基于PXI總線的遙測信號(hào)測試平臺(tái)的設(shè)計(jì)

3.1.2 SAR信號(hào)源的設(shè)計(jì)
測量綜合控制器測試臺(tái)中SAR信號(hào)源模擬的是SAR壓縮器，采用標(biāo)準(zhǔn)RS-422-A接口形式傳輸壓縮后的圖像數(shù)據(jù)(每字節(jié)8位的串行數(shù)據(jù))。測量綜合控制器每隔25 ms向測試系統(tǒng)發(fā)送取數(shù)請求信號(hào)，在取數(shù)請求由高變?yōu)榈脱舆t一段時(shí)間后，測量綜合控制器同時(shí)向測試臺(tái)發(fā)送移位脈沖，測試臺(tái)根據(jù)取數(shù)請求信號(hào)以及移位脈沖信號(hào)，向測量綜合控制器發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，其接口電路如圖5所示。

3.2 PCM碼設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用的是一種典型的96×64的含有主、副幀結(jié)構(gòu)的PCM碼流。測量綜合控制器發(fā)出的PCM碼數(shù)據(jù)信號(hào)是由CAN總線發(fā)送的數(shù)據(jù)，對64路模擬信號(hào)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，由GNSS與星SAR信號(hào)組成。系統(tǒng)中的PCM碼流采用的是運(yùn)算放大器輸方式(±2.5 V方式)[4-5]。
3.2.1 PCM解碼
如圖6所示，系統(tǒng)首先通過AD8138將PCM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成幅值為0~5 V的電平(AD8138還有反相的功能)。為了將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為FPGA能夠處理的TTL電平，并且保證信號(hào)被有效隔離和再次反相，采用光電耦合器來接收差分信號(hào)。DC-DC實(shí)現(xiàn)了電源隔離，這樣系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)與測量綜合控制器的隔離，從而消除傳輸干擾帶來的誤差。

雖然對信號(hào)進(jìn)行了隔離，PCM輸入信號(hào)仍不可避免地存在各種干擾，這將影響碼同步脈沖和PCM數(shù)據(jù)的提取，因此，在FPGA內(nèi)PCM信號(hào)的輸入端接入1個(gè)濾波模塊。模塊使用的是高精度時(shí)鐘，頻率是PCM碼率的20倍(39.321 6 MHz)。PCM碼(PCM-IN)在產(chǎn)生跳變后必須保持至少5個(gè)clk，才能被濾波模塊輸出(PCM-OUT)，否則被認(rèn)為是干擾信號(hào)，將被濾除。
因?yàn)椤?.5 V方式只包含數(shù)據(jù)流，因此實(shí)時(shí)同步時(shí)鐘的產(chǎn)生是解碼的關(guān)鍵，也是串行傳輸要解決的主要問題。PCM同步傳輸是以固定的節(jié)拍發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的，而且信號(hào)以恒定的速率(系統(tǒng)采用的是1.966 08 MHz)傳送數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)流中各碼元之間的相對位置是固定的。FPGA為了從轉(zhuǎn)換后的TTL電平串行數(shù)據(jù)中正確區(qū)分出信號(hào)碼元，必須先建立起準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)，即同步時(shí)鐘。從而使得發(fā)送方和接收方同步工作，即位同步。本設(shè)計(jì)中碼同步信號(hào)通過對clk的20分頻和對濾波后的PCM碼的提取得到。在副幀同步的邏輯設(shè)計(jì)中，采用了容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法，即每1個(gè)副幀都判斷副幀或幀同步標(biāo)志。具體方法是：先找到1個(gè)EB 90或14 6F，然后每隔96個(gè)字節(jié)再判斷1次移位的數(shù)據(jù)是不是EB 90或14 6F，若不是，則重新查找；若是，則認(rèn)為它們是副幀或幀同步標(biāo)志，每1個(gè)副幀都進(jìn)行判斷。這樣查找的好處是：即使第1次誤判，也不會(huì)影響后續(xù)的判斷正確性；即使PCM碼發(fā)送中斷后再重發(fā)，或由于干擾發(fā)送錯(cuò)誤，也不會(huì)影響后續(xù)的正確解調(diào)。這種循環(huán)判斷副幀或幀同步標(biāo)志的方法，增強(qiáng)了PCM碼解調(diào)過程的容錯(cuò)、糾錯(cuò)能力。PCM解碼程序框圖如圖7所示。

3.2.2 PCM編碼
如圖8所示為PCM編碼電路，REF03通過調(diào)理電路輸出2.5 V和-2.5 V電壓。MAX4649是一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，F(xiàn)PGA控制PCMCLK信號(hào)來決定輸出的PCM碼流。

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)源和PCM無丟幀編碼、解碼的設(shè)計(jì)，并通過PXI總線與上位機(jī)進(jìn)行通信。此方案已經(jīng)成功應(yīng)用于某型號(hào)飛行器的地面測試臺(tái)中，經(jīng)過測試和調(diào)試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，無丟幀現(xiàn)象，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。