PC1O4總線雷達信號顯示卡的設計與實現

摘要：PC104總線雷達信號顯示卡是將基于PC104總線的虛擬儀器技術應用于通用雷達嵌入式診斷組合中信號的顯示，對于改進雷達裝備故障檢測方式具有重大意義。通過對信號波形顯示原理以及顯示方法的分析，確定了具體的實際方案，完成了功能電路的設計；采用專用接口芯片結合CPLD的方法實現了PC104總線的接口協議以及邏輯控制電路，最后編寫了相關的軟件程序；顯示卡在實際測試過程中能穩定工作，滿足設計指標要求。
關鍵詞：PC104總線：顯示卡；信號采集

0 引言
信號顯示卡是雷達嵌入式故障診斷系統中的重要組件，主要完成系統工作過程中采集信號的顯示和診斷流程的指示，是重要的人機對話窗口的執行部件。因此，顯示卡功能的好壞，直接關系到整個系統最終能否完成工作。

1 系統硬件設計與實現
如圖1所示，該顯示卡的硬件電路主要由輸入匹配網絡、模數轉換單元、時鐘產生電路、時序產生電路、控制信號產生模塊和顯示單元組成。


輸入的模擬信號經緩沖放大以后進入模數變換器AD9054，其最高采樣速率為200Ms／s，具有380MHz的模擬輸入帶寬。它有兩個采集數據輸出端口(Port A和Port B)，可以選用單端口輸出或雙端口交替乒乓輸出。A／D轉換后輸出的數據經兩路鎖存器鎖存以滿足后續存儲器的高速寫入。
如圖1所示，系統時序產生控制電路產生系統時鐘并協調系統各部分工作步驟，它根據A／D變換采樣時鐘以及A／D變換器輸出接口時序的要求，產生鎖存器的鎖存時鐘，并以適當的延遲量提供存儲器的讀寫脈沖。時序產生電路還提供地址產生器和記錄長度計數器的計數時鐘。系統初始化后，A／D變換就開始進行，采集到的數據不斷寫入存儲器，這時時序產生電路僅向地址產生器提供時鐘源，使其作“+1”操作，這樣存儲器地址遞增翻轉。當觸發邏輯被觸發后，時序產生電路使能記錄長度計數器工作，并提供采樣時鐘作為計數時鐘源。記錄長度計數器到用戶設定的記錄長度時，時序產生電路就關斷時鐘開關，使存儲器停止翻轉，同時向PC 機申請數據傳輸。當PC機以某種形式讀取采集數據時，時序產生電路又根據PC104總線讀取操作提供存儲器讀出地址翻轉時鐘，將存儲器的內容按采集記錄的相反順序讀出。
圖1中的虛線框內包含的邏輯被集成在一片大規模高速可編程邏輯器件EP1K30內。其中觸發邏輯、記錄長度計數器和地址產生器密切配合使系統按設定的方式工作。觸發方式由軟件觸發，示波器卡一經運行就自動地不斷抓取波形；外輸入觸發需要一個外輸入TTL邏輯信號，待設定的邏輯信號沿到來時產生觸發；信號電平觸發是根據被采集信號的幅度值到或超過設定的電平值時產生觸發。信號電平觸發的實現通過高速邏輯信號比較器實時監測A／D變換器的輸出結果，當比較結果大于或小于設定基準值時產生觸發。為了能夠實現預期觸發，地址產生器和記錄長度計數器相互結合使用。地址產生器實質上是一個雙向環形計數器，如圖2所示，其順時針方向地址遞增數據寫入，逆時針向地址遞減數據讀出。