基于CPCI總線的脈沖信號檢測系統設計

　　2.3接口處理

　　FPGA由于需要對80路脈沖信號進行檢測，采用單片機無法滿足并行處理的需求，因此選用FPGA完成脈沖采樣功能。接口處理FPGA采用Altera公司的FLEX10K50，工作主頻為6 MHz，存儲芯片采用EPC1PC8.其主要功能有三部分：分頻定時器、采樣數據緩存、外圍控制邏輯。FPGA對主時鐘進行分頻，形成周期為1 ms的時鐘信號。FPGA每ms對80路脈沖信號完成并行采集一次，將數據存放在寄存器中，同時向單片機發出中斷信號，通知單片機發起數據搬移，以及單片機內部的時間計數器自增。采樣數據緩存模塊用于將80路脈沖信號同時鎖存至內部寄存器，單片機每ms全部讀取一次。外圍控制邏輯用于單片機外圍各控制信號的譯碼，包括控制寄存器、各芯片控制信號譯碼，以及其他輔助功能的實現。

　　2.4單片機系統

　　單片機系統采用Atmel公司的AT89C51，配合32KB外部SRAM 62256以及4 KB雙口數據RAMIDT71342.其中，CPCI總線訪問雙口數據RAM的L端口，8051訪問R端口。

　　單片機工作主頻設計為20 MHz.單片機P0口和P2口作為通用的數據線和地址線使用，配合地址鎖存器74HC373工作；P1口不使用；P3口中僅使用了P3.2用于接收外部中斷，即來自接口處理FPGA的中斷。FPGA內部定時器每ms產生一個中斷脈沖，用于單片機軟件計時器的激勵時鐘，同時通知單片機讀取脈沖信號接口采樣數據。

　　單片機的外部地址空間劃分如表1所列。

　　單片機產生的脈沖信號數據幀格式如圖4所示。每個數據幀包含14個字節數據，時間碼為4個字節，加電后從0開始計時，單位為ms；采樣脈沖數據共10個字節，對應80路脈沖信號。2.5 PCI總線接口板卡采用CPCI接口方式，接口芯片采用PLX公司的PLX9052，與配置EEPROM芯片93CS46配合使用。板卡在PCI總線中工作在從模式下。接口芯片對部數據總線選擇低8位數據線與雙口RAM連接，測試客戶機定期查詢每塊測試板卡中雙口RAM的工作模式，不使用本地中斷信號。

　　3軟件設計

　　脈沖信號檢測板單片機軟件主要完成脈沖采樣數據的處理，剔除FPGA產生的采樣數據中的無效數據，將檢測到的脈沖有效數據打上時間標簽后存儲到雙口數據RAM中。雙口RAM中循環存儲256組脈沖信號數據，測試客戶機定期訪問雙口RAM，讀取檢測數據。單片機軟件流程如圖5所示。

　　圖5中寄存器0x8FFD為配置寄存器，由測試客戶機軟件寫入，用于初始化雙口RAM中的數據。

　　結語

　　本文提出的兩級測試系統的沒計思路和基于單片機與CPCI總線的脈沖信號檢測系統沒計方案，可以適應較寬電壓幅度范圍的接口電平信號。系統采用標準的CPCI總線接口，具有良好的兼容性和擴展性，能較好地滿足對脈沖信號的功能測試。如需要提高測量精度，可縮短FPGA采樣間隔來實現。目前，該方案已經大量應用于產品測試和系統集成測試中。