基于PXI總線的遙測信號測試平臺的設計

3.1.2 SAR信號源的設計
測量綜合控制器測試臺中SAR信號源模擬的是SAR壓縮器，采用標準RS-422-A接口形式傳輸壓縮后的圖像數據(每字節8位的串行數據)。測量綜合控制器每隔25 ms向測試系統發送取數請求信號，在取數請求由高變為低延遲一段時間后，測量綜合控制器同時向測試臺發送移位脈沖，測試臺根據取數請求信號以及移位脈沖信號，向測量綜合控制器發送相應的數據信息，其接口電路如圖5所示。

3.2 PCM碼設計
系統采用的是一種典型的96×64的含有主、副幀結構的PCM碼流。測量綜合控制器發出的PCM碼數據信號是由CAN總線發送的數據，對64路模擬信號實時采集的數據，由GNSS與星SAR信號組成。系統中的PCM碼流采用的是運算放大器輸方式(±2.5 V方式)[4-5]。
3.2.1 PCM解碼
如圖6所示，系統首先通過AD8138將PCM數據轉換成幅值為0~5 V的電平(AD8138還有反相的功能)。為了將差分信號轉換為FPGA能夠處理的TTL電平，并且保證信號被有效隔離和再次反相，采用光電耦合器來接收差分信號。DC-DC實現了電源隔離，這樣系統能夠有效地實現與測量綜合控制器的隔離，從而消除傳輸干擾帶來的誤差。

雖然對信號進行了隔離，PCM輸入信號仍不可避免地存在各種干擾，這將影響碼同步脈沖和PCM數據的提取，因此，在FPGA內PCM信號的輸入端接入1個濾波模塊。模塊使用的是高精度時鐘，頻率是PCM碼率的20倍(39.321 6 MHz)。PCM碼(PCM-IN)在產生跳變后必須保持至少5個clk，才能被濾波模塊輸出(PCM-OUT)，否則被認為是干擾信號，將被濾除。
因為±2.5 V方式只包含數據流，因此實時同步時鐘的產生是解碼的關鍵，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拍發送數據信號的，而且信號以恒定的速率(系統采用的是1.966 08 MHz)傳送數據，因此在數據流中各碼元之間的相對位置是固定的。FPGA為了從轉換后的TTL電平串行數據中正確區分出信號碼元，必須先建立起準確的時鐘信號，即同步時鐘。從而使得發送方和接收方同步工作，即位同步。本設計中碼同步信號通過對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計中，采用了容錯設計方法，即每1個副幀都判斷副幀或幀同步標志。具體方法是：先找到1個EB 90或14 6F，然后每隔96個字節再判斷1次移位的數據是不是EB 90或14 6F，若不是，則重新查找；若是，則認為它們是副幀或幀同步標志，每1個副幀都進行判斷。這樣查找的好處是：即使第1次誤判，也不會影響后續的判斷正確性；即使PCM碼發送中斷后再重發，或由于干擾發送錯誤，也不會影響后續的正確解調。這種循環判斷副幀或幀同步標志的方法，增強了PCM碼解調過程的容錯、糾錯能力。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通過調理電路輸出2.5 V和-2.5 V電壓。MAX4649是一個單刀雙擲開關，FPGA控制PCMCLK信號來決定輸出的PCM碼流。

本設計實現了信號源和PCM無丟幀編碼、解碼的設計，并通過PXI總線與上位機進行通信。此方案已經成功應用于某型號飛行器的地面測試臺中，經過測試和調試，系統工作穩定，無丟幀現象，達到了設計要求。