基于PXI總線的SAR天線平臺測試模塊設計

PXI總線技術簡介

PXI總線技術是NI發布的一種全新的開放性、模塊化的儀器總線規范，是PCI總線在儀器領域的擴展。它將CompactPCI規范定義的PCI總線技術發展成適合于試驗、測量與數據采集場合應用的機械、電氣和軟件規范。PXI總線與臺式PCI規范具有完全相同的性能，是在PCI總線內核技術上增加了成熟的技術規范和要求形成的。它通過增加用于多板同步的觸發總線和參考時鐘、用于進行精確定時的星形觸發總線以及用于相鄰模塊間高速通訊的局部總線來滿足試驗和測量用戶的要求。

PXI規范在CompactPCI機械規范中增加了環境測試和主動冷卻要求，以保證多廠商產品的互操作性和系統的易集成性。它定義Microsoft Windows NT 和Windows 95為其標準軟件框架，并要求所有的儀器模塊都必須帶有按VISA規范編寫的Win32設備驅動程序，使PXI成為一種系統級規范，保證系統的易于集成與使用，從而進一步降低最終用戶的開發費用。

PXI插卡的結構

PXI插卡從功能上分為增量式編碼器解碼模塊、RS-232接口模塊、DSP主處理器以及PXI總線接口三部分，該測試卡的結構如圖1所示。

圖1 PXI插卡的結構

增量式編碼器解碼模塊與422差分接收器配合，用于天線仿真轉臺兩軸位置數據的解碼;DSP主處理器完成測試數據的處理，PXI接口模塊主要完成PCI總線信號到本地總線的轉換接口;RS-232接口模塊接受PSD(光敏位置探測器)的串行輸出信號，PSD在測試系統中用于探測天線平臺的跟蹤仿真轉臺運動的誤差。

測試模塊的結構

作為基于Windows平臺的PXI總線測試卡，該儀器模塊包括PXI插卡和主機驅動程序軟件兩部分。PXI插卡負責測試數據的處理，主機驅動程序負責通信。

PSD串行輸出信號的讀取

測試系統采用PSD處理電路通過標準異步串口每5ms發送一幀數據，用TI TMS320VC5510作為主處理器，滿足了數據存儲空間的要求(內部有多達176KB RAM)，但它只有用于同步通信的McBSP，不能直接實現異步串行通信，需要配合DSP的DMA通道通過軟件實現異步通信。將PSD發送的每一個字節作為一幀數據，以起始位的下降沿作為幀同步信號，采用過采樣的方法，將每一位(包括起始位)作為一個16位Word，停止位僅采8位WORD。將一個字節通過DMA通道緩沖到固定緩沖區，當一幀數據(10個WORD)全部采完之后，發送DMA中斷通知DSP進行處理。對于串行通信普遍存在的開機錯位亂碼現象，通過對特殊位的判斷進行丟棄處理。

增量式編碼器解碼模塊設計

該測試模塊需要從天線平臺測試仿真轉臺接受平臺的位置信息，在各類運動控制系統中，常采用增量式光電編碼器作為反饋檢測元件，其輸出為相差90度的A、B兩相信號以及周期脈沖復位信號Z，A、B兩相信號相差的正負決定運動的正反方向，A、B兩相信號的脈沖輸出計數決定位置運動的大小，Z為過零復位脈沖。整個解碼邏輯設計如圖2所示。

圖2 解碼邏輯設計

由于該測試系統采用的仿真轉臺的位置信息有方位、橫滾兩個方向，需要兩組解碼器分別解碼兩個方向的位置信息。