基于TLV1562的4通道高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計
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2004年6月A版
摘 要： 本文提出了一種基于TLV1562的4通道實時數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方案。該系統(tǒng)應用到雷達實時自適應噪聲對消器中，能夠滿足實時雷達信號對消處理要求，效果較好。
關鍵詞： TLV1562；實時數(shù)據(jù)采集；VHDL
引言
在雷達雜波對消器設計中，傳統(tǒng)的方法是采用中頻對消，即雜波的抑制在中頻上實現(xiàn)。早期的中頻對消器常采用SAW和CCD等模擬延時線。由于數(shù)字信號處理所具有的突出優(yōu)點,尤其是數(shù)字集成電路的發(fā)展以及可編程邏輯器件功能的日益強大,使得數(shù)字式矢量對消器成為當前及今后的主要工作模式。 而對雷達信號的采集與處理成為最為關鍵的環(huán)節(jié)，在設計中筆者選擇了10位高速低功耗可重配置TLV1562，在較低成本下實現(xiàn)了多通道數(shù)據(jù)采集處理。
系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
系統(tǒng)框圖如圖1所示，以TLV1562為核心的前端采集系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的一部分。整個系統(tǒng)由信號調(diào)理、信號采樣、高速信號處理(數(shù)字對消)以及波形回放等組成。信號調(diào)理電路是對經(jīng)相干檢波送來的信號進行壓縮調(diào)整以滿足TLV1562的采樣電平；信號采樣是完成模擬信號的數(shù)字化(由TLV1562完成)；高速數(shù)字信號處理是在CPLD內(nèi)完成數(shù)字式對消算法；由AD7533構成的波形回放部分是將對消處理過的信號送到顯示屏顯示。
信號調(diào)理電路與A/D參考基準源
由于對于規(guī)定的電源電壓AVDD，TLV1562的模擬輸入信號的范圍為0.8V(AVDD-1.9伏)，所以必須要對相干檢波出來的模擬信號進行處理，使其滿足要求。設計中，采用如圖2所示的調(diào)理電路，R4用來調(diào)整輸入信號SIG4的幅度范圍，Vr-是由TL431調(diào)整出來的一個基準電壓，用來控制信號的直流電壓。
TLV1562有兩個基準輸入引腳—REFP和REFM。這兩個引腳上的電平分別是產(chǎn)生滿度和零度讀數(shù)的模擬輸入的上下限。根據(jù)要求基準電壓必須滿足下列條件：
VREFP<=AVDD-1V
AGND+0.9V<VREFM
3V>=(VREFP-VREFM)>=0.8V
所以設計中采用圖3所示的基準設計。通過調(diào)整R31和R32，使VREFP與VREFM滿足上訴要求。
采集系統(tǒng)
CPLD與TLV1562的接口時序圖見圖4。DISTANCE_PULSE是距離門脈沖,周期為512μs(80Km)或1024μs(160Km),SAMPLE_PULSE是采樣開始脈沖，一旦監(jiān)測到其上升沿采集系統(tǒng)就開始啟動，START被置為高電平，TLV1562的CS置為低。WR、RD、INT的時序圖是TLV1562的內(nèi)部轉(zhuǎn)換模式時序圖。當WR出現(xiàn)兩次低電平后，便完成了對寄存器CR0和CR1的配置，即實現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換的初始化。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出低電平信號INT有效，信號RD讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果并復位INT信號，完成一個轉(zhuǎn)換周期，并開始準備下一次轉(zhuǎn)換。
由于TLV1562芯片是可配置A/D轉(zhuǎn)換器，所以如何利用CPLD實現(xiàn)對TLV1562的配置與讀寫是關鍵技術之一。對于TLV1562的讀寫控制易于實現(xiàn)，而對于其配置，由于是對四通道循環(huán)采集，較為復雜。在TLV1562中有兩個寄存器需要配置，也就是要有兩次寫，而每次配置的數(shù)據(jù)還不一樣，所以應該在每次寫的時候都應相應的提供數(shù)據(jù)。整個配置過程用VHDL語言采用有限狀態(tài)機的方式來實現(xiàn)。定義5個狀態(tài)：st0，st1，st2，st3，st4，st0是空閑態(tài)，st1，st2，st3，st4是對應相應采集通道的狀態(tài)，INDEXREG[1..0]是用來監(jiān)測寫信號的第幾次寫的標識碼。 程序如下：
type states is (st0,st1,st2,st3，ST4);
signal current_state,next_state :states :=st0;
signal indexreg:STD_LOGIC_vector(1 downto 0);
signal chanel_data: STD_LOGIC_vector(9 downto 0);
begin
indexreg<=index_reg; cs<=not start;
process(current_state,indexreg,ad_ale)
begin
if ad_ale='0' then
chanel_data<="ZZZZZZZZZZ";
else
if indexreg="10" then
chanel_data<="0100000100";
else
case current_state is
when st0=>ad_end<='0'; chanel<="00";
next_state<=st1;
chanel_data<="0011000000";
when st1=> ad_end<='0';chanel<="01";
next_state<=st2;
chanel_data<="0011000001";
when st2=> ad_end<='0';chanel<="10";
next_state<=st3;
chanel_data<="0011000010";
when st3=> ad_end<='1';chanel<="11";
next_state<=st0;
chanel_data<="0011000011";
when st4=> next_state<=st0;
chanel_data<="0011000000";
when others=> ad_end<='1'； next_state<=st0;
chanel_data<="0011000000";
end case;
end if;
end if;
end process;
結(jié)語
文中詳述了基于TLV1562和EP1K100的多通道高速采集系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)方法，將該采集系統(tǒng)應用到雷達數(shù)字式對消器中，結(jié)果證明精度和速度都能滿足要求。實現(xiàn)了在較低的成本下實施多通道數(shù)據(jù)采集處理。■
參考文獻：
1. TLV1562 USER GUIDE, TI Co.US,1999.
2. HIGH-SPEED LOW-POWER RECONFIGURAB-LE ANALOG-TO-DIGITAL TLV1562 ,Datasheet, TI Co.US,1998.
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