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d變換是必不可少的。在雷達系統(tǒng)中,他把接收機輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量以供后面的dsp進行處理,是構(gòu)成信號處理系統(tǒng)前向通道的核心,其性能的高低某種程度上決定著整個處理系統(tǒng)性能高低,因而可以說在一定程度上決定了整個雷達系統(tǒng)的性能?;诂F(xiàn)代a/d在整個系統(tǒng)的重要地位,高速、高性能的數(shù)據(jù)采集(a/d變換)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法愈來愈重要了。本文以美國ad公司生產(chǎn)的a/d變換器ai)924.0和美國xilinx公司生產(chǎn)的fpga xc4013為例,闡述了一種高速、高性能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。 2模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad9240 2.1 內(nèi)部構(gòu)造 ad9240是美國ad公司近年推出的一種轉(zhuǎn)換速率為10 mhz、單工作電源的14位并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路。他是一個完整的單片adc電路,片內(nèi)有高性能、低噪聲的sha采樣保持電路和輸出緩沖器以及可選擇的內(nèi)部或外部基準源。ad9240采用帶有數(shù)字輸出誤差校正的多級差動流水線結(jié)構(gòu),確保在寬溫度環(huán)境下工作不丟碼。圖l是ad9240的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。 2.2 工作時序 ad9240在每個時鐘周期都允許捕捉到新的輸入采樣,但是實際上他需要3個時鐘周期完成轉(zhuǎn)換的整個
種可以配置成8~16 位數(shù)據(jù)寬度的多功能并行同步準雙向接口,包括三條同步信號線和一個連接到外部時鐘的時鐘線,通過修改相應(yīng)的寄存器設(shè)置ppi接口各種工作模式。 ppi與高速ad硬件接口 如圖3 所示,以cpld或fpga實現(xiàn)控制時序,為高速ad和ppi_1 提供數(shù)據(jù)時鐘,根據(jù)探測器輸出的行同步時鐘和場同步時鐘,經(jīng)過一定變換,提供給ppi接口,通過dma,ppi接口根據(jù)三個時鐘信號將ad輸出的8~16位數(shù)據(jù)寫入sdram。本接口支持8~16 位并行輸出的高速ad(例如ad9240),數(shù)據(jù)時鐘最高66 mhz。 ppi與視頻輸出單元硬件接口 如圖4 所示,通過dma,ppi_2 讀取sdram內(nèi)的視頻數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)時鐘,以itu-r656 格式,輸出到模擬視頻編碼器(例如adv7171),以pal或ntsc 制式輸出到監(jiān)視器。 ppi接口寄存器設(shè)置 ppi接口可以設(shè)置為itu-r656 輸入模式,itu-r656 輸出模式,通用輸入模式和通用輸出模式。每種工作模式中又可以設(shè)置數(shù)據(jù)寬度,同
ppi接口是一種可以配置成8~16 位數(shù)據(jù)寬度的多功能并行同步準雙向接口,包括三條同步信號線和一個連接到外部時鐘的時鐘線,通過修改相應(yīng)的寄存器設(shè)置ppi接口各種工作模式。 ppi與高速ad硬件接口 如圖3 所示,以cpld或fpga實現(xiàn)控制時序,為高速ad和ppi_1 提供數(shù)據(jù)時鐘,根據(jù)探測器輸出的行同步時鐘和場同步時鐘,經(jīng)過一定變換,提供給ppi接口,通過dma,ppi接口根據(jù)三個時鐘信號將ad輸出的8~16位數(shù)據(jù)寫入sdram。本接口支持8~16 位并行輸出的高速ad(例如ad9240),數(shù)據(jù)時鐘最高66 mhz。 ppi與視頻輸出單元硬件接口 如圖4 所示,通過dma,ppi_2 讀取sdram內(nèi)的視頻數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)時鐘,以itu-r656 格式,輸出到模擬視頻編碼器(例如adv7171),以pal或ntsc 制式輸出到監(jiān)視器。 ppi接口寄存器設(shè)置 ppi接口可以設(shè)置為itu-r656 輸入模式,itu-r656 輸出模式,通用輸入模式和通用輸出模式。每種工作模式中又可以設(shè)置數(shù)據(jù)寬度,同步時鐘工作方式和數(shù)據(jù)打包/解包等多種工作條件。
件無線電的核心,他要完成全部基帶處理功能。 隨著無線通信頻段的升高,由于受硬件器件的制約,在實現(xiàn)理想軟件無線電過程中,有兩種演進結(jié)構(gòu)即中頻數(shù)字化軟件無線電結(jié)構(gòu)和基帶數(shù)字化軟件無線電結(jié)構(gòu)。本文詳細討論一種采用中頻數(shù)字化軟件無線電結(jié)構(gòu)的實用短波軟件無線電接收機中的數(shù)字信號處理技術(shù)。1 短波軟件無線電接收機的硬件組成 短波軟件無線電接收機的硬件組成如圖1所示。 圖中射頻轉(zhuǎn)換模塊(rf)包括2個混頻器和相應(yīng)的模擬濾波器,以產(chǎn)生合適的中頻寬帶信號;模/數(shù)轉(zhuǎn)換部分,采用了二中頻并行a/d轉(zhuǎn)換方案,所選芯片為ad9240;數(shù)字信號處理模塊中的數(shù)字下變頻部分,其完成的功能主要有:下變頻、濾除帶外噪聲、降低采樣率等。主要指標有動態(tài)范圍、抽取濾波器的性能、頻率分辨率和輸出信號的精度等。所選芯片為harris公司生產(chǎn)的hsp50016; 數(shù)字信號處理模塊中的數(shù)字信號處理部分,主要完成信息解調(diào)、控制射頻前端和接收面板cpu的控制信號等任務(wù)。我們要求該部分的微處理器芯片速度快、精度高及具有較多便捷的信息傳輸通路和通信端口。所選芯片為ti公司生產(chǎn)的tms320c31。信號接收過程為:天線接收到的高頻信號(15 khz~30
、靈活、精確和可靠性高等優(yōu)點,作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的主處理器,可以滿足實時性的要求。基于以上考慮,北京合眾達公司開發(fā)了采用tms320c6416和fpga的高速高精度雙通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),每個通道的采樣率為3msps,最高可達10msps,采樣精度為14b。系統(tǒng)主要包括以下幾部分:高速a/d轉(zhuǎn)換、fifo數(shù)據(jù)緩存和edma數(shù)據(jù)傳輸,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。 ad9243及轉(zhuǎn)換控制 設(shè)計中采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片是ad9243。ad9243是adi公司生產(chǎn)的14位、3msps高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ad9240與ad9243完全兼容,因此系統(tǒng)的最高采樣率可兼容到10msps。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad9243的時序控制與傳統(tǒng)的a/d有所不同,完全依靠時鐘控制采樣、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出,在第一個時鐘的上升沿開始采樣轉(zhuǎn)換,第四個時鐘上升沿到來時,數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在d1~d14端口上。本文采用系統(tǒng)自通電時起,a/d和時鐘電路始終處于工作狀態(tài),對數(shù)據(jù)不停進行轉(zhuǎn)換,以減少誤碼率,提高采樣精度。 fifo的實現(xiàn)及控制 設(shè)計中采用fpga來實現(xiàn)雙通道數(shù)據(jù)的緩存和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬁刂?。spartan3e是一款高性能低價格
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