiàn)本地總線信號(hào)和PXI(PCI)總線信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，所以接口電路的基本功能是完成讀寫操作控制邏輯的轉(zhuǎn)換。目前PXI總線的接口方案主要有2種：使用可編程邏輯器件和使用專用總線接口器件。
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