PXI總線的遙測信號測試平臺的設(shè)計-模擬電子
PXI總線的遙測信號測試平臺的設(shè)計
在航天測試中，遙測系統(tǒng)是不可缺少的重要組成部分。它的主要作用是測量導(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)計提供可靠信息和依據(jù)。測量綜合控制器是遙測系統(tǒng)的核心，主要包括3部分：接收彈上CAN數(shù)據(jù)模塊、測量記錄各種傳感器數(shù)據(jù)模塊和形成PCM碼流模塊。測量綜合控制器的可靠性是影響遙測結(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*價測量綜合控制器的性能，是測量綜合控制器生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。測量綜合控制器測試系統(tǒng)是集信號自動發(fā)生、自動檢測、自動計量和數(shù)據(jù)分析于一體的大型應(yīng)用系統(tǒng)，是專門針對測量綜合控制器檢測的測試系統(tǒng)。
本測試平臺是測試系統(tǒng)中的一個分系統(tǒng)，主要研究如何通過PXI總線實(shí)現(xiàn)多種傳感器信號的模擬和PCM碼流的持續(xù)無丟幀存儲技術(shù)。
1 系統(tǒng)設(shè)計 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信號接收回來，且內(nèi)部模擬一個測量綜合控制器上的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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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)、測量與數(shù)據(jù)采集場合的機(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的高性價比優(yōu)勢和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)總線和參考時鐘、用于精確定時的星型觸發(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試要求[1]。
2.1 PXI總線的讀寫在一個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，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個時鐘周期(地址周期+寫周期；地址周期+讀周期+讀周期)。對1個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。這樣傳輸?shù)娜绻蔷哂羞B續(xù)地址的內(nèi)存塊，對1個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)模式下的時序圖。
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在時序圖的第1個時鐘周期中，主控設(shè)備把地址放到AD總線上，把對目標(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個數(shù)據(jù)傳輸需3個時鐘周期，其后每個時鐘完成相應(yīng)的1個數(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)本地總線信號和PXI(PCI)總線信號之間的轉(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。
(1)可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)：對于設(shè)計者來說，并不需要實(shí)現(xiàn)規(guī)范中的所有功能，而采用可編程邏輯器件就可以靈活地選擇自己所需的功能。PXI總線對負(fù)載和傳輸數(shù)據(jù)的時間要求都比較苛刻，同時還需要器件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)配置各類寄存器，而且要實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的應(yīng)用，需要開發(fā)者對協(xié)議有深刻的了解。因此，用可編程邏輯器件方案難度較大，開發(fā)時間長，不適合小批量生產(chǎn)。
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